CN112103006A - 环保型500kV超高压电缆及制造方法 - Google Patents

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付长琦
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Abstract

本发明提供一种环保型500kV超高压电缆制造方法，对铜导线进行拉制、涂漆及绞合成股块，将多个股块紧压形成分割导体，并在分割导体外包覆半导电带，将分割导体进行挤压整形，在半导电带外依次挤制导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层，经过加热处理后再进行化学交联，并进行脱气处理，在绝缘屏蔽层外绕包综合缓冲层，并在综合缓冲层外焊接皱纹铝套，在皱纹铝套外周依次挤制防腐层、护套及导电层。本发明还提供一种环保型500kV超高压电缆，包括综合缓冲层，所述综合缓冲层包括依次设置的半导电丁基胶带、半导电缓冲阻水带及半导电铜丝织带。上述环保型500kV超高压电缆及其制造方法具有圆整度高且运行可靠的优点。

Description

环保型500kV超高压电缆及制造方法
技术领域
本发明涉及电缆制造领域，尤其涉及一种环保型500kV超高压电缆及制造方法。
背景技术
社会的快速发展要求电力负荷越来越大，电压等级越来越高。为解决电力大容量传输与空间场地的矛盾，超高压电缆的应用越来越广泛。现有的超高压电缆的结构缓冲层采用半导电缓冲组水带，电缆运行时伴随着几个热循环后由于电缆的热膨胀冷收缩后电缆的绝缘屏蔽与缓冲阻水带之间会形成间隙，这样二者之间会产生电位差影响电缆的可靠运行，其次影响电缆的纵向透水效果。交联缆芯由于绝缘厚导体规格大，缆芯外径大的特点，在交联时由于材料特性绝缘会收缩不均匀导致缆芯不圆整，电缆运行时在不圆整处会形成电场集中，长时间运行容易造成电缆被击穿，同时电场集中在冲击电压下绝缘击穿性能会下降。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种圆整度高且运行可靠的环保型500kV超高压电缆及制造方法。
本发明提供一种环保型500kV超高压电缆制造方法，所述方法包括：
步骤1，对铜导线进行拉制以制成铜导线，并在铜导线表面涂漆形成第一绝缘层；
步骤2，将铜导线绞合成股块，将多个股块紧压在一导体表面形成分割导体，并在分割导体外包覆半导电带；
步骤3，将分割导体进行挤压整形，并在半导电带外依次挤制导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层；
步骤4，将导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层经过加热处理后进行化学交联；
步骤5，对导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层进行脱气处理；
步骤6，在绝缘屏蔽层外绕包综合缓冲层，并在综合缓冲层外焊接皱纹铝套；
步骤7，在皱纹铝套外周依次挤制防腐层、护套及导电层。
进一步的，所述综合缓冲层包括半导电丁基胶带、半导电缓冲阻水带及半导电铜丝织带，所述半导电丁基胶带、半导电缓冲阻水带及半导电铜丝织带通过绕包机依次绕包于所述绝缘屏蔽层表面。
进一步的，所述股块的横截面呈瓦楞型。
进一步的，所述分割导体包括第一导体及多个所述股块，多个所述股块围绕紧压于第一导体表面。
进一步的，所述分割导体通过整形设备进行挤压整形，所述整形设备为整形轮。
进一步的，所述导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层通过加热设备进行加热，所述加热设备为脉冲加热设备。
进一步的，所述防腐层、护套及导电层通过护套机挤制，所述护套机包括第一挤塑机及第二挤塑机，所述第一挤塑机在所述皱纹铝套外涂覆热熔胶形成防腐层，所述第二挤塑机在所述防腐层外挤制护套及导电层。
本发明提供一种应用如所述环保型500kV超高压电缆制造方法制成的环保型500kV超高压电缆，所述环保型500kV超高压电缆包括由内向外依次设置的分割导体、半导电带、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、综合缓冲层、皱纹铝套、防腐层、护套及导电层，所述综合缓冲层包括半导电丁基胶带、半导电缓冲阻水带及半导电铜丝织带，所述半导电丁基胶带、半导电缓冲阻水带及半导电铜丝织带依次包覆于所述绝缘屏蔽层外层。
进一步的，所述股块由漆包线绞合而成，所述漆包线包括铜导线及包覆于所述铜导线表面的第一绝缘层。
进一步的，所述防腐层由热熔胶制成。
上述的环保型500kV超高压电缆及其制造方法中，所述整形设备将所述分割导体发生变形的区域进行挤压，以提高所述环保型500kV超高压电缆的圆整度。所述半导电铜丝织带绕包于所述半导电缓冲阻水带外层，所述半导电铜丝织带具有良好的导电性，与皱纹铝套在电气上接触良好，使两者保持等电位，进而提高所述环保型500kV超高压电缆的运行的可靠性。
附图说明
图1为本发明一实施例中的环保型500kV超高压电缆制造方法的流程示意图。
图2为本发明一实施例中的环保型500kV超高压电缆的截面结构图。
主要元件符号说明
Figure BDA0002099053600000031
Figure BDA0002099053600000041
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明实施例，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明实施例保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明实施例。
请同时参阅图1及图2，环保型500kV超高压电缆100的制造方法具体包括以下步骤：
S1，铜导线拉制及涂漆；
具体的，通过铜大拉机进行铜导线拉制，再将拉制形成的所述铜导线经过涂漆处理后形成漆包线。具体的，所述铜导线经过退火软化后再经过多次涂覆漆体后烘干，以在所述铜导线表面形成第一绝缘层。与普通铜导线相比，所述第一绝缘层有效抑制集肤效应，提高了所述环保型500kV超高压电缆100的传输容量。在一实施方式中，所述漆体包括聚酯亚胺，进而所述第一绝缘层为聚酯亚胺绝缘层。
S2，股块11绞合；
具体的，通过框绞机将所述漆包线绞合成多个股块11，每一所述股块11的横截面呈瓦楞型。所述股块11的生产方法只需要更改现有框绞设备中的压轮模具，能快速将现有的产线调整生产所述瓦楞型股块11。
S3，导体成缆；
具体的，通过盘绞机将多个所述股块11围绕并紧压于第一导体12表面形成横截面为圆形的分割导体10，并在所述分割导体10外包覆半导电带21。所述股块11与所述第一导体12相互贴合，所述第一导体12作为所述股块11的支撑件，以提高所述分割导体10结构的稳固性。所述股块11围绕于第一导体12表面，以提高所述分割导体10的圆整度。在一实施方式中，所述分割导体10包括7个所述股块11，相邻的所述股块11之间通过皱纹绝缘纸13隔离，以增加所述分割导体10的表面积，进而有效减小因集肤效应引起的所述分割导体10交流电阻增大。所述分割导体10横截面上测量直径的最大值和最小值的差值为f，所述f在0.5mm以内，所述第一导体12为横截面为圆形的铜导线，所述横截面面积为50mm2，所述半导电带21为半导电特多龙带。
S4，将分割导体10进行挤压整形；
具体的，当所述分割导体10在生产线上经过导轮及牵引设备牵引时，由于所述分割导体10的横截面较大，所述分割导体10部分区域由于受到外力的影响发生变形，使所述分割导体10横截面上测量直径的最大值和最小值的差值f超过0.5mm。所述分割导体10在进入交联机组前通过整形设备进行挤压整形。具体的，所述交联设备包括机头及交联区。所述分割导体10在进入机头前通过整形设备进行挤压整形，以恢复所述分割导体10发生变形的区域的圆整度，进而使所述分割导体10横截面上测量直径的最大值和最小值的差值为f保持在0.5mm以内。在一实施方式中，所述整形设备为整形轮。
S5，导体屏蔽层22、绝缘层23及绝缘屏蔽层24挤制；
具体的，通过所述机头在半导电带外表面依次挤包导体屏蔽层22、绝缘层23及绝缘屏蔽层24，以使所述半导电带21外周绝缘。在一实施方式中，所述机头为三层共挤机头，所述机头同时挤出所述导体屏蔽层22、绝缘层23及绝缘屏蔽层24，以使所述导体屏蔽层22、绝缘层23及绝缘屏蔽层24的界面光滑，提高所述环保型500kV超高压电缆100的电气绝缘性能。
所述交联设备通过手套箱进行换料，所述手套箱内通入氮气，所述氮气用于循环过滤掉所述手套箱内的浮尘、颗粒等杂质，以避免换料过程中混入杂质。换料过程中全程密封，操作人员穿着防静电净化服，以避免人的毛发、汗液污染绝缘料，在一实施方式中，所述手套箱内的洁净度级别：≥5微米的杂质0个，净化料房内的洁净度级别：≥5微米的杂质小于200个。
所述交设备下料采用重力落料方式，与传统的吸料方式相比，避免了绝缘料粒与管壁的摩擦，以避免所述绝缘料粒内的添加剂由于摩擦生热而析出，进而提高所述环保型500kV超高压电缆100的电气绝缘的可靠性。在一实施方式中，所述交联设备为立式U型三层共挤交联生产机组。
S6，将导体屏蔽层22、绝缘层23及绝缘屏蔽层24经过加热处理后进行化学交联；
所述导体屏蔽层22、绝缘层23及绝缘屏蔽层24通过加热设备进行加热，所述加热设备安装于所述机头与交联区之间，以在所述机头与交联区之间增加高温多区脉冲式加热的特殊交联区，使所述导体屏蔽层22、绝缘层23及绝缘屏蔽层24在进入所述交联区之前，迅速达到合格的交联度，以控制交联和冷却过程中电缆几何变形量，使电缆在交联和冷却过程中都处于受控状态，进而使所述环保型500kV超高压电缆100圆整度达到99.5％以上，提高了所述环保型500kV超高压电缆100的品质。在一实施方式中，所述加热设备为脉冲加热设备。
S7，脱气处理；
具体的，将包覆有所述半导电带21、导体屏蔽层22、绝缘层23及绝缘屏蔽层24的分割导体10放置于烘房中进行脱气处理，以加速消除所述导体屏蔽层22、绝缘层23及绝缘屏蔽层24中的交联副产物，清除因温度变化产生的机械应力。
S8，综合缓冲层25绕包；
具体的，所述综合缓冲层25通过绕包机绕包于所述绝缘屏蔽层24外层。所述综合缓冲层25包括半导电丁基胶带251、半导电缓冲阻水带252及半导电铜丝织带253。所述半导电丁基胶带251、半导电缓冲阻水带252及半导电铜丝织带253依次绕包于所述绝缘屏蔽层24外层。所述半导电丁基胶带251用于避免所述绝缘屏蔽层24与所述半导电缓冲阻水带252之间由于高压电缆运行时热循环而产生间隙，进而避免局部放电。所述半导电铜丝织带253具有良好的导电性，与皱纹铝套26在电气上接触良好，均化电场强度，使两者保持等电位，进而提高所述环保型500kV超高压电缆100的可靠性。
S9，焊接皱纹铝套26；
具体的，所述皱纹铝套26通过焊接装置焊接于所述半导电铜丝织带253外层。焊接过程中焊缝的漏焊点采用涡流探伤仪进行在线焊缝探伤，当所述涡流探伤仪探测到漏焊点时报警，以提醒操作人员进行补焊，进而提高了铝套的密封性能，有效地防止潮气进入电缆，避免绝缘内部水树产生，提高了电缆的质量。在一实施方式中，所述焊接装置为氩弧焊机。
S10，防腐层27、护套28及导电层29挤制。
具体的，通过护套机在所述皱纹铝套26外层进行防腐层27、护套28及半导电层29挤制。所述护套机包括第一挤塑机及第二挤塑机，在一实施方式中，所述第一挤塑机的孔径为60mm，所述第一挤塑机用于在所述皱纹铝套26外层涂覆热熔胶，以在挤包热熔胶时保持厚度均匀稳定，保证所述皱纹铝套26与护套28粘结更紧密，避免所述护套28出现鼓包的现象。所述第二挤塑机的孔径为200mm，所述第二挤塑机设有单螺纹螺杆，所述单螺纹螺杆为低压缩比低剪切单螺纹螺杆，所述压缩比为1:1.15。所述第二挤塑机用于在所述防腐层外涂覆护套28及半导电层29。
所述护套机使用时，首先所述第一挤塑机在所述皱纹铝套26外涂覆热熔胶形成防腐层27。所述热熔胶涂覆于所述皱纹铝套26表面，既能做防腐层又能提高与所述护套粘结度，以使所述环保型500kV超高压电缆100弯曲时所述皱纹铝套26与护套28不会发生形变位移。生产过程中，使用所述热熔胶作为防腐层相比传统的使用沥青防腐层，产生的污染少，进而更加环保。
所述第二挤塑机在所述防腐层27外进行护套28及半导电层29挤制，所述护套28和导电层29同时挤出，使所述导电层29挤包厚度均匀，提高与所述护套28粘结性能好，进而提高所述护套28直流耐压可靠性。
请参阅图2，所述环保型500kV超高压电缆100通过所述环保型500kV超高压电缆的制作方法制成。所述环保型500kV超高压电缆100包括由内向外依次设置的分割导体10、半导电带21、导体屏蔽层22、绝缘层23、绝缘屏蔽层24、综合缓冲层25、皱纹铝套26、防腐层27、护套28及导电层29。
所述分割导体10包括第一导体12及多个股块11。所述股块11与所述第一导体相互贴合，所述第一导体12作为所述股块11的支撑件，以提高所述分割导体10结构的稳固性和圆整度。相邻的所述股块11之间通过皱纹绝缘纸13隔离，以增加所述分割导体10的表面积，进而降低所述分割导体10的交流电阻。在一实施方式中，所述分割导体10包括7个股块11，所述股块11呈瓦楞型，多个股块11紧压于第一导体12表面形成横截面为圆形的分割导体10。由于所述分割导体10截面积由多个所述股块11的截面积组成，每一所述股块11的“集肤效应”和“邻近效应”减小，以有效减小因集肤效应引起的所述分割导体10交流电阻增大，进而有效地减小所述分割导体10的损耗发热，增加导体的载流量。
所述股块11由漆包线绞合而成，具体的，所述漆包线包括铜导线及包覆于所述铜导线表面的第一绝缘层。与普通铜导线相比，所述第一绝缘层有效抑制集肤效应，提高了所述环保型500kV超高压电缆的传输容量。在一实施方式中，所述第一绝缘层为聚酯亚胺绝缘层。
所述综合缓冲层25包括半导电丁基胶带251、半导电缓冲阻水带252及半导电铜丝织带253。所述半导电丁基胶带251、半导电缓冲阻水带252及半导电铜丝织带253依次绕包于所述绝缘屏蔽层24外层。所述半导电丁基胶带251用于避免所述绝缘屏蔽层24与所述半导电缓冲阻水带252之间由于高压电缆运行时热循环而产生间隙。所述半导电铜丝织带253具有良好的导电性，与所述皱纹铝套26在电气上接触良好，均化电场强度，使两者保持等电位，进而提高所述环保型500kV超高压电缆100的可靠性。
所述皱纹铝套26外涂覆热熔胶形成防腐层27。所述热熔胶涂覆于所述皱纹铝套26表面，既能做防腐层又能提高与所述护套粘结度，以使所述环保型500kV超高压电缆100弯曲时所述皱纹铝套26与护套28不会发生形变位移。与现有的沥青防腐层相比，所述热熔胶在生产过程中不会产生刺激气体，以保护环境。
所述护套28由环保型阻燃材料制成，具体的，所述环保型阻燃材料是以聚烯烃为基材，与无卤阻燃剂、消烟剂，润滑剂等材料加工而成。所述环保型阻燃材料无卤性能，PH≥4.3，电导率≤10μS/mm，低烟性能，最小透光率≥60％。所述环保型阻燃材料具有优良的阻燃性，并满足透光率要求，燃烧时无卤酸气体放出，毒性和腐蚀性气体释放量极少，产生的烟雾浓度较低，并且抗开裂性能有显著改善，进而提高了所述环保型500kV超高压电缆100的抗开裂性能。
上述环保型500kV超高压电缆100及制造方法中，所述整形设备对所述分割导体10进行挤压整形，所述加热设备对所述导体屏蔽层22、绝缘层23及绝缘屏蔽层24进行加热，使所述导体屏蔽层22、绝缘层23及绝缘屏蔽层24在进入交联区之前，迅速达到合格的交联度，进而使所述绝缘材料在所述分割导体10外表面收缩均匀，以提高所述环保型500kV超高压电缆100的圆整度。所述半导电铜丝织带253绕包于所述半导电缓冲阻水带252外层，所述半导电铜丝织带253具有良好的导电性，与皱纹铝套在电气上接触良好，均化电场强度，使两者保持等电位，进而提高所述环保型500kV超高压电缆100的可靠性。
以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种环保型500kV超高压电缆制造方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，对铜导线进行拉制以制成铜导线，并在铜导线表面涂漆形成第一绝缘层；
步骤2，将铜导线绞合成股块，将多个股块紧压在一导体表面形成分割导体，并在分割导体外包覆半导电带；
步骤3，将分割导体进行挤压整形，并在半导电带外依次挤制导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层；
步骤4，将导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层经过加热处理后进行化学交联；
步骤5，对导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层进行脱气处理；
步骤6，在绝缘屏蔽层外绕包综合缓冲层，并在综合缓冲层外焊接皱纹铝套；
步骤7，在皱纹铝套外周依次挤制防腐层、护套及导电层。
2.根据权利要求1所述的环保型500kV超高压电缆制造方法，其特征在于，所述综合缓冲层包括半导电丁基胶带、半导电缓冲阻水带及半导电铜丝织带，所述半导电丁基胶带、半导电缓冲阻水带及半导电铜丝织带通过绕包机依次绕包于所述绝缘屏蔽层表面。
3.根据权利要求1所述的环保型500kV超高压电缆制造方法，其特征在于，所述股块的横截面呈瓦楞型。
4.根据权利要求3所述的环保型500kV超高压电缆制造方法，其特征在于，所述分割导体包括第一导体及多个所述股块，多个所述股块围绕紧压于第一导体表面。
5.根据权利要求1所述的环保型500kV超高压电缆制造方法，其特征在于，所述分割导体通过整形设备进行挤压整形，所述整形设备为整形轮。
6.根据权利要求1所述的环保型500kV超高压电缆制造方法，其特征在于，所述导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层通过加热设备进行加热，所述加热设备为脉冲加热设备。
7.根据权利要求1所述的环保型500kV超高压电缆制造方法，其特征在于，所述防腐层、护套及导电层通过护套机挤制，所述护套机包括第一挤塑机及第二挤塑机，所述第一挤塑机在所述皱纹铝套外涂覆热熔胶形成防腐层，所述第二挤塑机在所述防腐层外挤制护套及导电层。
8.一种应用如权利要求1至7中任一项中所述环保型500kV超高压电缆制造方法制成的环保型500kV超高压电缆，其特征在于：所述环保型500kV超高压电缆包括由内向外依次设置的分割导体、半导电带、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、综合缓冲层、皱纹铝套、防腐层、护套及导电层，所述综合缓冲层包括半导电丁基胶带、半导电缓冲阻水带及半导电铜丝织带，所述半导电丁基胶带、半导电缓冲阻水带及半导电铜丝织带依次包覆于所述绝缘屏蔽层外层。
9.根据权利要求8所述的环保型500kV超高压电缆，其特征在于，所述股块由漆包线绞合而成，所述漆包线包括铜导线及包覆于所述铜导线表面的第一绝缘层。
10.根据权利要求8所述的环保型500kV超高压电缆，其特征在于，所述防腐层由热熔胶制成。
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