專利名稱：耐高溫防腐蝕高壓軟電纜的制作方法
技術領域：
本發明是關于對高壓電纜的改進，尤其涉及一種耐溫范圍寬，防腐性能優，柔軟性好，彎曲半徑小的耐高溫防腐蝕高壓軟電纜。
背景技術：
目前常用的10kV電壓等級的高壓電纜，主要執行GB/T 12706-2002標準，采用1、2類硬導體，及交聯聚乙烯或乙丙橡膠作絕緣材料，絕緣兩面采用該基料組成的半導電屏蔽層，外加銅帶繞包屏蔽層和聚氯乙烯外護套。此種電纜的不足第一電纜耐溫范圍窄、耐溫等級低，長期最高允許工作溫度通常為90℃左右，不能用于較高環境溫度長期工作，使用局限性大；第二，交聯聚乙烯絕緣本身硬度大，柔軟性欠佳，彎曲性能差，尤其是交聯聚乙烯絕緣在經多次彎曲后會造成絕緣電性能的降低，因此難以制成彎曲柔軟性好的高壓電纜，加上電纜采用硬導體，及銅帶繞包屏蔽，電纜彎曲半徑較大，一般至少需12倍電纜直徑以上，給安裝、使用帶來不便；第三，交聯聚乙烯樹脂在交流高壓電場作用下，容易產生樹枝放電，損壞絕緣，會縮短使用壽命；第四，此絕緣厚度大，不僅用材多，絕緣層相對較厚，而且電纜外徑大，造成敷設空間大，增加了敷設成本。另外，交聯聚乙烯為熱塑性材料，擠包、硫化時容易在重力作用下產生偏心，生產中許多控制系統和電纜搓動系統都是圍繞克服偏心問題而增加，制造設備投資大，并且硫化過程需要惰性氣體保護，因此電纜生產成本較高。
中國專利CN1431665A公開的發電機和變壓器用柔軟高壓繞組電纜，其結構為中心導體、導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、銅絲屏蔽層和導電外護套，其中導體屏蔽層、絕緣層和絕緣屏蔽層采用二元乙丙橡膠為主的材料制成。雖然絕緣的柔軟彎曲性能得到改善，彎曲為6倍電纜直徑，然而二元乙丙橡膠耐溫等級較低，長期最高工作溫度仍然只有90℃左右，并且因為電機、變壓器繞組，耐壓不會很高。此外，二元乙丙橡膠需蒸汽加壓硫化，工藝相對復雜，需增加配套鍋爐房和輸送蒸汽管道，生產投資較大。
中國專利CN2414497公開的耐高壓硅橡膠扁平電纜，結構采用鍍錫銅線導體、半導體繞包屏蔽層、硅橡膠絕緣層、繞包屏蔽層、鍍錫銅線屏蔽層、硅橡膠護層。此電纜采用硅橡膠作絕緣，耐溫性能及柔軟性有所提高，但內外半導電屏蔽層因采用繞包結構，存在間隙，在高壓高電場作用下，絕緣與內外半導電屏蔽層界面會發生局部放電，從而造成絕緣層的損壞，運行不穩定，使用壽命較短，并且也不能用于較高電壓如10KV以上。
因目前電纜中使用的硅橡膠絕緣通常為二甲基硅橡膠，其在硫化過程中，硅橡膠本身的疏水性和硫化過程中產生的硫化副產物，易使絕緣在硫化過程中產生氣泡。而此氣泡的存在會造成絕緣在高電場作用下，降低絕緣性能，并產生局部放電，損壞絕緣。因此只能用于絕緣厚度較薄的低壓電纜。所以目前硅橡膠絕緣電纜，電壓等級均為小于1kv的低壓電纜，難以直接用于絕緣要求較厚的高壓(例如3.6/6KV及以上，特別是10KV及以上)電纜。
因此到目前為止，電壓等級為6-35kV的高壓電纜，其絕緣只有交聯聚乙烯或乙丙橡膠，由此造成該電壓等級電纜柔軟彎曲性、長期工作溫度范圍都沒有改變，不能滿足某些特定場合使用要求，而且上述問題一直未能得到有效改進，因此仍有值得改進的地方。
發明內容
本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種工作溫度高，耐高溫及防腐蝕性能優，柔軟性好，彎曲半徑小的耐高溫防腐蝕高壓軟電纜。
本發明目的實現，主要改進是電纜絕緣、屏蔽基料、護套均采用硅橡膠，其中絕緣及屏蔽基料采用甲基乙烯基硅橡膠，再輔以細銅絲絞合導體，及編織網屏蔽，使電纜的柔軟度(彎曲性)、耐溫性、防腐性和耐壓都得到協調共同提高。具體說，本發明耐高溫防腐蝕高壓軟電纜，包括導體、導體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽、金屬屏蔽、外護套，其特征在于所說導體為細銅絲絞合軟導體，所說絕緣、半導電導體屏蔽和絕緣屏蔽基料為甲基乙烯基硅橡膠，所說導體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽一次擠包，所說金屬屏蔽為細銅絲編織網，所說外護套為硅橡膠或聚四氟乙烯護套。
本發明所述細銅絲絞合軟導體，其導體細銅絲及屏蔽編織銅絲較好采用鍍錫銅絲，有利于提高銅導體的抗高溫氧化能力，延長在高溫環境中的使用壽命。
本發明通過試驗選擇的甲基乙烯基硅橡膠，為在硅橡膠分子側鏈上引入少量乙烯基制成，經在電纜絕緣中試用表明，大大改善了硅橡膠的硫化加工性能，不僅具有二甲基硅橡膠原有優異性能，而且側鏈上有不飽和鍵，在硫化過程中減少了硫化時產生氣泡，提高了穩定性，因而可以制作絕緣要求較厚的高壓電纜。其次，較二甲基硅橡膠容易硫化，并具有較小的壓縮永久變形，較好的耐溶劑膨脹性和耐高壓蒸汽穩定性以及優良的耐寒性。開創了硅橡膠絕緣在高壓電纜中應用先河。
半導電硅橡膠，即在硅橡膠中摻入導電微粉體制得，本發明經試驗，一種較好為采用如下配方制得半導電硅橡膠，甲基乙烯基硅橡膠樹脂100份，有機過氧化物硫化劑(例如但不限于雙(2，4-二氯化苯甲酰)(DCPB)、2，5-二甲基2，5-二-(叔丁基過氧)己烷(2，5B)、過氧化二異丙苯(DCP)、過氧化苯甲酰(BP)、過苯甲酸叔丁酯(TBPB)、二枯基過氧化物等)0.5～1.5份，導電炭黑20～40份，硅油系列軟化劑10～20份。此外，本發明半導電材料中還可以加入其他一些添加材料，例如補強劑、抗氧劑，使半導電層增強相應性能。本發明中加入補強劑，不僅具有增加材料強度功能，而且也是一種低成本填充料，有利于降低半導電層的成本；抗氧劑，可以起到防老化延長使用壽命作用。
電纜外護套，可以根據使用場合要求，選擇硅橡膠或聚四氟乙烯，以適應不同使用要求。硅橡膠護套可以采用各種硅橡膠，無特別限定要求。
本發明耐高溫防腐蝕高壓軟電纜，在6-35kV高壓電纜中首次采用甲基乙烯基硅橡膠絕緣和屏蔽基料，及細銅絲(尤其是鍍錫銅絲)絞合軟導體、以及編織金屬屏蔽，硅橡膠護套綜合協調措施。不僅開創了高壓硅橡膠絕緣電纜先河，而且所得高壓電纜具有電纜的耐溫及耐寒性均得到較大提高，工作溫度范圍寬，可在-60～180℃溫度范圍長期使用，擴大了電纜使用范圍；電纜耐環境溫度提高，也提高了電纜傳輸容量，在同等傳輸容量下，可以節約銅導體20-40％；電纜的耐化學腐蝕性能也有較大提高，可以用于一些原來難以應用腐蝕場合；同時還提高了高壓電纜的柔軟性，電纜彎曲半徑僅為電纜外徑的6倍。其次，導體及金屬屏蔽層采用鍍錫細銅絲，確保了導體及屏蔽在高溫下不被氧化，可以延長在高溫環境中使用壽命；絕緣及內外半導電屏蔽三層一次擠出，不僅層間融合性好，無間隙，減少了絕緣層的雜質或氣隙的混入，大大改善了局放性能，提高了電氣絕緣性能，絕緣層厚度較同電壓等級的交聯聚乙烯下降10％左右，減小了電纜直徑面積，有利于敷設。再就是，硅橡膠為熱固性材料，在硫化過程中不會產生因重力作用而造成的絕緣偏心，生產設備簡單，并且只需加溫硫化，工藝簡單，大大降低了電纜的生產成本。本發明電纜，可做成6-35kV電壓等級的耐高溫防腐蝕高壓軟電纜，其電纜可以做成單芯，也可以做成多芯，可以敷設在室內、電纜溝、電纜管道、電纜橋架或地形較為復雜的場合。
以下結合幾個具體實施方式
，進一步說明本發明。
圖1為本發明第一實施例單芯高壓軟電纜截面結構示意圖。
圖2為本發明第二實施例三芯高壓軟電纜截面結構示意圖具體實施方式
實施例1參見圖1，10KV耐高溫防腐蝕高壓單芯軟電纜，導體1由若干鍍錫細銅絲7絞合而成，導體外依次為半導電硅橡膠導體屏蔽2，厚3.0mm硅橡膠絕緣3、半導電硅橡膠絕緣屏蔽4、鍍錫銅絲編織屏蔽5，硅橡膠護套6。其中硅橡膠絕緣、半導電硅橡膠基料為甲基乙烯基硅橡膠，導體屏蔽、絕緣、屏蔽絕緣一次擠包而成，按通常硅橡膠硫化工藝硫化。半導電硅橡膠料采用實施例3-5所述。
實施例2參見圖2，10KV耐高溫防腐蝕高壓三芯軟電纜，如實施例1所述，各線芯導體1由若干鍍錫細銅絲7絞合而成，導體外依次為半導電硅橡膠導體屏蔽2，厚3.0mm硅橡膠絕緣3、半導電硅橡膠絕緣屏蔽4、鍍錫銅絲編織屏蔽5組成，三根線芯按等三角形排列，絕緣線芯間充填玻璃絲填充。
實施例3半導電硅橡膠，由甲基乙烯基硅橡膠100份；雙(2，4-二氯化苯甲酰)硫化劑1.0份；導電炭黑20份；羥基硅油10份；氣相法白鈦碳黑20份；二苯基硅二醇2份，三氧化二鐵5份，混合按制膠片工藝制成橡膠皮備用。所得半導電硅橡膠體積電阻率為72Ω*cm。
實施例4半導電硅橡膠，由甲基乙烯基硅橡膠100份；雙(2，4-二氯化苯甲酰)1.0份；導電炭黑30份；羥基硅油15份；氣相法白鈦碳黑20份；二苯基硅二醇2份，三氧化二鐵5份。所得半導電硅橡膠體積電阻率為95Ω*cm。
實施例5半導電硅橡膠，由甲基乙烯基硅橡膠100份；雙(2，4-二氯化苯甲酰)1.0份；導電炭黑40份；羥基硅油20份；氣相法白鈦碳黑20份；二苯基硅二醇2份，三氧化二鐵5份。所得半導電硅橡膠體積電阻率為110Ω*cm。
此外，護套材料還可以采用聚四氟乙烯，進一步提高電纜的耐環境溫度和機械強度；硫化劑還可以選擇其他有機過氧化物硫化劑，以及其他功能添加劑。
為描述方便，本發明所說高壓電纜是指電壓等級為6-35kV。
權利要求
1.耐高溫防腐蝕高壓軟電纜，包括導體、導體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽、金屬屏蔽、外護套，其特征在于所說導體為細銅絲絞合軟導體，所說絕緣、半導電導體屏蔽和絕緣屏蔽基料為甲基乙烯基硅橡膠，所說導體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽一次擠包，所說金屬屏蔽為細銅絲編織網，所說外護套為硅橡膠或聚四氟乙烯護套。
2.根據權利要求1所述耐高溫防腐蝕高壓軟電纜，其特征在于所說半導電導體屏蔽和絕緣屏蔽，基本由甲基乙烯基硅橡膠樹脂100份，有機過氧化物硫化劑0.5～1.5份，導電炭黑20～40份，硅油軟化劑10～20份組成。
3.根據權利要求2所述耐高溫防腐蝕高壓軟電纜，其特征在于所說半導電導體屏蔽和絕緣屏蔽還加入20-30份補強劑、0.5-5份抗氧劑。
4.根據權利要求1、2或3所述耐高溫防腐蝕高壓軟電纜，其特征在于所說硅橡膠絕緣厚度為2.0-6.0mm。
5.根據權利要求4所述耐高溫防腐蝕高壓軟電纜，其特征在于所說細銅絲為鍍錫銅絲。
全文摘要
本發明是關于對高壓電纜的改進，尤其涉及一種耐溫范圍寬，防腐性能優，柔軟性好，彎曲半徑小的耐高溫防腐蝕高壓軟電纜，其特征是導體為細銅絲絞合軟導體，絕緣、半導電導體屏蔽和絕緣屏蔽基料為甲基乙烯基硅橡膠，導體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽一次擠包，金屬屏蔽為細銅絲編織網，外護套為硅橡膠或聚四氟乙烯護套。所得6－35kV高壓電纜，耐溫及耐寒性均得到較大提高，可在－60～180℃溫度范圍長期使用，同時還提高了電纜傳輸容量，在同等傳輸容量下，可以節約銅導體20－40％，絕緣層厚度較同電壓等級的交聯聚乙烯下降10％左右，電纜彎曲半徑僅為電纜外徑的6倍。
文檔編號H01B3/28GK1929042SQ20051009425
公開日2007年3月14日 申請日期2005年9月5日 優先權日2005年9月5日
發明者陸正榮, 彭小弟, 胡清平 申請人:江蘇遠東集團有限公司, 遠東電纜廠