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CN106098173A - 环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆及其制造方法 - Google Patents

环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆及其制备方法，包括位于电缆最中心的铜导体，在铜导体上采用三层共挤方式分别挤包导体屏蔽层、绝缘层以及绝缘屏蔽层，形成绝缘线芯；所述的绝缘线芯外重叠绕包金属内屏蔽层；所述金属内屏蔽层外重叠绕包阻水带垫层，阻水带垫层外先纵包的铝塑复合带层，再挤包聚乙烯挡潮层；所述挡潮层外间隙绕包双层钽钢合金带铠装层，电缆的最外层挤包外护套。本发明具有良好的绝缘性能、机械性能，动力传输、抗磁干扰，防雷还具阻燃、无卤、低烟环保、防水、耐腐蚀、耐辐射等性能；结构合理，综合性能优越，产品性能指标优于国际标准要求；并能产生良好的社会和经济效益。

Description

环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆及其制造 方法
技术领域
本发明涉及高铁运输电力电缆领域，具体是一种环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆以及制造方法，适用高铁动力控制，确保高铁输变电网电力传输系统正常运行的电缆。
背景技术
伴随全球经济发展和复苏浪潮，高铁将进入新一轮基建潮。高速铁路对于地区经济的拉动作用已被认同，并能促进地区之间的交往和平衡发展。同时，金融危机过后，全球经济增速下滑，基础建设瓶颈严重影响短期和长期经济增长。发达国家面临基础设施升级需求；新兴经济体的基础建设瓶颈开始严重影响其短期和长期经济增长；低收入国家的基建不足也已严重制约其长期发展。在这样的大背景下，新一轮的基建潮可能就此开启。有高铁规划的国家已遍布六大洲，全球正在编织一张联系紧密的高铁网。
我国国内高铁建设正迅猛发展，在“一带一路”战略推动下，我国高铁海外输出也正如火如荼开展。仅2015年上半年国内高铁相关企业共斩获近千亿海外订单，考虑到世界各国高铁需求不断上涨，预计到2020年，世界高铁总里程将超过50000km，未来7年内的新增里程将达到30000km以上，带来高铁直接投资将超过1.1万亿美元。中国高铁“走出去”必将拉动电线电缆产品的需求量，国内电缆企业将迎来发展新机遇。
电力电缆作为高铁牵引动力的神经中枢系统的基础支撑作用日益凸显。我公司紧紧抓住发展机遇，加强对高铁动力电缆的研发力度，提供一种局有无卤、低烟、防水、耐火、耐热、耐腐蚀、防鼠防蚁、防雷、防磁屏蔽、抗紫外线、载流量大等特性的工频单相交流电力电缆。突破技术壁垒，打断高铁电缆期被国外企业垄断的局面。而后，再逐渐拓展海外市场，为中国高铁电缆在世界领域赢得更多话语权，中国高铁电缆名扬全球指日可待。
目前国内还没有专业生产该产品的厂家；传统生产工艺落后，结构设计不合理，而且成品率低；加上近年来对高铁电缆的安全、抗电磁干扰和电磁电阻的要求越来越高，致使许多厂家由于现有技术，不能设计、生产出满足技术要求的智能环保中压电力电缆产品。并且生产工艺存在以下问题：1、加工量大，生产成本高。2、不利于敷设、管理，风险系数大。3、成品装配困难、生产周期长。4、结构不合理、敷设面积大。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有良好的绝缘性能、机械性能，动力传输、抗磁干扰，防雷还具阻燃、无卤、低烟环保、防水、耐腐蚀、耐辐射等性能；结构合理，综合性能优越，产品性能指标优于国际标准要求的环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆。
此外，本发明还提供了该电缆的制造方法。
本发明所述的一种环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆，包括位于电缆最中心的铜导体，在铜导体上采用三层共挤方式分别挤包低电阻热稳定石墨烯复合型半导电屏蔽材料构成的厚度为0.8mm的导体屏蔽层、厚度为4.5mm的绝缘层以及低电阻热稳定石墨烯复合型半导电屏蔽材料构成的厚度为0.7mm、外径为23.5mm的绝缘屏蔽层，形成绝缘线芯；所述的绝缘线芯外重叠绕包无氧软铜带构成的厚度为0.1mm、外径为23.8mm的金属内屏蔽层；所述金属内屏蔽层外重叠绕包厚度为0.2mm、外径为24.4mm的阻水带垫层，阻水带垫层外先纵包的铝塑复合带层，再挤包厚度为1.2mm的聚乙烯挡潮层；所述挡潮层外间隙绕包有厚度为0.2mm的双层钽钢合金带铠装层，电缆的最外层挤包厚度为2.0mm的外护套。
进一步改进，所述铜导体由19根直径为2.62 mm的镀锡软铜丝进行束丝绞合而成，其外径为11.5mm，横截面为95mm2。
进一步改进，所述外护套由热塑性无卤低烟防紫外线防水防油防鼠防蚁聚烯烃挤包制成。
一种环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆的制造方法，包括如下步骤：
1）电解铜熔炼，连铸连轧出Φ8.0 mm电解铜杆 ；
2）对Φ8.0 mm电解铜杆进行拉丝、退火、镀锡制成Φ2.62mm的软铜丝；
3）将19根Φ2.62 mm的镀锡软铜丝进行束丝绞合，绞合成外径为11.5mm的95mm2的导体；
4）导体上三层共挤低电阻热稳定石墨烯复合型半导电屏蔽材料构成的导体屏蔽层、绝缘层、低电阻热稳定石墨烯复合型半导电屏蔽材料构成的绝缘屏蔽层，采用挤压模具，95mm2内导体的导体屏蔽层厚度为0.8mm，绝缘层厚度为4.5 mm ，绝缘屏蔽层厚度0.7mm，绝缘屏蔽外径为23.5mm；
5）在绝缘屏蔽层外绕包厚度为0.10mm、宽度为35mm无氧软铜带构成的外径为23.8mm的金属内屏蔽层；
6）在金属内屏蔽层外绕包厚度为0.20mm、宽度为35mm的阻水带垫层，垫层外径为24.4mm；
7）然后在阻水带垫层先纵包厚度为0.20mm、宽度为80mm的铝塑复合带，后挤制厚度为1.2mm的聚乙烯挡潮层；
8）再在挡潮层外间隙绕包厚度为0.2mm的钽钢合金带铠装层；
9）最后，在钢带铠装外挤制厚度为2.0mm的热塑形无卤低烟防紫外线防水防油防鼠防蚁聚烯烃的外护套；
10）最后，检验合格入库。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明导体采用镀锡铜丝绞合，增强电缆的耐腐蚀及抗拉性能，同时确保电缆在运行过程中保持优异的电气性能，提高电缆的使用寿命。
2、本发明绝缘采用三层共挤，内外屏蔽材料均选用低电阻热稳定石墨烯复合型半导电屏蔽材料制成，大大降低电缆内外半导电屏蔽层的体积电阻率、改善其热稳定性，提高屏蔽层对电场的均化效果，有效减少电缆运行中可能出现的局部放电现象，保障电力线路运行的安全性和可靠性，提高电缆运行寿命。
3、本发明金属屏蔽采用无氧软铜带重叠绕包，正常运行时作为电容电流的通道，在短路（故障）时又可作为短路电流的通道，并将电场屏蔽在绝缘内电磁干扰，使径向电场均匀分布。
4、本发明采用阻水带绕包垫层，铝塑复合带纵包并挤包聚乙烯实现复合带与聚乙烯熔化粘结成一体，不仅提高了电缆防潮、阻水性能， 而且增强了电缆的抗干扰性能。
5、本发明为铠装层采用双层钽钢合金带，钽钢合金带，熔点高、耐辐射，抗干扰性强，有效的提高电缆的柔软性解决了电缆的抗压抗冲击及其弯曲性能的矛盾，延长电缆的使用寿命。
6、本发明外护套采用挤包热塑性无卤低烟防紫外线防水防油防鼠防蚁聚烯烃，确保电缆具有优异的阻燃、阻水、耐热、防腐蚀、防鼠防蚁特性，更具有无卤、低烟、环保性能，可以完全满足高铁使用要求。
7、产品的生产周期短、产量高，生产成本低。淘汰落后的产能，实现了科技成果转化，结构设计合理，真正做到了实用、高效、节能的目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明制造方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示的一种环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆，包括位于电缆最中心的铜导体1，在铜导体1上采用三层共挤方式分别挤包低电阻热稳定石墨烯复合型半导电屏蔽材料构成的厚度为0.8mm的导体屏蔽层2、厚度为4.5mm的绝缘层3以及低电阻热稳定石墨烯复合型半导电屏蔽材料构成的厚度为0.7mm、外径为23.5mm的绝缘屏蔽层4，形成绝缘线芯；所述的绝缘线芯外重叠绕包无氧软铜带构成的厚度为0.1mm、外径为23.8mm的金属内屏蔽层5；所述金属内屏蔽层外重叠绕包厚度为0.2mm、外径为24.4mm的阻水带垫层6，阻水带垫层外先纵包的铝塑复合带层7，再挤包厚度为1.2mm的聚乙烯挡潮层8；所述挡潮层外间隙绕包有厚度为0.2mm的双层钽钢合金带铠装层9，电缆的最外层挤包厚度为2.0mm的外护套10。
其中，所述铜导体由19根直径为2.62 mm的镀锡软铜丝进行束丝绞合而成，其外径为11.5mm，横截面为95mm2。
其中，所述外护套由热塑性无卤低烟防紫外线防水防油防鼠防蚁聚烯烃挤包制成。
本发明主要原理在于：镀锡绞合铜导体，铜带、铝塑带双重屏蔽与钽钢合金带铠装相结合，增强电缆抗干扰耐辐射及自身屏蔽性能，保证电力输送畅通，实现高铁安全有效运行。
如图2所示，一种环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆的制造方法，包括如下步骤：
1）电解铜熔炼，连铸连轧出Φ8.0 mm电解铜杆 ；
2）对Φ8.0 mm电解铜杆进行拉丝、退火、镀锡制成Φ2.62mm的软铜丝；
3）将19根Φ2.62 mm的镀锡软铜丝进行束丝绞合，绞合成外径为11.5mm的95mm2的导体；
4）导体上三层共挤低电阻热稳定石墨烯复合型半导电屏蔽材料构成的导体屏蔽层、绝缘层、低电阻热稳定石墨烯复合型半导电屏蔽材料构成的绝缘屏蔽层，采用挤压模具，95mm2内导体的导体屏蔽层厚度为0.8mm，绝缘层厚度为4.5 mm ，绝缘屏蔽层厚度0.7mm，绝缘屏蔽外径为23.5mm；
5）在绝缘屏蔽层外绕包厚度为0.10mm、宽度为35mm无氧软铜带构成的外径为23.8mm的金属内屏蔽层；
6）在金属内屏蔽层外绕包厚度为0.20mm、宽度为35mm的阻水带垫层，垫层外径为24.4mm；
7）然后在阻水带垫层先纵包厚度为0.20mm、宽度为80mm的铝塑复合带，后挤制厚度为1.2mm的聚乙烯挡潮层；
8）再在挡潮层外间隙绕包厚度为0.2mm的钽钢合金带铠装层；
9）最后，在钢带铠装外挤制厚度为2.0mm的热塑形无卤低烟防紫外线防水防油防鼠防蚁聚烯烃的外护套；
10）最后，检验合格入库。

Claims (4)

1.一种环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆，其特征在于：包括位于电缆最中心的铜导体，在铜导体上采用三层共挤方式分别挤包低电阻热稳定石墨烯复合型半导电屏蔽材料构成的厚度为0.8mm的导体屏蔽层、厚度为4.5mm的绝缘层以及低电阻热稳定石墨烯复合型半导电屏蔽材料构成的厚度为0.7mm、外径为23.5mm的绝缘屏蔽层，形成绝缘线芯；所述的绝缘线芯外重叠绕包无氧软铜带构成的厚度为0.1mm、外径为23.8mm的金属内屏蔽层；所述金属内屏蔽层外重叠绕包厚度为0.2mm、外径为24.4mm的阻水带垫层，阻水带垫层外先纵包的铝塑复合带层，再挤包厚度为1.2mm的聚乙烯挡潮层；所述挡潮层外间隙绕包有厚度为0.2mm的双层钽钢合金带铠装层，电缆的最外层挤包厚度为2.0mm的外护套。
2.根据权利要求1所述的环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆，其特征在于：所述铜导体由19根直径为2.62 mm的镀锡软铜丝进行束丝绞合而成，其外径为11.5mm，横截面为95mm2。
3.根据权利要求1所述的环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆，其特征在于：所述外护套由热塑性无卤低烟防紫外线防水防油防鼠防蚁聚烯烃挤包制成。
4.一种根据权利要求1-3任一权利要求所述环保型智能高铁用石墨烯复合屏蔽抗干扰电力电缆的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）电解铜熔炼，连铸连轧出Φ8.0 mm电解铜杆 ；
2）对Φ8.0 mm电解铜杆进行拉丝、退火、镀锡制成Φ2.62mm的软铜丝；
3）将19根Φ2.62 mm的镀锡软铜丝进行束丝绞合，绞合成外径为11.5mm的95mm2的导体；
4）导体上三层共挤低电阻热稳定石墨烯复合型半导电屏蔽材料构成的导体屏蔽层、绝缘层、低电阻热稳定石墨烯复合型半导电屏蔽材料构成的绝缘屏蔽层，采用挤压模具，95mm2内导体的导体屏蔽层厚度为0.8mm，绝缘层厚度为4.5 mm ，绝缘屏蔽层厚度0.7mm，绝缘屏蔽外径为23.5mm；
5）在绝缘屏蔽层外绕包厚度为0.10mm、宽度为35mm无氧软铜带构成的外径为23.8mm的金属内屏蔽层；
6）在金属内屏蔽层外绕包厚度为0.20mm、宽度为35mm的阻水带垫层，垫层外径为24.4mm；
7）然后在阻水带垫层先纵包厚度为0.20mm、宽度为80mm的铝塑复合带，后挤制厚度为1.2mm的聚乙烯挡潮层；
8）再在挡潮层外间隙绕包厚度为0.2mm的钽钢合金带铠装层；
9）最后，在钢带铠装外挤制厚度为2.0mm的热塑形无卤低烟防紫外线防水防油防鼠防蚁聚烯烃的外护套；
10）最后，检验合格入库。
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