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CN106057371B - 智慧能源用hccv超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆及制造方法 - Google Patents

智慧能源用hccv超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆及制造方法 Download PDF

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CN106057371B CN201610533551.3A CN201610533551A CN106057371B CN 106057371 B CN106057371 B CN 106057371B CN 201610533551 A CN201610533551 A CN 201610533551A CN 106057371 B CN106057371 B CN 106057371B
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Abstract

本发明公开了一种智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆及制造方法，包括以下步骤：①、制作紧压圆形导体或分割导体；②、通过HCCV悬链式交联三层共挤生产线生产交联绝缘线芯；③、制作具有纵向阻水功能的半导电缓冲阻水层；④、制作轻型环保具有径向防水、防腐性能的挤包无缝金属护层；⑤、制作防水、防腐外护层。本发明的方法生产效率高，投资成本低，使用本方法制造的超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆具有电压等级高、传输容量大、电气性能优良、安装敷设方便、故障率低、易于维护等特点，适用于电站及城市电网中，满足电力与通信的传输需求。

Description

智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆及制造方法
技术领域
本发明专利涉及一种智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆及制造方法。
背景技术
随着社会经济的发展和用电需求的不断增长，电力电缆正逐步向更高电压等级、更大传输容量发展，随着绝缘耐压水平的提高，高压、超高压电缆的应用也越来越多。新能源电站的兴建、装备制造的发展、轨道交通的推广等又极大扩充了电缆的新型应用领域。
500kV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆目前在国内已经有部分电缆生产厂家开发出来，交联工序均是使用立塔式超高压交联工艺(VCV)，尽管VCV在制造超高压交联电缆比超高压悬链交联生产线(HCCV)更为简便，绝缘偏心易于保证，但悬链式交联工艺制造超高压交联电缆更能体现其具有更高的技术水平，不仅生产效率提高，而且投资成本降低。
近年来，悬链式交联工艺其生产线自动控制技术更为完善，悬垂控制更加可靠，机头流道设计更加科学，采用导体预热，在线精确测量，无摩擦重力落料，大张力双旋转牵引，交联管温度依据聚合物交联特性采用计算机软件自动控制，这些都极大提升了CCV交联工艺制造高压与超高压交联电力电缆的技术可行性，用CCV工艺生产的高压交联电力电缆敷设运行的历史还可追溯至立式交联工艺之前，说明其产品质量是可靠的。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方法，制造出具有电压等级高、传输容量大、电气性能优良、安装敷设方便、故障率低、易于维护等特点，适用于电站及城市电网中，满足电力与通信的传输需求的电缆。
实现本发明第一个目的的技术方案是HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：确定电缆结构由内至外依次为导体、半导电带、挤包半导电导体屏蔽层、XLPE绝缘层、半导电绝缘屏蔽层、半导电缓冲阻水带、挤包皱纹铝护套、沥青防腐层、MDPE外护套和挤包半导电PE外电极；
步骤二：根据GB/T 22078-2008标准，按照导体中最小单线根数，20℃时导体直流电阻最大值,由电阻公式R＝ρL/S，ρ为选择的单丝的电阻率，L为1000m，S为截面积；计算截面积S；
步骤三：采用一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带绕包在导体外部，作为半导电带，其搭盖率为25％-35％；
步骤四：采用HCCV三层共挤工艺在半导电带外挤出半导电导体屏蔽层、XLPE绝缘层、半导电绝缘屏蔽层；
步骤五：采用两层半导电缓冲阻水带绕包在半导电绝缘屏蔽层外，作为半导电缓冲阻水带，搭盖率为45％～50％；
步骤六：采用连续挤包皱纹铝护套工艺在半导电缓冲阻水带外部挤包皱纹铝护套；
步骤七：采用双层共挤生产线，在皱纹铝护套外部涂覆沥青防腐层，MDPE外护套及半导电PE外电极同时挤出。
所述步骤二中，导体为一股股线或者多股股线，每股股线均由多根单丝绞合；当导体为多股时，采用AutoCAD绘制导体分割截面图，设计股线压轮。
所述步骤二中导体中的单丝采用双头连退铜大拉机拉制，丝径控制公差±0.01mm，断裂伸长率≥30％；采用91盘框绞机将单丝绞合为股线。
所述步骤二中，导体为多股时，分割为中心股线和外围股线，外围股线与中心股线进行成缆时外径控制公差±0.5mm，成缆节距与股线预扭节距相同，成缆时同步绕包步骤三中的一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带。
所述步骤四的HCCV三层共挤工艺中，根据半导电导体屏蔽层、XLPE绝缘层和半导电绝缘屏蔽层材料的挤出性能设计挤出温度，使用导体预热装置，采用在线测偏仪检测电缆偏心情况，氮气压力充足，上下牵引旋转米数及补偿系数根据不同规格进行调整，预调偏心为上下略大于左右。
所述步骤四的挤包半导电导体屏蔽层、超净XLPE绝缘层层和超光滑半导电绝缘屏蔽层层的厚度分别为2.2mm、31.0mm和1.5mm。
所述步骤四完成后的线芯，使用脱气盘收线后放入烘房进行脱气，脱气天数为20～21天，脱气温度为65～75℃，脱气时间到，关闭热源，停放24小时。
所述步骤六的连续挤包皱纹铝护套轧纹深度确保有间隙；所述步骤七中MDPE外护套厚度为6.0mm，半导电PE外电极厚度为0.4mm。
本发明的第二个目的是提供一种HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆。
实现本发明第二个目的的技术方案是HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，由内至外依次为导体、半导电带、半导电导体屏蔽层、XLPE绝缘层、半导电绝缘屏蔽层、半导电缓冲阻水带、皱纹铝护套、沥青防腐层、MDPE外护套和半导电PE外电极；所述半导电带为一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带，搭盖率为25％-35％；所述半导电缓冲阻水带为两层搭盖率为45％～50％的半导电缓冲阻水带绕包；所述导体为一股股线或者多股股线，每股股线均由多根单丝绞合，导体为多股时，分为中心股线和外围股线。
所述半导电导体屏蔽层、超净XLPE绝缘层层、超光滑半导电绝缘屏蔽层层、MDPE外护套和半导电PE外电极的厚度分别为2.2mm、31.0mm、1.5mm、6.0mm和0.4mm。
采用上述技术方案，本发明专利具有以下有益效果：(1)本发明的方法生产效率高，投资成本低，使用本方法制造的超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆具有电压等级高、传输容量大、电气性能优良、安装敷设方便、故障率低、易于维护等特点，适用于电站及城市电网中，满足电力与通信的传输需求。
(2)本发明的HCCV交联三层共挤工艺，导体预热温度控制，改善交联电缆绝缘的热应力，降低了交联管的温度，从而降低了电缆在交联加热段的温度，避免了高温交联，使电缆绝缘内外温差减小，避免了绝缘向导体过于收缩，向外部过于膨胀。牵引旋转速度依据电缆规格、绝缘厚度、生产速度跟踪调节，预调偏心的尺寸设定范围能进一步确保本发明生产的电缆绝缘偏芯度符合标准≤5％，甚至高于标准要求。悬链式的交联生产线在普通厂房即可安装使用，故交联加热段管道比立塔式长3～4节，逐级冷却效果更好，交联线芯的圆整度更好。
(3)本发明创新的与国标结合，导体单丝直径、整体截面积、导体直流电阻完全满足GB/T 22078-2008标准。
(4)本发明的挤包皱纹铝护套，作为电缆的径向防水层，比焊接式皱纹铝护套的防水性能更好，能够防止XLPE绝缘接触到水后产生水树枝；作为机械保护层对绝缘线芯起保护作用，避免外力对绝缘线芯产生破坏；作为金属屏蔽层能承受零序短路电流，热稳定性好。
附图说明
为了使本发明专利的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的电缆结构示意图，图中导体为单股线。
图2为本发明的电缆结构示意图，图中导体为多根股线。
附图中标号为：
导体1、半导电带2、挤包半导电导体屏蔽层3、XLPE绝缘层4、半导电绝缘屏蔽层5、半导电缓冲阻水带6、皱纹铝护套7、沥青防腐层8、MDPE外护套9、半导电PE外电极10。
具体实施方式
(实施例1)
见图1和图2，本实施例的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆由内至外依次为导体1、半导电带2、半导电导体屏蔽层3、XLPE绝缘层4、半导电绝缘屏蔽层5、半导电缓冲阻水带6、皱纹铝护套7、沥青防腐层8、MDPE外护套9和半导电PE外电极10；半导电带2为一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带，搭盖率为25％-35％；半导电缓冲阻水带6为两层搭盖率为45％～50％的半导电缓冲阻水带绕包；半导电导体屏蔽层3、超净XLPE绝缘层层4、超光滑半导电绝缘屏蔽层层5、MDPE外护套9和半导电PE外电极10的厚度分别为2.2mm、31.0mm、1.5mm、6.0mm和0.4mm。如图1所示，导体1为一股股线。如图2所示，导体1为多股股线，每股股线均由多根单丝绞合，分为中心股线和外围股线。
制造方法，包括以下步骤：
步骤一：确定电缆结构由内至外依次为导体1、半导电带2、挤包半导电导体屏蔽层3、XLPE绝缘层4、半导电绝缘屏蔽层5、半导电缓冲阻水带6、挤包皱纹铝护套7、沥青防腐层8、MDPE外护套9和挤包半导电PE外电极10；
步骤二：根据GB/T 22078-2008标准，按照导体中最小单线根数，20℃时导体直流电阻最大值,由电阻公式R＝ρL/S，ρ为选择的单丝的电阻率，L为1000m，S为截面积；计算截面积S；导体1为一股股线或者多股股线，每股股线均由多根单丝绞合；导体1中的单丝采用双头连退铜大拉机拉制，丝径控制公差±0.01mm，断裂伸长率≥30％；采用91盘框绞机将单丝绞合为股线。当导体1为多股时，采用AutoCAD绘制导体分割截面图，设计股线压轮，导体分割为中心股线和外围股线，外围股线与中心股线进行成缆时外径控制公差±0.5mm，成缆节距与股线预扭节距相同，成缆时同步绕包步骤三中的一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带。截面积为800mm2以下的导体应采用符合GB/T 3956的第2种紧压绞合圆形结构，截面积为800mm2以上的导体应采用分割导体结构；800mm2的导体可以采用紧压绞合圆形结构，也可以采用分割导体结构。
步骤三：采用一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带绕包在导体1外部，作为半导电带2，其搭盖率为25％-35％；
步骤四：采用HCCV三层共挤工艺在半导电带2外挤出半导电导体屏蔽层3、XLPE绝缘层4、半导电绝缘屏蔽层5；根据半导电导体屏蔽层3、XLPE绝缘层4和半导电绝缘屏蔽层5材料的挤出性能设计挤出温度，挤出温度范围65～75℃，半导电绝缘屏蔽层5；根据半导电导体屏蔽层3挤出熔融温度115℃，绝缘层挤出熔融温度120℃，导体预热温度80±3℃。采用在线测偏仪检测电缆偏心情况，氮气压力充足，上下牵引旋转米数及补偿系数根据不同规格进行调整，预调偏心为上下略大于左右。挤包半导电导体屏蔽层3、超净XLPE绝缘层层4和超光滑半导电绝缘屏蔽层层5的厚度分别为2.2mm、31.0mm和1.5mm。挤包完成后使用脱气盘收线后放入烘房进行脱气，脱气天数为20～21天，脱气温度为65～75℃，脱气时间到，关闭热源，停放24小时。上下牵引旋转秘书及补偿系数按照下述进行：
规格(mm<sup>2</sup>) 400 500 630 800 1000 1200 1600 1800 2000 2500
旋转长度(m) 10 10 10 11 12 12 13 14 14 16
补偿系数(％) 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90
步骤五：采用两层半导电缓冲阻水带绕包在半导电绝缘屏蔽层5外，作为半导电缓冲阻水带6，搭盖率为45％～50％；
步骤六：采用连续挤包皱纹铝护套工艺在半导电缓冲阻水带6外部挤包皱纹铝护套7；连续挤包皱纹铝护套轧纹深度确保有间隙；所述步骤七中MDPE外护套9厚度为6.0mm，半导电PE外电极10厚度为0.4mm。
步骤七：采用双层共挤生产线，在皱纹铝护套7外部涂覆沥青防腐层8，MDPE外护套9及半导电PE外电极10同时挤出。
为验证本方法制造的HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的电气及机械性能，按照本实施例的方法制造一根完整的电缆，按照国家标准进行各项试验，测试结果均满足标准要求。
以上所述的具体实施例，对本发明专利的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述一种智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方法仅为本发明的具体实施例代表而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：确定电缆结构由内至外依次为导体(1)、半导电带(2)、挤包半导电导体屏蔽层(3)、XLPE绝缘层(4)、半导电绝缘屏蔽层(5)、半导电缓冲阻水带(6)、挤包皱纹铝护套(7)、沥青防腐层(8)、MDPE外护套(9)和挤包半导电PE外电极(10)；
步骤二：根据GB/T 22078-2008标准，按照导体中最小单线根数，20℃时导体直流电阻最大值,由电阻公式R＝ρL/S，ρ为选择的单丝的电阻率，L为1000m，S为截面积；计算截面积S；导体(1)为五分割外围股线和位于中心的中心股线，每股股线均由多根单丝绞合，采用AutoCAD绘制导体分割截面图，设计股线压轮；
步骤三：采用一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带绕包在导体(1)外部，作为半导电带(2)，其搭盖率为25％-35％；
步骤四：采用HCCV三层共挤工艺在半导电带(2)外挤出半导电导体屏蔽层(3)、XLPE绝缘层(4)、半导电绝缘屏蔽层(5)；使用脱气盘收线后放入烘房进行脱气，脱气天数为20～21天，脱气温度为65～75℃，脱气时间到，关闭热源，停放24小时；
步骤五：采用两层半导电缓冲阻水带绕包在半导电绝缘屏蔽层(5)外，作为半导电缓冲阻水带(6)，搭盖率为45％～50％；
步骤六：采用连续挤包皱纹铝护套工艺在半导电缓冲阻水带(6)外部挤包皱纹铝护套(7)；
步骤七：采用双层共挤生产线，在皱纹铝护套(7)外部涂覆沥青防腐层(8)，MDPE外护套(9)及半导电PE外电极(10)同时挤出；
所述步骤四的HCCV三层共挤工艺中，根据半导电导体屏蔽层(3)、XLPE绝缘层(4)和半导电绝缘屏蔽层(5)材料的挤出性能设计挤出温度，使用导体预热装置，采用在线测偏仪检测电缆偏心情况，氮气压力充足，上下牵引旋转米数及补偿系数根据不同规格进行调整，预调偏心为上下略大于左右；
所述步骤四的挤包半导电导体屏蔽层(3)、超净XLPE绝缘层层(4)和超光滑半导电绝缘屏蔽层层(5)的厚度分别为2.2mm、31.0mm和1.5mm；
上下牵引旋转米数及补偿系数按照下述进行：
截面积为400mm2/500mm2/630mm2的导体，旋转长度均为10米，补偿系数均为90％；截面积为800mm2的导体，旋转长度为11米，补偿系数为90％；截面积为1000mm2/1200mm2的导体，旋转长度均为12米，补偿系数均为90％；截面积为1600mm2的导体，旋转长度为13米，补偿系数为90％；截面积为1800mm2/2000mm2的导体，旋转长度均为14米，补偿系数为90％；截面积为2500mm2的导体，旋转长度为16米，补偿系数为90％。
2.根据权利要求1所述的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于：所述步骤二中导体(1)中的单丝采用双头连退铜大拉机拉制，丝径控制公差±0.01mm，断裂伸长率≥30％；采用91盘框绞机将单丝绞合为股线。
3.根据权利要求2所述的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于：所述步骤二中，外围股线与中心股线进行成缆时外径控制公差±0.5mm，成缆节距与股线预扭节距相同，成缆时同步绕包步骤三中的一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带。
4.根据权利要求3所述的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于：所述步骤四的挤包半导电导体屏蔽层(3)、超净XLPE绝缘层层(4)和超光滑半导电绝缘屏蔽层层(5)的厚度分别为2.2mm、31.0mm和1.5mm。
5.根据权利要求4所述的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于：所述步骤六的连续挤包皱纹铝护套轧纹深度确保有间隙；所述步骤七中MDPE外护套(9)厚度为6.0mm，半导电PE外电极(10)厚度为0.4mm。
6.智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于：由内至外依次为导体(1)、半导电带(2)、半导电导体屏蔽层(3)、XLPE绝缘层(4)、半导电绝缘屏蔽层(5)、半导电缓冲阻水带(6)、皱纹铝护套(7)、沥青防腐层(8)、MDPE外护套(9)和半导电PE外电极(10)；所述半导电带(2)为一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带，搭盖率为25％-35％；所述半导电缓冲阻水带(6)为两层搭盖率为45％～50％的半导电缓冲阻水带绕包；所述导体(1)为五分割外围股线和位于中心的中心股线，每股股线均由多根单丝绞合。
7.根据权利要求6所述的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于：所述半导电导体屏蔽层(3)、超净XLPE绝缘层层(4)、超光滑半导电绝缘屏蔽层层(5)、MDPE外护套(9)和半导电PE外电极(10)的厚度分别为2.2mm、31.0mm、1.5mm、6.0mm和0.4mm。
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