一种铠装聚磷腈绝缘电缆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及了一种铠装聚磷腈绝缘电缆，包括位于电缆中心的导体和外层的金属护套，导体由两股以上导线组成，导线的外层均包裹有阻燃耐热绝缘层，金属护套内侧设置有钢丝铠装层，金属护套的外表包裹阻燃耐热绝缘层；阻燃耐热绝缘层采用聚磷腈绝缘胶制成，金属护套与导体之间设有填充层，填充层采用氢氧化铝制成。区别现有技术，金属护套外表包裹阻燃耐热绝缘层，导线的外层均包裹有阻燃耐热绝缘层，填充层采用氢氧化铝，聚磷腈绝缘胶本身具有优异的电气绝缘性能、耐热性高、阻燃性能好的优点，而且形成了双层保护；氢氧化铝燃烧产生的水与阻燃耐热绝缘层相互配合进行阻燃，提高电缆阻燃性能、加强环保。
【专利说明】
一种铠装聚磷腈绝缘电缆
技术领域
[0001] 本发明涉及电力传输领域，特别涉及一种铠装聚磷腈绝缘电缆。
【背景技术】
[0002] 随着电子电气事业的发展和电机电器技术的提高，大功率电气、电子产品的等高 性能的科技产品的广泛应用，一种既能满足电缆使用要求同时具有阻燃耐热的电缆绝缘胶 显得极为重要。随着科技的发展和社会的进步，因聚氯乙烯和含卤阻燃剂的电缆线在燃烧 时可产生的烟雾对人体有害，致使火灾中很多人员室息而死，精密设备瘫痪，含卤电缆料将 逐渐被淘汰。因而设计和制备对人无害、绿色环保，同时又具备优异的阻燃性能和绝缘性能 的电缆线具有重要意义。
[0003] 铠装电缆是由不同的材料导体装在有绝缘材料的金属套管中，被加工成可弯曲的 坚实组合体，铠装电缆机械保护层可以加到任何结构的电缆上，以增加电缆的机械强度，提 高防侵蚀能力，是为易受机械破坏及极易受侵蚀的地区而设计的电线电缆，如用于岩石地 区的直埋敷设。铠装电缆一般是固定敷设电力电缆，通俗来说就是固定在一个地方而基本 不移动。而现有的电力电缆故障排除需要人工进入地下电缆通道中进行，或是将电缆拉地 表上进行排查，排查的效率低、劳动量大，且不易找到断线的具体位置。
【发明内容】
[0004] 为此，需要提供一种铠装聚磷腈绝缘电缆，用于解决现有电缆燃烧时对人体危害 大，阻燃性能差、铠装性能差的技术问题。
[0005] 为实现上述目的，发明人提供了一种铠装聚磷腈绝缘电缆，
[0006] 包括位于电缆中心的导体和外层的金属护套，所述导体由两股以上导线组成，导 线的外层均包裹有阻燃耐热绝缘层，所述金属护套内侧设置有钢丝铠装层，金属护套的外 表包裹阻燃耐热绝缘层；
[0007] 所述阻燃耐热绝缘层采用聚磷腈绝缘胶制成，所述金属护套与导体之间设有填充 层，所述填充层采用氢氧化铝制成。
[0008] 作为本发明的一种优选结构所述金属护套内还有两条测试导线，其中一测试导线 沿导线长度方向等间距的设置有第一金属片，另一测试导线上设置有与所述第一金属片平 行的第二金属片，第一金属片与第二金属片之间设置有绝缘介质。
[0009] 作为本发明的一种优选结构，所述两条测试导线通过螺旋缠绕设置在导体上。
[0010] 作为本发明的一种优选结构，所述第一金属片在测试导线上的间距为6~10米。
[0011] 作为本发明的一种优选结构，所述绝缘介质为油浸纸片或陶瓷片。
[0012] 作为本发明的一种优选结构，所述金属护套为乳纹的金属铜护套或乳纹的不锈钢 护套，所述铜护套厚度为0.4~0.8mm，所述不锈钢护套厚度为0.25~0.4mm。
[0013] 作为本发明的一种优选结构，所述钢丝铠装层由镀锌圆钢丝交织而成。
[0014] 区别于现有技术，上述技术方案具有以下优点：
[0015] 1、金属护套外表包裹阻燃耐热绝缘层，导线的外层均包裹有阻燃耐热绝缘层，填 充层采用氢氧化铝，聚磷腈绝缘胶本身具有优异的电气绝缘性能、耐热性高、阻燃性能好的 优点，而且形成了双层保护;金属护套的金属熔点高，起到有益的防火效果;氢氧化铝燃烧 产生的水与阻燃耐热绝缘层相互配合进行阻燃。
[0016] 2、两测试导线之间等间距的设置有第一金属片和第二金属片，第一金属片和第二 金属片以及之间的绝缘介质组成电容器件，因此当电缆发生断线故障时，所述测试导线也 会断裂，因此根据两测试导线之间的电容值可计算出断线的具体位置，大大提高了电缆断 线排查的效率。
[0017] 3、两条测试导线通过螺旋缠绕设置在导体上，避免电缆只是部分断裂的情况出 现，大大减小两条测试导线失灵的概率，电缆只要稍微在导体上有哪一段断裂的话就可以 检测到，提尚断线排查的检测精度。
【附图说明】
[0018] 图1为具体实施例所述铠装聚磷腈绝缘电缆的剖面示意图；
[0019] 图2为具体实施例所述铠装聚磷腈绝缘电缆的导体三维图；
[0020] 图3为【具体实施方式】所述测试导线与电阻的电路连接示意图。
[0021] 附图标记说明：
[0022] 10、导体；
[0023] 11、铝芯导线；
[0024] 20、金属护套；
[0025] 21、钢丝铠装层；
[0026] 30、阻燃耐热绝缘层；
[0027] 40、填充物；
[0028] 50、测试导线；
[0029] 51、第一金属片；
[0030] 52、第二金属片；
[0031] 53、绝缘介质。
【具体实施方式】
[0032] 为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实 施例并配合附图详予说明。
[0033] 请参阅图1，本实施例一种铠装聚磷腈绝缘电缆，包括位于电缆中心的导体10和外 层的金属护套20,本实施例中的导体由三股铝芯导线11同心绞绕组成，每股铝芯导线11均 包裹有阻燃耐热绝缘层30,阻燃耐热绝缘层30采用聚磷腈绝缘胶制成，聚磷腈绝缘胶为聚 磷腈高分子制成；
[0034]聚磷腈高分子的化学结构式为：
[0036] 聚磷腈高分子的化学结构式中的取代基R1为二氟苯酚、三氟甲基苯酚、三氟甲氧 基苯酚、五氟乙氧基苯酚、碳硼烷双酚单己基醚、碳硼烷双酚单辛基醚、碳硼烷双酚单癸基 醚、碳硼烷双酚单十二烷基醚的任意一种或任意两种的组合；
[0037] 聚磷腈高分子的化学结构式中的取代基R2为碳硼烷双酚单己基醚、碳硼烷双酚单 辛基醚、碳硼烷双酚单癸基醚、碳硼烷双酚单十二烷基醚的任意一种。
[0038] 聚磷腈绝缘胶的具体制备方法，包括以下步骤：：
[0039] S1、取58g聚氯化磷腈，加入400mL四氢呋喃溶液中，搅拌至聚氯化磷腈完全溶解， 得到聚氯化磷腈四氢呋喃溶液，备用；
[0040] S2、取162. lg对三氟甲基苯酚溶于150mL四氢呋喃溶液中，通过搅拌器缓慢加入 40g氢氧化钠，将溶液的温度调至40°C恒温，在搅拌下反应1小时至对三氟甲基苯酚完全反 应为对三氟甲基酚氧基钠为止，得中间产物溶液（n )，备用；
[00411 33、取设有搅拌器、冷凝管和恒压滴液漏斗的10001^三口烧瓶，加入33.28的1，7-二(4-羟基苯基)-碳硼烷，通过搅拌器缓慢加入4g氢氧化钠，再加入150mL四氢呋喃溶液和 21.2g溴代辛烷至三口烧瓶中，并往反应溶液中通氮气，在100°C下搅拌反应2小时后，将温 度降至50°C，得到反应后的三口烧瓶；
[0042] S4、分别将步骤S1和步骤S2中的得到的聚氯化磷腈四氢呋喃溶液和中间产物溶液 (II )，通过恒压滴液漏斗慢慢滴入步骤S3反应后的三口烧瓶中进行反应，得到反应液；
[0043] S5、将反应液倒入盛有自来水的烧杯中进行搅拌，搅拌lOmin后，得到溶液中凝聚 的橡胶状固体，将凝聚的橡胶状固体和溶液进行分离，分离后通过四氢呋喃溶液对橡胶状 固体进行溶解，再将溶液倒入盛有自来水的烧杯中重复本步骤，直至洗去橡胶状固体中的 盐分，最终得到的橡胶状固体为三氟甲基酚氧基单辛基醚碳硼烷双酚氧基聚磷腈。二三氟 甲基酚氧基单辛基醚碳硼烷双酚氧基聚磷腈即为聚磷腈绝缘胶的一种。
[0044] 聚磷腈绝缘胶中的聚磷腈高分子的主链由磷、氮元素组成，侧基由含氟酚氧基和 碳硼烷双酚单烷基醚组成。碳硼烷作为取代基引入聚磷腈侧链中，不破坏碳硼烷的笼状结 构合成侧链带碳硼烷结构的聚磷腈高分子。所述聚磷腈高分子是一种具有阻燃耐热绝缘体 材料，是一种对燃烧安全性要求很高的电绝缘场合的理想材料。同时，本实施例中的聚磷腈 绝缘胶是一种非卤化的、耐火焰、低生烟的绝缘胶和绝热泡沫胶。该绝缘胶导热性好、耐热 性高，制备方法简单，有优异的电气电缆绝缘性能，应用领域广。
[0045] 将聚磷腈绝缘胶加入挤出机中，通过挤出包覆在铝芯导线11上，辐射交联即，得到 阻燃耐热的导线。
[0046] 如图2及图3所示，三股铝芯导线11同心绞绕组成导体10,不只是限定在三股铝芯 导线11，可以是两股以上的其他导线11通过其他方式绕线均可以，在导体上螺旋缠绕设置 有两条测试导线50,其中一测试导线50沿导线长度方向等间距的设置有第一金属片51，另 一测试导线50上设置有与所述第一金属片51平行的第二金属片52,第一金属片51与第二金 属片52之间设置有绝缘介质53,所述绝缘介质53可以是绝缘介质为云母片、油浸纸片或陶 瓷片。
[0047]测试导线50用于判断电缆断线故障时的具体断线位置，所述第一金属片51与第二 金属片52以及设置于之间的绝缘介质53构成了一具有一定容量的电容器件，而该电容器件 是等间距的设置于测试导线50上的，且每个电容器件的容量是相同的，因此两测试导线50 之间的电容容量与并联的电容器件的个数相关（即第一金属片51和第二金属片52的个数）， 当电缆完整无断线时，两测试电线间的电容值为所有电容器件并联的值(理论上接近于无 穷大），而当电缆断线时(测试导线也一同断线），此时两测试导线之间的电容值为测试点到 断线点之间所并联的电容器件的电容值，因此，根据所测量得到的两测试导线50之间的电 容值以及每个电容器件的电容值和间距可计算出断线点距测量点的距离。本电力电缆可通 过在一端测量测试电线的电容值确定断线点，无需人工进入地下电缆通道中进行断线点排 查，或是将电缆拉地表上进行排查，大大提高电缆断线排查的效率。
[0048]本实施方式中，所述第一金属片51在测试导线50上的间距为8米。由于在城市中， 地下电网的通道口之间的距离在10米以上，将第一金属片51之间的间距设置为8米可确保 每个通道口之间的电缆之间都会有至少一个电容器件，使断线点的判断精度在8米之内，便 于故障断线点确定。
[0049]本实施例中，金属护套20与导体10之间设有填充层，填充层由填充物40氢氧化铝 制成，通过填充物40将第一金属片51、第二金属片52以及绝缘介质53固定在一起。，在不含 卤素的聚磷腈绝缘胶中加人大量的氢氧化铝填充剂，它们在电缆燃烧时释放结晶水，吸收 大量热量，从而抑制聚磷腈绝缘胶温度上升，延缓热分解，降低燃烧速度。另外，脱水分解产 生的水蒸汽，能稀释可燃性气体，产生阻燃效果。聚磷腈绝缘胶的阻燃性，通常用氧指数法 来评定，它表示试样在氧气和氮气的混合物中燃烧时所需要的最低含氧量，指数越大，表示 可燃性越小，阻燃性越好。一般氧指数(01)至少为28才具有不燃特性。
[0050]在实施例中，金属护套20的内侧设置有钢丝铠装层21，所述钢丝铠装层21由多根 镀锌圆钢丝交织而成。金属护套20为乳纹的金属铜护套或乳纹的不锈钢护套，所述铜护套 厚度为〇. 4~0.8mm，所述不锈钢护套厚度为0.25~0.4mm。金属护套20采用金属铜护套，进 一步保证导体10与铜护套间的绝缘性能，以及电缆外形圆整度满足规定要求，再采用T2软 铜带纵包、焊接，形成铜护套，并对铜护套进行乳纹处理，为保证铜护套的防火性能以及线 缆的柔性，铜护套厚度控制在〇. 4mm。或者金属护套20采用乳纹的不锈钢护套，形成不锈钢 护套，并对不锈钢护套5进行乳纹处理，为保证电缆防火性能与柔性，不锈钢护套厚度控制 在0?25mm 〇
[00511本实施例中，金属护套20的外表包裹阻燃耐热绝缘层30，一方面由于金属熔点高， 起到有益的防火效果，另一方面，金属护套20也在一定程度上防止外部水气对阻燃耐热绝 缘层30的影响，金属护套20外包阻燃耐热绝缘层30,又可防止金属被外界腐蚀，起到保护作 用。阻燃耐热绝缘层30同样由聚磷腈绝缘胶制成，将聚磷腈绝缘胶加入挤出机中，通过挤出 包覆在金属护套20上，辐射交联即，得到阻燃耐热的电缆。
[0052]本实施例，采用双层保护，金属护套20上一层阻燃耐热绝缘层30,各导线上一层阻 燃耐热绝缘层30,阻燃耐热绝缘层30均为聚磷腈绝缘胶制成，聚磷腈绝缘胶本身具有优异 的电气绝缘性能、耐热性高、阻燃性能好的优点，而且形成了双层保护，对电缆进行全面保 护。填充层采用氢氧化铝，氢氧化铝燃烧产生的水与阻燃耐热绝缘层30相互配合进行阻燃。 导体10上设有两条测试导线50,两测试导线50之间等间距的设置有第一金属片51和第二金 属片52,第一金属片51和第二金属片52以及之间的绝缘介质53组成电容器件，因此当电缆 发生断线故障时，所述测试导线50也会断裂，因此根据两测试导线之间的电容值可计算出 断线的具体位置，大大提高了电缆断线排查的效率。两条测试导线50通过螺旋缠绕设置在 导体10上，避免电缆只是部分断裂的情况出现，大大减小两条测试导线50失灵的概率，电缆 只要稍微在导体10上有哪一段断裂的话就可以检测到，提高断线排查的检测精度。
[0053]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存 在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖 非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些 要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终 端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括……"或"包含……"限定的 要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此 外，在本文中，"大于"、"小于"、"超过"等理解为不包括本数；"以上"、"以下"、"以内"等理解 为包括本数。
[0054]尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创 造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例， 并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构 或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种铠装聚磷腈绝缘电缆，其特征在于： 包括位于电缆中心的导体和外层的金属护套，所述导体由两股以上导线组成，导线的 外层均包裹有阻燃耐热绝缘层，所述金属护套内侧设置有钢丝铠装层，金属护套的外表包 裹阻燃耐热绝缘层； 所述阻燃耐热绝缘层采用聚磷腈绝缘胶制成，所述金属护套与导体之间设有填充层， 所述填充层采用氢氧化铝制成。2. 根据权利要求1所述的铠装聚磷腈绝缘电缆，其特征在于:所述金属护套内还有两条 测试导线，其中一测试导线沿导线长度方向等间距的设置有第一金属片，另一测试导线上 设置有与所述第一金属片平行的第二金属片，第一金属片与第二金属片之间设置有绝缘介 质。3. 根据权利要求2所述的铠装聚磷腈绝缘电缆，其特征在于:所述两条测试导线通过螺 旋缠绕设置在导体上。4. 根据权利要求2或3所述的铠装聚磷腈绝缘电缆，其特征在于:所述第一金属片在测 试导线上的间距为6~10米。5. 根据权利要求2或3所述的铠装聚磷腈绝缘电缆，其特征在于:所述绝缘介质为油浸 纸片或陶瓷片。6. 根据权利要求1所述的铠装聚磷腈绝缘电缆，其特征在于:所述金属护套为乳纹的金 属铜护套或乳纹的不锈钢护套，所述铜护套厚度为〇 . 4~0.8mm，所述不锈钢护套厚度为 0·25~0·4mm〇7. 根据权利要求1所述的铠装聚磷腈绝缘电缆，其特征在于:所述钢丝铠装层由镀锌圆 钢丝交织而成。
【文档编号】H01B7/04GK105957603SQ201610520674
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月4日
【发明人】郑飞
【申请人】福州通尔达电线电缆有限公司