一种散热型中压电力电缆的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种散热型中压电力电缆。
【背景技术】
[0002]中压电力电缆是广泛使用的电力电缆。电缆中的导体在电缆的工作过程中因其本身的电阻而成为供电系统中一个耗电的元件，其耗电变成热量，是导体升温。并且由于导体的直流电阻随着本身的温度呈现正线性，导体的温度越高，其电耗越大，从而形成恶性循环。同时电缆的绝缘材料本身也由于介质损耗而耗电、发热，只不过与导体的发热相比量很小而已。对于电缆的绝缘材料而言，因导体发热传递而使绝缘材料的温度升高和绝缘材料自身发热而导致的升高会导致绝缘材料的热老化。因此根据绝缘材料的长期热老化性能规定了电缆的额定工作温度，同时，根据电缆的额定工作温度和电缆周围的散热条件等确定了电缆的载流量。
[0003]电缆的载流量是决定电缆运行经济性的重要因素。由上述分析可知，对于一个确定的电缆规格，一般情况下提高电缆的载流量有两个方法，即提高电缆绝缘材料的耐温等级和改善电缆周围的散热条件。而提高电缆绝缘材料的耐温等级固然可以提高电缆的载流量，但同时由于导体温度的升高，电缆本身的损耗也会急剧增加，使得电缆的运行成本提高，并且绝缘材料的耐温等级一定伴随着电缆成本的升高，从而部分抵消了提高载流量获得的效益。而改善电缆周围的散热条件，对于电缆的运行方而言也是一件很难实现的事。
[0004]众所周知，热量的传递有三种方式，即传导、对流和辐射。这其中的传导需要两个传递热量的物体有相互间的接触，且接触面积越大其传导速度越快。对流实质上是借助能够流动的媒介传递热量，由于电缆内部是个相对封闭的空间，其中的空气很少，所以对流给热传递带来的贡献及其有限。辐射是指物体以红外线辐射的方式向外界发射出自己的能量(或者说热量)。所有材料都有发射红外线的能力，材料发射红外线的能力与材料本身的性质有关。标志着材料发射红外线能力的指标叫做发射率，在同一温度下，发射率高的材料具有较强的红外线发射能力。由于电缆的绝缘结构首先要保证电缆的电气性能和物理机械性能，因此要改善电缆的散热性能，只能在电缆绝缘以外的结构上采取措施。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是针对上述存在问题，提供一种从电缆本身的角度改善电缆的散热性能、降低导体的温度、进而降低电缆的电损耗的散热型中压电力电缆。
[0006]本实用新型的目的是这样实现的:具有多芯绝缘线芯，每芯绝缘线芯的导体由内至外依次挤包内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层，每芯绝缘线芯的最外侧绕包纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带，多芯绝缘线芯成缆再包覆衬层及外护套。
[0007]本实用新型，纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带的纳米级半导电类金刚石膜的厚度为50?250纳米，纳米级半导电类金刚石膜的过渡层的厚度为25?250纳米。
[0008]本实用新型，纳米级半导电类金刚石膜的电阻率小于500 Ω.m，有利于绝缘屏蔽与铝合金带之间的电气接触，确保了铝合金带的等电位作用不下降。
[0009]本实用新型，具有以下积极效果:采用纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带，对电缆的制造成本几乎没有影响，但解决了普通电缆因屏蔽铜带氧化而使得其屏蔽作用下降的问题，降低电缆在运行中的电耗，使电缆在使用过程中产生良好的经济效益。
[0010]本实用新型，具有从电缆本身的角度改善电缆的散热性能、降低导体的温度、进而降低电缆的电损耗的优点。
[0011]下面实施例结合附图对本实用新型作进一步的说明。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的一个实施例的结构示意图
[0013]图中，1、导体；2、内屏蔽层；3、绝缘层；4、外屏蔽层；5、纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带；6、衬层；7、外护套。
【具体实施方式】
[0014]参照图1，本实施例是一种散热型中压电力电缆，具有多芯绝缘线芯，每芯绝缘线芯的导体I由内至外依次挤包内屏蔽层2、绝缘层3、外屏蔽层4，每芯绝缘线芯的最外侧绕包纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带5，多芯绝缘线芯成缆再包覆衬层6及外护套7 ;纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带的纳米级半导电类金刚石膜的厚度为50?250纳米，纳米级半导电类金刚石膜的过渡层的厚度为25?250纳米；纳米级半导电类金刚石膜的电阻率小于500 Ω.m0
[0015]本实用新型，在不改变电缆挤出结构的基础上，采用带有纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带的方式，提高绝缘线芯的散热能力，使电缆的整体散热能力有所提高，从而降低电缆的电能损耗。
[0016]铜的导热率400W/m.k，是非常好的导热金属，本实用新型使用铝合金的导热率180ff/m.ko铜的比热容为390J/kg.°C，本实用新型使用铝合金的比热容为890J/kg.°C。单位体积铜的存热能力为3471J/cm3.°C，本实用新型使用铝合金的单位体积存热能力为2376J/cm3.°C。仅从导热率分析，铜的导热优势远大于铝合金，但是影响热传递速率还有一个更为重要的因素:温差。一个常识性的知识是温差越大的两个物体，其热交换的速率越快。在电力电缆这个特殊的环境下，由于在电缆成缆时要在绝缘线芯外面包覆很多导热性很差的，甚至有些是可以作为保温材料使用的材料，因此导热率仅代表了金属屏蔽从绝缘屏蔽层吸收热量的速率(不考虑温差的影响)，至于整个电缆的降温效果更重要的是依赖金属屏蔽向其外部结构传递热量的能力，即材料的散热能力。因此需要综合比较各种因素才能判断电缆的金属屏蔽层使用铜带还是纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带更有利于电缆散热。
[0017]从前述的数据可知，单位体积铜的存热能力为3471J/cm3.°C，本实用新型使用铝合金的单位体积存热能力为2376J/cm3.°C。这意味着虽然铝合金的导热率低于铜，但其降低1°C需要散发的热量只有铜的三分之二，也就是说在绝缘屏蔽层的温度和成缆结构外的散热条件完全一致的情况下，纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带与绝缘屏蔽层有更大的温差，更容易使热量传导给纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带，因而有更高的散热效率。
[0018]同时由于铜带是以自身搭盖的方式绕包在绝缘线芯上，其与绝缘线芯实际的接触面积远小于绝缘线芯的表面积，从而在一定程度上影响了从绝缘线芯吸收热量的效率；并且经测量电缆屏蔽使用的铜带在30°C?80 °C的电缆工作温度范围内，其红外线发射率只有0.44?0.46，其通过发射红外线向外部散热的能力较差。由于电缆成缆时要在绝缘线芯外面包覆很多导热性很差的，甚至有些是可以作为保温材料使用的材料，因此电缆通过铜带对外传导热量的效果很差，在相当程度上依赖辐射方式向外散热。
[0019]而本实用新型的纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带的综合导热率可以达到800ff/m.k甚至更高，与普通铜带相比，在同样的接触面积下，其导热能力提高至少一倍，有利于屏蔽铜带从绝缘屏蔽层吸收热量。并且纳米级半导电类金刚石膜在30°C?80°C的电缆工作温度范围内，其红外线发射率达到0.68?0.70，铝合金的红外线发射率与铜大致相当，所以纳米级半导电类金刚石膜铝合金带具有比较高的辐射热量的能力，。虽然其向外部传导热量的通道与普通铜带一样不够畅通，但纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带能够更高效地将自身的热量通过辐射的方式向外部发送，从而提高了热传递的效率，有效地起到了给电缆导体降温的作用。
[0020]本实用新型使用的纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带，其纳米级半导电类金刚石膜及其过渡层的厚度为50?500纳米，其电阻率与电缆绝缘半导电屏蔽层的电阻率相当；虽然因为电性能的原因铝合金带的厚度要稍大于铜带，但也基本不会影响电缆的结构尺寸。由于类金刚石膜的硬度很大，所以，在加工过程中不会因摩擦等原因导致纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带失去其功效。尤其是类金刚石膜具有的优异的防腐性能，能够保护铜带不会产生氧化，解决了普通电力电缆因铜带氧化而使其功能下降的问题。这一优点也可以用来完全去除目前为了防止铜带氧化而在绝缘屏蔽料中添加的抗氧化剂，降低电缆的成本。
[0021]由于纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带能够高效地给电缆的导体和绝缘降温，所以与普通的铜带屏蔽相比在同样的工作电流和散热条件下，导体和绝缘有更低的温度因而也就有了更低的电损耗；在同样的工作温度下，电缆可以传输更大的电流。因而在电缆的使用过程中产生良好的经济效益。
【主权项】
1.一种散热型中压电力电缆，具有多芯绝缘线芯，其特征在于:每芯绝缘线芯的导体(O由内至外依次挤包内屏蔽层(2)、绝缘层(3)、外屏蔽层(4)，每芯绝缘线芯的最外侧绕包纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带(5)，多芯绝缘线芯成缆再包覆衬层(6)及外护套⑴。2.根据权利要求1所述的散热型中压电力电缆，其特征在于:所述纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带的纳米级半导电类金刚石膜的厚度为50?250纳米，纳米级半导电类金刚石膜的过渡层的厚度为25?250纳米。3.根据权利要求2所述的散热型中压电力电缆，其特征在于:所述纳米级半导电类金刚石膜的电阻率小于500 Ω.m。
【专利摘要】本实用新型涉及一种散热型中压电力电缆，具有多芯绝缘线芯，每芯绝缘线芯的导体由内至外依次挤包内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层，每芯绝缘线芯的最外侧绕包纳米级半导电类金刚石膜屏蔽铝合金带，多芯绝缘线芯成缆再包覆衬层及外护套。具有从电缆本身的角度改善电缆的散热性能、降低导体的温度、进而降低电缆的电损耗的优点。
【IPC分类】H01B7/42, H01B9/02
【公开号】CN204834150
【申请号】CN201520672630
【发明人】张立国
【申请人】广东吉青电缆实业有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月31日