智慧能源用hccv超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆及制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆及制造方法，包括以下步骤：①、制作紧压圆形导体或分割导体；②、通过HCCV悬链式交联三层共挤生产线生产交联绝缘线芯；③、制作具有纵向阻水功能的半导电缓冲阻水层；④、制作轻型环保具有径向防水、防腐性能的挤包无缝金属护层；⑤、制作防水、防腐外护层。本发明的方法生产效率高，投资成本低，使用本方法制造的超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆具有电压等级高、传输容量大、电气性能优良、安装敷设方便、故障率低、易于维护等特点，适用于电站及城市电网中，满足电力与通信的传输需求。
【专利说明】
智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆及制造方法
技术领域
[0001]本发明专利涉及一种智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆及制造方 法。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济的发展和用电需求的不断增长，电力电缆正逐步向更高电压等级、 更大传输容量发展，随着绝缘耐压水平的提高，高压、超高压电缆的应用也越来越多。新能 源电站的兴建、装备制造的发展、轨道交通的推广等又极大扩充了电缆的新型应用领域。
[0003] 500kV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆目前在国内已经有部分电缆生产厂家开发 出来，交联工序均是使用立塔式超高压交联工艺(VCV)，尽管VCV在制造超高压交联电缆比 超高压悬链交联生产线(HCCV)更为简便，绝缘偏心易于保证，但悬链式交联工艺制造超高 压交联电缆更能体现其具有更高的技术水平，不仅生产效率提高，而且投资成本降低。 [0004]近年来，悬链式交联工艺其生产线自动控制技术更为完善，悬垂控制更加可靠，机 头流道设计更加科学，采用导体预热，在线精确测量，无摩擦重力落料，大张力双旋转牵引， 交联管温度依据聚合物交联特性采用计算机软件自动控制，这些都极大提升了 CCV交联工 艺制造高压与超高压交联电力电缆的技术可行性，用CCV工艺生产的高压交联电力电缆敷 设运行的历史还可追溯至立式交联工艺之前，说明其产品质量是可靠的。
【发明内容】
[0005] 本发明的第一个目的是提供一种智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电 缆的制造方法，制造出具有电压等级高、传输容量大、电气性能优良、安装敷设方便、故障率 低、易于维护等特点，适用于电站及城市电网中，满足电力与通信的传输需求的电缆。
[0006] 实现本发明第一个目的的技术方案是HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制 造方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一:确定电缆结构由内至外依次为导体、半导电带、挤包半导电导体屏蔽层、 XLPE绝缘层、半导电绝缘屏蔽层、半导电缓冲阻水带、挤包皱纹铝护套、沥青防腐层、MDPE外 护套和挤包半导电PE外电极；
[0008] 步骤二:根据GB/T 22078-2008标准，按照导体中最小单线根数，20°C时导体直流 电阻最大值，由电阻公式R=pL/S，p为选择的单丝的电阻率，L为1000m，S为截面积;计算截 面积S;
[0009] 步骤三:采用一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带绕包在导体外部，作为半 导电带，其搭盖率为25 % -35 % ;
[0010]步骤四：采用HCCV三层共挤工艺在半导电带外挤出半导电导体屏蔽层、XLPE绝缘 层、半导电绝缘屏蔽层；
[0011]步骤五:采用两层半导电缓冲阻水带绕包在半导电绝缘屏蔽层外，作为半导电缓 冲阻水带，搭盖率为45 %~50 % ;
[0012] 步骤六：采用连续挤包皱纹铝护套工艺在半导电缓冲阻水带外部挤包皱纹铝护 套；
[0013] 步骤七:采用双层共挤生产线，在皱纹铝护套外部涂覆沥青防腐层，MDPE外护套及 半导电PE外电极同时挤出。
[0014] 所述步骤二中，导体为一股股线或者多股股线，每股股线均由多根单丝绞合；当导 体为多股时，采用AutoCAD绘制导体分割截面图，设计股线压轮。
[0015] 所述步骤二中导体中的单丝采用双头连退铜大拉机拉制，丝径控制公差土 0.0 lmm，断裂伸长率彡30% ;采用91盘框绞机将单丝绞合为股线。
[0016] 所述步骤二中，导体为多股时，分割为中心股线和外围股线，外围股线与中心股线 进行成缆时外径控制公差±0.5mm，成缆节距与股线预扭节距相同，成缆时同步绕包步骤三 中的一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带。
[0017] 所述步骤四的HCCV三层共挤工艺中，根据半导电导体屏蔽层、XLPE绝缘层和半导 电绝缘屏蔽层材料的挤出性能设计挤出温度，使用导体预热装置，采用在线测偏仪检测电 缆偏心情况，氮气压力充足，上下牵引旋转米数及补偿系数根据不同规格进行调整，预调偏 心为上下略大于左右。
[0018] 所述步骤四的挤包半导电导体屏蔽层、超净XLPE绝缘层层和超光滑半导电绝缘屏 蔽层层的厚度分别为2.2111111、31.〇1111]1和1.51111]1。
[0019]所述步骤四完成后的线芯，使用脱气盘收线后放入烘房进行脱气，脱气天数为20 ~21天，脱气温度为65~75°C，脱气时间到，关闭热源，停放24小时。
[0020] 所述步骤六的连续挤包皱纹铝护套乳纹深度确保有间隙；所述步骤七中MDPE外护 套厚度为6.0mm，半导电PE外电极厚度为0.4mm。
[0021] 本发明的第二个目的是提供一种HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆。
[0022]实现本发明第二个目的的技术方案是HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，由内 至外依次为导体、半导电带、半导电导体屏蔽层、XLPE绝缘层、半导电绝缘屏蔽层、半导电缓 冲阻水带、皱纹铝护套、沥青防腐层、MDPE外护套和半导电PE外电极;所述半导电带为一层 半导电尼龙带及一层半导电特多龙带，搭盖率为25%-35%;所述半导电缓冲阻水带为两层 搭盖率为45%~50%的半导电缓冲阻水带绕包;所述导体为一股股线或者多股股线，每股 股线均由多根单丝绞合，导体为多股时，分为中心股线和外围股线。
[0023]所述半导电导体屏蔽层、超净XLPE绝缘层层、超光滑半导电绝缘屏蔽层层、MDPE外 护套和半导电PE外电极的厚度分别为2.2mm、31.0mm、1.5mm、6. Omm和0.4mm。
[0024]采用上述技术方案，本发明专利具有以下有益效果：（1)本发明的方法生产效率 高，投资成本低，使用本方法制造的超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆具有电压等级高、传输 容量大、电气性能优良、安装敷设方便、故障率低、易于维护等特点，适用于电站及城市电网 中，满足电力与通信的传输需求。
[0025] (2)本发明的HCCV交联三层共挤工艺，导体预热温度控制，改善交联电缆绝缘的热 应力，降低了交联管的温度，从而降低了电缆在交联加热段的温度，避免了高温交联，使电 缆绝缘内外温差减小，避免了绝缘向导体过于收缩，向外部过于膨胀。牵引旋转速度依据电 缆规格、绝缘厚度、生产速度跟踪调节，预调偏心的尺寸设定范围能进一步确保本发明生产 的电缆绝缘偏芯度符合标准<5%，甚至高于标准要求。悬链式的交联生产线在普通厂房即 可安装使用，故交联加热段管道比立塔式长3~4节，逐级冷却效果更好，交联线芯的圆整度 更好。
[0026] (3)本发明创新的与国标结合，导体单丝直径、整体截面积、导体直流电阻完全满 足GB/T 22078-2008标准。
[0027] (4)本发明的挤包皱纹铝护套，作为电缆的径向防水层，比焊接式皱纹铝护套的防 水性能更好，能够防止)(LPE绝缘接触到水后产生水树枝;作为机械保护层对绝缘线芯起保 护作用，避免外力对绝缘线芯产生破坏；作为金属屏蔽层能承受零序短路电流，热稳定性 好。
【附图说明】
[0028] 为了使本发明专利的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附 图，对本实用作进一步详细的说明，其中
[0029] 图1为本发明的电缆结构示意图，图中导体为单股线。
[0030] 图2为本发明的电缆结构示意图，图中导体为多根股线。
[0031 ] 附图中标号为：
[0032] 导体1、半导电带2、挤包半导电导体屏蔽层3、)(LPE绝缘层4、半导电绝缘屏蔽层5、 半导电缓冲阻水带6、皱纹铝护套7、沥青防腐层8、MDPE外护套9、半导电PE外电极10。
【具体实施方式】
[0033] (实施例1)
[0034]见图1和图2,本实施例的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆由内至 外依次为导体1、半导电带2、半导电导体屏蔽层3、)(LPE绝缘层4、半导电绝缘屏蔽层5、半导 电缓冲阻水带6、皱纹铝护套7、沥青防腐层8、MDPE外护套9和半导电PE外电极10;半导电带2 为一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带，搭盖率为25%-35%;半导电缓冲阻水带6为 两层搭盖率为45%~50%的半导电缓冲阻水带绕包;半导电导体屏蔽层3、超净XLPE绝缘层 层4、超光滑半导电绝缘屏蔽层层5、MDPE外护套9和半导电PE外电极10的厚度分别为2.2mm、 31 · (Mm、1 · 5謹、6 · (Mm和0 · 4謹。如图1所不，导体1为一股股线。如图2所不，导体1为多股股 线，每股股线均由多根单丝绞合，分为中心股线和外围股线。
[0035]制造方法，包括以下步骤：
[0036]步骤一:确定电缆结构由内至外依次为导体1、半导电带2、挤包半导电导体屏蔽层 3、XLPE绝缘层4、半导电绝缘屏蔽层5、半导电缓冲阻水带6、挤包皱纹铝护套7、沥青防腐层 8、MDPE外护套9和挤包半导电PE外电极10;
[0037] 步骤二:根据GB/T 22078-2008标准，按照导体中最小单线根数，20°C时导体直流 电阻最大值，由电阻公式R=pL/S，p为选择的单丝的电阻率，L为1000m，S为截面积;计算截 面积S;导体1为一股股线或者多股股线，每股股线均由多根单丝绞合；导体1中的单丝采用 双头连退铜大拉机拉制，丝径控制公差±0.01mm，断裂伸长率多30%;采用91盘框绞机将单 丝绞合为股线。当导体1为多股时，采用AutoCAD绘制导体分割截面图，设计股线压轮，导体 分割为中心股线和外围股线，外围股线与中心股线进行成缆时外径控制公差±0.5mm，成缆 节距与股线预扭节距相同，成缆时同步绕包步骤三中的一层半导电尼龙带及一层半导电特 多龙带。截面积为800mm2以下的导体应采用符合GB/T 3956的第2种紧压绞合圆形结构，截 面积为SOOmm2以上的导体应采用分割导体结构;SOOmm2的导体可以采用紧压绞合圆形结构， 也可以采用分割导体结构。
[0038]步骤三:采用一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带绕包在导体1外部，作为半 导电带2,其搭盖率为25%-35% ;
[0039] 步骤四：采用HCCV三层共挤工艺在半导电带2外挤出半导电导体屏蔽层3、XLPE绝 缘层4、半导电绝缘屏蔽层5;根据半导电导体屏蔽层3、XLPE绝缘层4和半导电绝缘屏蔽层5 材料的挤出性能设计挤出温度，挤出温度范围65~75°C，半导电绝缘屏蔽层5;根据半导电 导体屏蔽层3挤出熔融温度115 °C，绝缘层挤出熔融温度120 °C，导体预热温度80 ± 3 °C。采用 在线测偏仪检测电缆偏心情况，氮气压力充足，上下牵引旋转米数及补偿系数根据不同规 格进行调整，预调偏心为上下略大于左右。挤包半导电导体屏蔽层3、超净XLPE绝缘层层4和 超光滑半导电绝缘屏蔽层层5的厚度分别为2.2_、31 .Omm和1.5mm。挤包完成后使用脱气盘 收线后放入烘房进行脱气，脱气天数为20~21天，脱气温度为65~75°C，脱气时间到，关闭 热源，停放24小时。上下牵引旋转秘书及补偿系数按照下述进行：
[0041]步骤五:采用两层半导电缓冲阻水带绕包在半导电绝缘屏蔽层5外，作为半导电缓 冲阻水带6,搭盖率为45%~50% ;
[0042] 步骤六:采用连续挤包皱纹铝护套工艺在半导电缓冲阻水带6外部挤包皱纹铝护 套7;连续挤包皱纹铝护套乳纹深度确保有间隙；所述步骤七中MDPE外护套9厚度为6.0mm， 半导电PE外电极10厚度为0.4mm。
[0043] 步骤七:采用双层共挤生产线，在皱纹铝护套7外部涂覆沥青防腐层8，MDPE外护套 9及半导电PE外电极10同时挤出。
[0044]为验证本方法制造的HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的电气及机械性能，按 照本实施例的方法制造一根完整的电缆，按照国家标准进行各项试验，测试结果均满足标 准要求。
[0045]以上所述的具体实施例，对本发明专利的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述一种智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电 缆的制造方法仅为本发明的具体实施例代表而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于包括以下 步骤： 步骤一:确定电缆结构由内至外依次为导体（1)、半导电带(2)、挤包半导电导体屏蔽层 (3)、XLPE绝缘层(4)、半导电绝缘屏蔽层(5)、半导电缓冲阻水带(6)、挤包皱纹铝护套(7)、 沥青防腐层(8)、MDPE外护套(9)和挤包半导电PE外电极（10); 步骤二：根据GB/T 22078-2008标准，按照导体中最小单线根数，20°C时导体直流电阻 最大值，由电阻公式R=pL/S，p为选择的单丝的电阻率，L为1000m，S为截面积;计算截面积 S； 步骤三:采用一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带绕包在导体（1)外部，作为半导 电带(2)，其搭盖率为25%-35% ; 步骤四：采用HCCV三层共挤工艺在半导电带（2)外挤出半导电导体屏蔽层（3)、XLPE绝 缘层(4)、半导电绝缘屏蔽层(5); 步骤五:采用两层半导电缓冲阻水带绕包在半导电绝缘屏蔽层(5)外，作为半导电缓冲 阻水带(6)，搭盖率为45%~50% ; 步骤六:采用连续挤包皱纹铝护套工艺在半导电缓冲阻水带(6)外部挤包皱纹铝护套 (7)； 步骤七:采用双层共挤生产线，在皱纹铝护套(7)外部涂覆沥青防腐层(8)，MDPE外护套 (9)及半导电PE外电极（10)同时挤出。2. 根据权利要求1所述的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方 法，其特征在于:所述步骤二中，导体（1)为一股股线或者多股股线，每股股线均由多根单丝 绞合;当导体(1)为多股时，采用AutoCAD绘制导体分割截面图，设计股线压轮。3. 根据权利要求2所述的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方 法，其特征在于:所述步骤二中导体（1)中的单丝采用双头连退铜大拉机拉制，丝径控制公 差±0.01mm，断裂伸长率彡30% ;采用91盘框绞机将单丝绞合为股线。4. 根据权利要求3所述的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方 法，其特征在于:所述步骤二中，导体（1)为多股时，分割为中心股线和外围股线，外围股线 与中心股线进行成缆时外径控制公差±0.5mm，成缆节距与股线预扭节距相同，成缆时同步 绕包步骤三中的一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带。5. 根据权利要求1所述的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方 法，其特征在于:所述步骤四的HCCV三层共挤工艺中，根据半导电导体屏蔽层(3)、XLPE绝缘 层(4)和半导电绝缘屏蔽层(5)材料的挤出性能设计挤出温度，使用导体预热装置，采用在 线测偏仪检测电缆偏心情况，氮气压力充足，上下牵引旋转米数及补偿系数根据不同规格 进行调整，预调偏心为上下略大于左右。6. 根据权利要求4所述的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方 法，其特征在于:所述步骤四的挤包半导电导体屏蔽层(3)、超净XLPE绝缘层层(4)和超光滑 半导电绝缘屏蔽层层(5)的厚度分别为2.2mm、31.0mm和1.5mm。7. 根据权利要求4所述的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方 法，其特征在于:所述步骤四完成后的线芯，使用脱气盘收线后放入烘房进行脱气，脱气天 数为20~21天，脱气温度为65~75°C，脱气时间到，关闭热源，停放24小时。8. 根据权利要求4所述的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方 法，其特征在于:所述步骤六的连续挤包皱纹铝护套乳纹深度确保有间隙；所述步骤七中 MDPE外护套(9)厚度为6. Omm，半导电PE外电极（10)厚度为0.4mm。9. 智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于：由内至外依次为导 体（1)、半导电带（2)、半导电导体屏蔽层(3)、XLPE绝缘层(4)、半导电绝缘屏蔽层(5)、半导 电缓冲阻水带（6)、皱纹铝护套（7)、沥青防腐层（8)、MDTO外护套（9)和半导电TO外电极 (10);所述半导电带(2)为一层半导电尼龙带及一层半导电特多龙带，搭盖率为25%-35%; 所述半导电缓冲阻水带（6)为两层搭盖率为45%~50%的半导电缓冲阻水带绕包;所述导 体(1)为一股股线或者多股股线，每股股线均由多根单丝绞合，导体（1)为多股时，分为中心 股线和外围股线。10. 根据权利要求9所述的智慧能源用HCCV超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在 于:所述半导电导体屏蔽层（3)、超净XLPE绝缘层层(4)、超光滑半导电绝缘屏蔽层层（5)、 MDPE外护套（9)和半导电PE外电极（10)的厚度分别为2 · 2mm、31 · 0mm、1 · 5mm、6 · 0mm和0 · 4mm。
【文档编号】H01B13/22GK106057371SQ201610533551
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】刘学, 周锋, 陆正荣, 陈东, 邹鹏飞
【申请人】远东电缆有限公司, 新远东电缆有限公司