一种绝缘架空铝合金电缆及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及绝缘架空电缆技术领域，尤其涉及一种绝缘架空铝合金电缆及其制备方法。
【背景技术】
[0002]原有城市及农村电网为了降低电网投资费用及特殊环境(线路穿越丛林等)的要求；中低压线路多采用绝缘架空电缆。随着中国经济的快速发展和新农村建设的要求及人均用电量的增加，原有的旧线路不能适应现有需求，架空线路的改造势在必行。如果增大线缆的规格，势必造成旧线路杆塔线路的变更，从而造成改造费用的加大。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种绝缘架空铝合金电缆及其制备方法。本发明的绝缘架空铝合金电缆的可传输的载流量比原有载流量更大，截面效率提高了 40%?60。
[0004]为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0005]本发明提供了一种绝缘架空铝合金电缆，包括铝合金缆芯和在铝合金缆芯外由内到外依次挤塑成型的屏蔽层和绝缘层;所述屏蔽层采用硅烷交联聚烯烃半导电材料挤塑成型；所述绝缘层采用硅烷交联聚乙烯材料挤塑成型，或者采用硅烷交联聚乙烯材料挤塑成型后经辐照处理后得到;所述铝合金缆芯是由7-91根截面为圆形的耐热铝合金单丝绞合制成的紧压圆形结构。
[0006]进一步地，所述铝合金缆芯中的铝合金单丝以4层方式排列，包括内层铝合金单丝、中间层铝合金单丝、次外层铝合金单丝和外层铝合金单丝，相邻层以绞向相反的方式绞合;其中，外层铝合金单丝的绞向为左向；节径比控制为:外层铝合金单丝的节径比为12?14，次外层铝合金单丝的节径比为16?19，中间层铝合金单丝的节径比为15?24。
[0007]具体地，内层铝合金单丝为I根，中间层铝合金单丝为6根，次外层铝合金单丝为12根，外层铝合金单丝为17根；中间层铝合金单丝、次外层铝合金单丝和外层铝合金单丝以内层铝合金单丝为轴心进行绞合。
[0008]优选地，所述铝合金单丝的直径为3.00mm，所述铝合金缆芯的截面积为240mm2;所述屏蔽层的厚度为0.8mm;所述绝缘层的厚度为3.4mm。
[0009]本发明提供上述一种绝缘架空铝合金电缆的制备方法，包括以下步骤:
[0010]步骤一、制备铝合金缆芯:将7-91根圆形耐热铝合金丝单线绞制成紧压圆形结构；紧压圆形电缆导体生产速度为10_30m/min，张力500-4000N;
[0011]步骤二、屏蔽层的挤压成型;采用65挤出机，将硅烷交联聚烯烃半导电材料挤塑成型;控制65挤出机的挤出参数为:送料段:90-110°C;压缩段温度110-130 °C;均化段130-140°C;法兰、机颈及机头温度为:140-150°C;挤出滤网为20/8/20目；控制挤出速率为20?70m/min；
[0012]步骤三、绝缘层的挤压成型;采用120挤出机，将硅烷交联聚乙烯材料挤塑成型;控制120挤出机的挤出参数为:送料段:120-140°C ;压缩段温度140-165°C ;均化段170-190°C ；法兰、机颈及机头温度为:190-210°C ;挤出滤网为20/60/120/60/20目；控制挤出速率为20?70m/min;
[0013]其中，步骤二的屏蔽层和步骤三的绝缘层采用双层共挤的形式进行挤压成型；
[0014]步骤四、将经步骤二和步骤三得到的电缆置于蒸汽房中，在温度不低于95°C，压力大于0.1MPa的条件下，蒸汽交联6-8小时。
[0015]优选地，步骤二中，65挤出机的挤出参数为:送料段:100°C;压缩段温度120°C;均化段135°C;法兰、机颈及机头温度为:145°C;挤出滤网为20/8/20目；控制挤出速率为30?50m/mino
[0016]优选地，120挤出机的挤出参数为:送料段:130°C ;压缩段温度150 °C ;均化段180°C ;法兰、机颈及机头温度为:200°C ;挤出滤网为20/60/120/60/20目；控制挤出速率为30?50m/mino
[0017]进一步地，步骤二的屏蔽层和步骤三的绝缘层分别单独挤塑成型，且采用不同的交联方式进行交联;具体为:将步骤二挤压成型后的具有屏蔽层的电缆采用蒸汽交联的方式进行，蒸汽交联参数为:在温度不低于IlOtC，压力大于0.2MPa的条件下，蒸汽交联2-4小时;然后将步骤二蒸汽交联后的电缆按照步骤三的挤出参数进行绝缘层的挤压成型;然后再将挤塑得到绝缘层的电缆进行辐照交联处理，所述辐照剂量控制在8-30Mrad;辐照功率为5MeV，采用双面辐照，线速度为20m/min。
[0018]优选地，将步骤二挤压成型后的具有屏蔽层的电缆采用蒸汽交联的方式进行，蒸汽交联参数为:在温度110°C-120°C，压力0.2-0.4MPa的条件下，蒸汽交联3小时。
[0019]优选地，再将挤塑得到绝缘层的电缆进行辐照交联处理，所述辐照剂量控制在20-30Mrad;辐照功率为5MeV，采用双面辐照，线速度为25m/min。
[0020]进一步地，步骤一中，所述圆形耐热铝合金丝单线是通过将大直径的耐热铝合金杆材拉制成直径为1.2-4.5mm的圆形耐热铝合金丝单线后，将该圆形耐热铝合金丝单线在150 °C?2500C的温度下，3?6小时的时效时间下进行时效处理后，自然冷却得到的；其中，拉制的线速度控制为3?25m/s。
[0021]具体地，步骤一中，所述圆形耐热铝合金丝单线是通过将9.5mm的耐热铝合金杆材拉制成直径为3mm的圆形耐热铝合金丝单线后在拉制过程中，拉丝箱体内的模具配模为:第一道模具尺寸:8.82mm，第二道模具尺寸:7.88mm，第三道模具尺寸:7.04mm，第四道模具尺寸:6.28mm，第五道模具尺寸:5.0Omm;第五道模具尺寸:4.46mm,;第六道模具尺寸:3.97mm,第七道模具尺寸:3.54mm;第八道模具尺寸:3.15mm;第九道模具尺寸:3.02mm;模具采用聚晶铝拉摸，每道拉丝模具间的滑移系数控制在1.01-1.015间；在拉丝设备后端及收线首端间设置稳定的气动张力设备，以保证在铝线受到稳定的张力，以便对铝线缩丝量的控制。
[0022]本发明中，还提供了一种优选的绝缘架空铝合金电缆，其是在前述的绝缘架空铝合金电缆的绝缘层外还包括依次连接的外屏蔽层和外绝缘层，以及多个聚氨酯泡沫嵌条；以缠绕在所述外屏蔽层外表面上的方式，所述多个聚氨酯泡沫嵌条间隔嵌设在沿外屏蔽层和外绝缘层的连接界面上。增强防震作用的同时，增设了屏蔽层和绝缘层，提高了电缆的防干扰特性。
[0023]进一步地，所述外屏蔽层采用硅烷交联聚烯烃半导电材料挤塑成型；所述外绝缘采用含有碳黑的硅烷交联聚乙烯材料挤塑成型后经辐照处理后得到，其中碳黑的质量百分含量为 1.5%-1.8%。
[0024]相应地，本发明还提供了上述优选的绝缘架空铝合金电缆的制备方法，是在上述的绝缘架空铝合金电缆的制备方法的步骤四后还包括了在所述绝缘架空铝合金电缆的绝缘层外形成外屏蔽层和外绝缘层，以及在外屏蔽层和外绝缘层的连接界面上间隔嵌设多个聚氨酯泡沫嵌条的成型步骤一一步骤五，步骤五包括以下操作:
[0025]a、首先挤压成型外屏蔽层，采用65挤出机，按照步骤二中记载的65挤出机的挤出参数进行外屏蔽层的挤压成型；在外屏蔽层的挤压成型过程中，在挤压得到的外屏蔽层圆周上间隔缠绕聚氨酯泡沫嵌条；
[0026]b、然后在缠绕聚氨酯泡沫嵌条的外屏蔽层外挤压成型外绝缘层，外绝缘层的挤压成型具体为:采用120挤出机，将含有碳黑的硅烷交联聚乙烯材料挤塑成型；120挤出机的挤出参数为:送料段:120-130°C;压缩段温度130-160°C;均化段160-170°C;法兰、机颈及机头温度为:170-180 °C ;挤出滤网为20/60/120/60/20目；控制挤出速率为20?50m/min ；
[0027]c、将经上述成型后的电缆进行辐照处理，所述辐照剂量控制在10-15Mrad;辐照功率为5MeV，采用双面辐照，线速度为15m/min。
[0028]优选地，b中，120挤出机的挤出参数为:送料段:125°C ;压缩段温度150°C ;均化段165°C ;法兰、机颈及机头温度为:175°C ;挤出滤网为20/60/120/60/20目；控制挤出速率为20?30m/min。
[0029]本发明的绝缘架空铝合金电缆通过设计了铝合金缆芯的结构，以及结合屏蔽层