挤包石墨烯复合内外屏蔽中压铝合金电缆的制作方法

本实用新型涉及电缆领域，具体涉及一种挤包石墨烯复合内外屏蔽中压铝合金电缆。

背景技术：

在电缆领域，我们通常将电压等级介于3.6/6kv(um＝7.2kv)～26/35kv(um＝40.5kv)的电缆称之为中压电缆，目前适用于中压电缆的绝缘材料主要有交联聚乙烯和乙丙橡胶。交联聚乙烯和乙丙橡胶都是采用化学方法进行交联或硫化(橡胶产品通常称之为硫化)。

电线电缆用绝缘材料的交联方法有物理方法和化学方法，适用于中压电缆的交联方法目前只有化学方法。交联就是使高分子绝缘材料由线性分子结构转变成三维网状结构，由热塑性材料变成热固性绝缘材料，从而提高绝缘材料的耐老化性能，机械性能和耐环境性能的过程。美国上世纪五十年代发明了过氧化物化学交联绝缘电缆，从六十年代逐步得到应用，截至目前过氧化物化学交联是中压电缆、高压电缆及超高压电缆的最主要绝缘形式。

过氧化物交联，一般采用有机过氧化物作为交联剂，在热的作用下，分解生成活性的游离基，这些游离基使聚合物碳链上产生活性点，并产生c-c交联键，形成三维网状结构。过氧化物交联包括蒸汽交联和干法交联两种工艺形式，在上世纪六十年代大多采用蒸汽交联工艺，由于蒸汽交联使绝缘中的水分含量增加，绝缘品质不好，目前已经完全被淘汰了；从七十年代开始，国外普遍应用干法或半干法交联工艺，使用高压硫化管道，快速加热的方法进行交联。

添加了过氧化合物交联剂的聚乙烯或乙丙橡胶绝缘材料，通过三层共挤完成导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层的挤出后，连续均匀地通过充满高温、高压氮气的密封交联管完成交联过程，其中交联聚乙烯电气性能优良、生产电压等级可达500kv级，而乙丙橡胶通常适用于35kv及以下电缆。

从1968年开始，美国就开始研制生产铝合金电缆，并在美国、加拿大、墨西哥等国家开始推广应用。铝合金电缆是以aa8000系列铝合金材料为导体，采用特殊退火处理的新型材料电缆。铝合金电缆是在电工铝中加入铜、铁、镁、硅、锌、硼等合金元素，同时通过工艺调整，使得铝合金导体的机械性能大幅提高，避免纯铝导体的伸长率低、抗蠕变性能差、柔韧性差的问题，增加电缆系统的连接可靠性。同时铝合金导体的电气性能与电工纯铝导体持平，在61％iacs以上。铝合金电力电缆弥补了以往纯铝电缆的不足，虽然没有提高电缆的导电性能，但弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能等却大大提高，能够保证电缆在长时间过载和过热时保持连续性能稳定，采用aa-8030或8176系列铝合金导体，可以大大提高铝合金电缆的导电率、耐高温性，同时解决了纯铝导体电化学腐蚀、蠕变等问题。

由于铝合金的密度只有铜的30％左右，铝合金的电阻率是铜的1.65倍左右，所以采用铝合金作为导体的电缆比铜电缆重量轻，相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半；同时铝合金只有铜金属价格的三分之一不到，所以采用铝合金作为电缆导体在传输同等电能的情况下，可以大大地降低电缆使用成本；铝合金电缆重量轻，又可以降低安装成本，减小安装工人的劳动强度，使安装工作更轻松。铝合金材料的使用，使得全球倡导的以铝代铜的应用得以推广。

石墨烯(graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向，其在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出了优良性能，具有广阔的应用前景。目前石墨烯复合材料的研究主要集中在石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料上，而随着对石墨烯研究的深入，石墨烯增强体在块体金属基复合材料中的应用也越来越受到人们的重视。石墨烯制成的多功能聚合物复合材料、高强度多孔陶瓷材料，增强了复合材料的许多特殊性能。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种挤包石墨烯复合内外屏蔽中压铝合金电缆，本实用新型的技术方案是：

一种挤包石墨烯复合内外屏蔽中压铝合金电缆，包括铝合金导体(1)，在所述铝合金导体(1)的外围由内向外依次包覆有导体屏蔽层(2)、绝缘层(3)、绝缘屏蔽层(4)、金属屏蔽层(5)、填充层(6)、绕包层(7)、内衬隔离层(8)、金属带铠装层(9)和外护套(10)。

所述铝合金导体(1)通过将铝合金杆采用绞合紧压成型工艺或异型辊压成型工艺制备而成。

所述的导体屏蔽层(2)采用石墨烯挤包而成。

所述绝缘层(3)采用交联聚乙烯或乙丙橡胶挤包而成。

所述绝缘屏蔽层(4)采用石墨烯挤包而成。

所述导体屏蔽层(2)、绝缘层(3)、绝缘屏蔽层(4)三层共挤包而成。

所述金属屏蔽层(5)由退火铜带或铝合金带经绕包而成；所述填充层(6)采用聚丙烯绳或胶条；所述绕包层由无纺布或pp带经绕包而成。

所述内衬隔离层由聚合物经挤包而成；当金属屏蔽层与金属铠装层的结构层相同时，该内衬隔离层为内衬层；当金属屏蔽层与金属铠装层的结构层不同时，该内衬隔离层为隔离套，所述的聚合物为聚氯乙烯、聚乙烯或聚烯烃。

所述金属带铠装层由铜带、不锈钢带或铝合金带经绕包而成。

所述外护套(10)由与绝缘层(3)相应的耐温等级材料层经挤包构成；所述耐温等级材料层采用聚氯乙烯、聚乙烯或聚烯烃。

本实用新型的优点是：采用新型石墨烯复合屏蔽代替传统屏蔽材料挤包电缆导体屏蔽层和绝缘屏蔽层，提高屏蔽层的导电性和抗过热能力。新型石墨烯复合屏蔽能够更好地均化导体屏蔽层和绝缘屏蔽层的表面电场，降低场强密度从而提高击穿场强和提高绝缘层过负荷能力。

附图说明

图1是本实用新型的主体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本实用新型，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本实用新型的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围下可以对本实用新型技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本实用新型的保护范围内。

参见图1，本实用新型涉及一种挤包石墨烯复合内外屏蔽中压铝合金电缆，包括铝合金导体1，在所述铝合金导体1的外围由内向外依次包覆有导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4、金属屏蔽层5、填充层6、绕包层7、内衬隔离层8、金属带铠装层9和外护套10。

所述铝合金导体1通过将铝合金杆采用绞合紧压成型工艺或异型辊压成型工艺制备而成。

所述的导体屏蔽层2采用石墨烯挤包而成。

所述绝缘层3采用交联聚乙烯或乙丙橡胶挤包而成。

所述绝缘屏蔽层4采用石墨烯挤包而成。

所述导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4三层共挤包而成。

所述金属屏蔽层5由退火铜带或铝合金带经绕包而成；所述填充层6采用聚丙烯绳或胶条；所述绕包层由无纺布或pp带经绕包而成。

所述内衬隔离层8由聚合物经挤包而成；当金属屏蔽层与金属铠装层的结构层相同时，该内衬隔离层为内衬层；当金属屏蔽层与金属铠装层的结构层不同时，该内衬隔离层为隔离套，所述的聚合物为聚氯乙烯、聚乙烯或聚烯烃。

所述金属带铠装层9由铜带、不锈钢带或铝合金带经绕包而成。

所述外护套10由与绝缘层3相应的耐温等级材料层经挤包构成；所述耐温等级材料层采用聚氯乙烯、聚乙烯或聚烯烃。所述外护套材料还可以采用具有防鼠、防蚁功能的材料。

同现有技术相比，本实用新型的挤包石墨烯复合内外屏蔽中压铝合金电缆导体屏蔽层和绝缘屏蔽层采用石墨烯挤包构成；由于石墨烯的加入明显改善了半导电材料的导电性能和热稳定性能；石墨烯复合屏蔽材料的体积电阻率等技术指标优于传统的半导电屏蔽料，抗张强度和断裂伸长率相比传统电缆得到提高。