一种新型大截面EPR绝缘直流供电电缆的制作方法

本发明涉及绝缘电缆技术领域，尤其涉及一种新型大截面EPR绝缘直流供电电缆。

背景技术：

随着我国经济的不断发展，城镇化建设速度的明显加快，作为有效解决城市交通拥堵的运输工具——地下铁道获得空前的发展，据不完全统计目前我国约有四十多个城市正在建设或运营地下铁道系统。

牵引直流供电系统是整个地下铁道系统的一个核心关键子系统，负责向牵引网给车辆提供可靠电源，这时从牵引变电所到牵引网的供电回路需要使用大量的1500V或750V直流电缆。

地下铁道的显著特点是行车密度高、车站距离短、机车启停频繁、牵引负荷大、直流系统短路电流大，对于牵引直流供电系统而言，由于采用750V或1500V电压供电，电压低，牵引用直流电缆所需承载的负荷电流特别大，同时每回还需要多根电缆组成。一般情况下，一条26公里的地下铁道线路需要设置约20个车站，对于牵引直流750V供电系统而言，需要设置约17个牵引变电所，每个正线牵引变电所设计4回直流馈线，每回馈线通常由5根400mm²的直流750V电缆组成。

由于直流电缆直接承担着向牵引车辆供电的任务，其可靠性直接关系着地下铁道车辆的正点安全运营和交通运输秩序。另外由于使用在地下铁道牵引直流供电系统，要求该电缆必须满足低烟无卤阻燃等特性。

目前，地下铁道牵引用直流电缆大多采用由交流单芯电缆演变过来的交联聚乙烯绝缘电缆，绝缘材料采用交联聚乙烯，导体截面最大采用400mm²。电缆单回路多采用4-6根电缆并联应用，以满足工程实际需求。

目前，现有的电缆绝缘材料及结构在工程实际应用中存在的问题主要有：

①交联聚乙烯绝缘材料本身存在着缺陷，由于材料本身是极性分子材料，在直流电场作用下，其材料内部会产生空间电荷并累积，在长期运行条件下进而导致绝缘缺陷，对电缆的安全运行构成较大威胁，降低了其运行时的安全性和可靠性。另外由于交联聚乙烯材料属于塑料，不能在环境温度零度以下施工，可弯曲性、耐候性较差，耐电晕、耐电龟裂化性能一般。

②交联聚乙烯绝缘电缆的结构复杂，层次较多，通常至少由7层组成，分别为导体、交联聚乙烯绝缘、隔离层、铝塑复合带、防水层、内护层、外护套，结构复杂，同等导体条件下，其整体直径较大，从而导致其生产工艺和过程复杂，同时生产成本也相对高。

③由于交联聚乙烯材料在收到潮湿和浸水的情况下，更容易老化和绝缘击穿，为此在结构上需增加电缆防水层，采用铝-塑粘接层，即由涂塑铝带与聚乙烯护套粘接组合而成，使得电缆硬度和层次增加。

④由于交联聚乙烯绝缘电缆的结构层次较多，导致其载流时散热效果变差，从而降低了其本身的正常使用载流量，为了满足系统通流要求，需要增加电缆的并联数量，增加了电缆的工程造价和投资。

⑤直流电缆一般敷设在车站站台板以下或是区间隧道内，敷设空间狭小，尤其是车站变电所区域电缆敷设密集。由于交联聚乙烯绝缘电缆的本身特性以及电缆的结构层次多(导致电缆外径加大)，根据交联聚乙烯绝缘电缆最小弯曲半径要求不小于20倍的电缆直径的要求，通常其最小弯曲半径不小于1.2米，从而导致电缆导体截面选择一般不超过400mm²，工程上限制了大截面该型电缆的选用，同时造成敷设时的空间加大，且安装敷设时的工程量加大，从而造成运营维护工作量大，维护检修极不方便。

技术实现要素：

本发明根据城市轨道交通牵引直流供电系统特点以及工程实际应用环境条件，通过充分研究论证，采用新型绝缘材料和结构，提出一种新型大截面EPR绝缘直流供电电缆，可有效改善和解决上述存在问题。

本发明的技术方案是：一种新型大截面EPR绝缘直流供电电缆，包括铜导体1、EPR绝缘层8、隔火层9、外护套7，所述外护套7位于电缆的最外层，由内层至外层依次为铜导体1、EPR绝缘层8、隔火层9和外护套7。

进一步的，所述铜导体1的截面积为400-800mm²。

进一步的，所述铜导体1采用第5类或者第6类软导体。

进一步的，所述电缆的外径≤80mm，弯曲半径≤480mm。

本发明的有益效果在于：①本发明的绝缘材料采用EPR(乙丙橡胶)，它是非极性分子材料，更适合直流系统；②本发明采用的EPR绝缘材料，其本身就具有优良的耐水性能，可以大大提高电缆的径向防火性能，结构组成简单、防水效果显著，且使得电缆柔软性提升，阻燃层则通过增加高阻燃玻璃纤维带厚度和绕包层实现，从而取消了挤包隔氧层的目的；③本发明结构简单，其本体在通流时散热效果好，从而决定了其正常运营时可以承载更大的电流，其生产工艺和过程相对简单；④本发明的线芯导体截面选择范围大、载流能力强，安装难度减小；⑤本发明电缆截面可选至800mm²，能大大提高单根电缆载流量，减少了现场电缆的施工工程量。

附图说明

图1为现有电缆的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图中：1-铜导体，2-交联聚乙烯绝缘，3-隔离层，4-铝塑复合带，5-防水层，6-内护层，7-外护套，8-EPR绝缘层，9-隔火层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

一种新型大截面EPR绝缘直流供电电缆，包括铜导体1、EPR绝缘层8、隔火层9、外护套7，所述外护套7位于电缆的最外层，由内层至外层依次为铜导体1、EPR绝缘层8、隔火层9和外护套7。

进一步的，所述铜导体1的截面积为400-800mm²。

进一步的，所述铜导体1采用第5类或者第6类软导体。

进一步的，所述电缆的外径≤80mm，弯曲半径≤480mm。

EPR绝缘材料是一种弹性体，对外可呈现出类似天然橡胶一样的可弯曲性，还具有优良的耐湿性能及耐电晕、耐电龟裂化性能等，尤其是耐候性能更好，可以在零下20℃进行施工，这些特点充分解决和改善了交流聚乙烯绝缘材料的不足与缺点。大大提高了其使用寿命，根本上提高了该种电缆的运行可靠性和稳定性，详见表1。

表1EPR绝缘电缆与交联聚乙烯绝缘电缆指标比较

从表中可以看出，EPR绝缘材料的弯曲柔软性、耐候性能，尤其是耐空间电荷性能和直流传输性能非常突出，其本身相对于既有使用的交联聚乙烯绝缘电缆而言，更适合在直流系统使用。

现有的交联聚乙烯绝缘电缆防水层主要采用铝-塑粘接层，即由涂塑铝带与聚乙烯护套粘接组合而成，使得电缆硬度增加；再加上使用无卤、低烟、高阻燃隔氧料和无卤、低烟、高阻燃护套因硬度高也降低了电缆柔软性，以上两处结构在同一根电缆上设置，经常导致电缆弯曲部位开裂。

EPR绝缘材料，其本身就具有优良的耐水性能，可以大大提高电缆的径向防火性能，结构组成简单、防水效果显著，且使得电缆柔软性提升。阻燃层则通过增加高阻燃玻璃纤维带厚度和绕包层实现，从而取消了挤包隔氧层的目的。

电缆线芯采用第5类或6类软导体，EPR绝缘，其敷设时的弯曲半径仅为其外径的6倍；由于材料的不同，交联聚乙烯绝缘电缆线芯采用第2类导体，其敷设时的弯曲半径要求为其外径的20倍。因此，400mm²交联聚乙烯绝缘电缆的外径为60mm，其弯曲半径至少为1.2米，而本发明800mm²EPR绝缘电缆的外径为80mm，其弯曲半径为480mm，可以看出，本发明的新型电缆在实际工程敷设时，需要的空间大小更小，减小了现场施工难度，更适合在地下铁道使用。