一种单芯大截面超柔性低压电力电缆的制作方法

1.本实用新型属于电缆技术领域，具体是一种单芯大截面超柔性低压电力电缆。


背景技术：

2.现有技术中，系统或设备配套的电缆的重要技术指标是载流量和柔软性，目标是在特定敷设空间内，以特殊的敷设形态实现电缆长期运输电能时能通过一定电流量，保证其正常供电。
3.为确保载流量，导体截面范围是300mm2～630mm2的单芯大截面电力电缆是不可或缺的电缆产品，该类电缆仅由导体、绝缘层和外护套三个功能结构构成。该类型的电缆，为保证柔软性，要求单丝根数尽量细、尽量多、导体束绞和复绞方向一致、导体外不能有绕包带材，造成此类结构的电缆极易出现浮丝、断丝，股线和导体易松散，绝缘挤包易造成偏心。


技术实现要素：

4.实用新型目的：为解决上述问题，在生产过程中，单丝需固化束合节径比和生产速度，复绞时采用适合的紧压模具、复绞节径比和绞笼转速，绝缘挤包时调整好张力，并尽可能保证导体水平。采取这些措施的同时，仍会存在浮丝、断丝和结构尺寸不合格的风险。
5.要确保电缆能够基于既有的生产资源，得到合格的电缆产品，本实用新型从电缆结构细节设计入手，通过合理的结构设计，来降低生产难度，提高生产合格率和生产效率。
6.本实用新型是一种单芯大截面超柔性低压电力电缆，电缆外径是36mm～50mm，电缆耐压等级是0.6/1kv；本电缆是由导体3外依次包裹的绝缘层2和外护套层1构成；
7.所述导体3的截面积范围是300mm2～630mm2；
8.导体3是由多根裸铜丝构成的5类铜导体，裸铜丝的直径范围是0.193mm～0.29mm；裸铜丝束合构成股线4，束合方向均为左向，束合节径比是20～25倍；多根股线复绞构成导体，复绞方向均为左向，股线自内而外分为多层，最外层股线的复绞节径比是13～15倍，次外层股线复绞节径比是14～16倍，其余层股线复绞节径比是18～25倍；
9.从结构原理看，束合方向和复绞方向相同虽然易造成导体松散，但使电缆拥有更好的弯曲性能，满足不同的敷设条件和状态。本方案采用固化的束绞和复绞节径比来减少股线浮丝和断丝的风险，保证后续绝缘层和外护套层的电缆料挤包时的结构尺寸。同时，该导体结构参数使电缆导体在保证电缆柔软的同时，能够有更大的载流能力。
10.在生产时候，导体束绞、复绞节径比控制在上述范围内。
11.所述绝缘层2是由弹性体绝缘料挤包构成；绝缘层的标称厚度是1.8mm～2.4mm，平均厚度不小于标称厚度，最薄厚度不小于标称厚度的90％
‑
0.1mm。
12.本绝缘层的设计在满足绝缘要求的前提，尽可能减小绝缘层厚度薄，从而减小电缆外径，降低其它材料的消耗。该类电缆的使用对象是有特殊的敷设形态要求，这对电缆绝缘老化前后的机械性能要求较高，本绝缘层使电缆本身在敷设过程中更灵活，使用寿命更长，电气性能方面也符合标准要求。在满足绝缘结构尺寸的前提下，本绝缘层的结构优化辐
照后的机械性能(以辐照交联聚烯烃绝缘料为例)。
13.所述外护套层1是由弹性体护套料挤包构成；外护套层的标称厚度是1.8mm～2.2mm；平均厚度不小于标称厚度，最薄厚度不小于标称厚度的85％
‑
0.1mm。对于使用对象的特殊的敷设形态要求，对电缆护套老化前后的机械性能要求较高。本护套结构使用使电缆本身在敷设过程中更灵活，使用寿命更长，电气性能方面符合标准要求。
14.通过上述设计，本电缆在满足绝缘层、外护套层的结构尺寸要求的前提下，利于提高生产效率和产品质量，降低生产损耗，满足响应标准的火花耐压试验。
15.所述弹性体绝缘料是辐照交联聚烯烃绝缘料。
16.以本电缆适用结构中的最大截面积导体来说：
17.导体截面积为630mm2，电缆的耐压是0.6/1kv，电缆的外径是49.8mm要求为例：
18.所述导体的裸铜丝的直径是0.29mm；绝缘层的厚度是2.4mm；外护套层的厚度是2.2mm。
19.导体的股线束合节径比是23倍；最外层股线复绞节径比是13倍，次外层股线复绞节径比是14倍，其余内层股线复绞节径比是18倍。复绞所需股线按1 6 12 18 30结构设计。
20.该结构下，电缆最小弯曲半径仅为6d(d为电缆外径)。
21.与现有技术相比，本电缆采用特定的结构设计，各部分结构相辅相成，为了实现大截面、超柔软的性能，把导体、绝缘层以及外护套层的材料特性中的消极因素降低到最低，同时发挥各材料中的积极因素。在电缆结构的设计中，充分考虑到电缆生产的既有生产条件的局限，充分利用现有生产条件，而避免产品设计对生产带来的困难，使电缆顺利导入到生产中，提高了生产效率和产品合格率。
附图说明
22.图1为本实施例电缆的结构示意图。
23.图中：外护套层1、绝缘层2、导体3、股线4。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
25.参考图1，一种单芯大截面超柔性低压电力电缆，电缆外径是36mm～50mm，电缆耐压等级是0.6/1kv；本电缆是由导体3外依次包裹的绝缘层2和外护套层1构成；所述导体3的径向截面积范围是300mm2～630mm2；
26.导体3是由多根裸铜丝构成的5类铜导体，裸铜丝的直径范围是0.193mm～0.29mm；裸铜丝束合构成股线4，束合方向均为左向，束合节径比是20～25倍；多根股线复绞构成导体，复绞方向均为左向，股线自内而外分为多层，最外层股线的复绞节径比是13～15倍，次外层股线复绞节径比是14～16倍，其余层股线复绞节径比是18～25倍；
27.在生产时候，导体束绞、复绞节径比控制在上述范围内。
28.所述绝缘层2是由弹性体绝缘料挤包构成；绝缘层的标称厚度是1.8mm～2.4mm，平均厚度不小于标称厚度，最薄厚度不小于标称厚度的90％
‑
0.1mm。
29.所述外护套层1是由弹性体护套料挤包构成；外护套层的标称厚度是1.8mm～
2.2mm；平均厚度不小于标称厚度，最薄厚度不小于标称厚度的85％
‑
0.1mm。
30.所述弹性体绝缘料是辐照交联聚烯烃绝缘料。
31.以最大截面积导体为例：
32.导体截面积为630mm2，电缆的耐压是0.6/1kv，电缆的外径是49.8mm。
33.所述导体的裸铜丝的直径是0.29mm；绝缘层的厚度是2.4mm；外护套层的厚度是2.2mm。导体的股线束合节径比是23倍；最外层股线复绞节径比是13倍，次外层股线复绞节径比是14倍，其余内层股线复绞节径比是18倍。多根股线复绞构成导体，各层股线的根数自内而外依次是1根、6根、12根、18根、30根。
34.辐照交联聚烯烃绝缘料可选牌号为x
‑
hf
‑
90或x
‑
hf
‑
110或r
‑
e
‑
110的绝缘料，本例是牌号r
‑
e
‑
110的弹性体绝缘料。
35.弹性体护套料可选牌号为tpe或hfs
‑
110
‑
tp的护套料，本例是牌号tpe弹性体护套料。
36.以本例的630mm2的软导体生产情况来说：
37.以往的同类电缆，每生产一公里，消耗铜材5.7吨，消耗绝缘料320kg，消耗护套料442kg。产品优秀率达到98％，电缆最小弯曲半径是12d(d为电缆外径)。
38.采用本电缆结构生产电缆，每生产一公里，消耗铜材5.5吨，消耗绝缘料320kg，消耗护套料401kg。产品优秀率达到99％，经试验，电缆最小弯曲半径是6d。
39.经试验发现，在满足电缆抗拉强度等机械性能基础上，导体束绞结构对电缆的柔软性有重要影响。
40.经过检测，本例电缆的性能参数如下：
41.(1)4小时高压交流试验：1.8kv/4h未击穿。
42.(2)成品电缆兼容性试验(120℃/240h)：绝缘抗张强度保留率最小75％(具体是103％)，绝缘断裂伸长率保留率最小65％具体是(87％)；护套抗张强度保留率最小75％(具体是124％)，护套断裂伸长率保留率最小65％(具体是91％)。
43.(3)成品护套抗开裂试验合格。
44.(4)绝缘热延伸：200℃，15min，0.2n/mm2条件，载荷下最大伸长率小于等于175％(具体是65％)，冷却后最大永久伸长率小于等于15％(具体是0％)。
45.(5)绝缘电阻常数：20℃时，最小40gωm(具体是11097gωm)；90℃时，最小0.02gωm(735gωm)。
46.(6)绝缘老化前后机械性能：老化前抗张强度不小于5.0mpa(具体是11.8mpa)，断裂伸长率不小于125％(具体是510％)；150℃，168h老化后，抗张强度保留率最小70％(具体是98％)，断裂伸长率保留率最小70％(具体是106％)。
47.(7)护套老化前后机械性能：老化前抗张强度不小于6mpa(具体是15.7mpa)，断裂伸长率不小于125％(具体是540％)；110℃，480h老化后，抗张强度不小于6mpa(具体是15.8mpa)，断裂伸长率不小于100％(具体是520％)。
48.(8)单根垂直阻燃试验：上支架下缘和碳化部分起始点之间距离大于50mm(具体是381mm)，燃烧向下延伸至上支架下缘距离小于540mm(具体是491mm)。
49.(9)电缆最小弯曲半径6d。