一种时速420公里电动车机组高压箱用车顶电缆的制作方法

1.本实用新型涉及电缆技术领域，具体为一种时速420公里电动车机组高压箱用车顶电缆，属于电缆技术领域。


背景技术：

2.近年来，中国铁路得到了飞速发展，目前为止，我国最新的动车组最高运营时速可达420公里/小时, 但是，作为电气化机车车辆电力传输的生命线高压箱用车顶电缆目前仍依赖进口，由于机车内部使用环境特殊及沿铁路线使用环境的不断变化，该电缆要求具有环保、安全性高、耐油、耐酸碱腐蚀、耐臭氧、耐湿、耐日光、耐冲击、耐高温、耐低温等特性。
3.国知局于2012年10月31日公开了一件公开号为cn102760523a，名称为“一种机车车辆用电力电缆”的发明专利，该发明绝缘层是乙丙橡胶绝缘层，外护套材料是热塑性的低烟无卤阻燃聚烯烃；但该护套材料为热塑性，不耐油，抗张强度小，断裂伸长率低，无法满足机车车辆电缆严苛恶劣的使用环境，容易出现老化、开裂等现象；同时该绝缘材料乙丙橡胶是经混炼多种补强剂成片状挤出，杂质含量较多无法满足30kv机车电缆启动运行时的大电流的运行状况。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就在于为了解决问题而提供一种时速420公里电动车机组高压箱用车顶电缆，保证电缆具有优良的电气绝缘性能和机械性能、同时具有环保、安全性高、耐油、耐酸碱腐蚀、耐臭氧、耐湿、耐日光、耐冲击、耐高温、耐低温等特性。
5.本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种时速420公里电动车机组高压箱用车顶电缆，其结构包括导体；所述导体的外侧包裹有隔离层，所述隔离层外依次挤包导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层，绝缘屏蔽层的外侧依次包裹有缓冲层、金属丝屏蔽层、金属带屏蔽层、绕包带、外护套。
6.进一步，所述导体为采用ф8 .0 mm的铜杆通过拉丝模具生产单丝，所得单丝经过退火炉640～680℃高温处理，然后通过420～430℃的锡炉，定径后，将熔化的锡层均匀涂覆在导体表面，得到镀锡铜单丝；将多根镀锡铜单丝束绞成圆形结构，控制导体标称截面为80-400 mm2，镀锡铜单丝直径不大于0.51mm，完成后在导体表面绕包一层隔离层。
7.进一步，所述隔离层为高强度的半导电尼龙带单层重叠绕包而成。
8.进一步，所述导体屏蔽层和绝缘屏蔽层为半导电橡皮屏蔽。
9.进一步，所述绝缘层为中高压超净乙丙绝缘橡皮。在超净环境下，在三层共挤连硫设备上，将导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层采用三层共挤技术一次性包覆在隔离层表面，挤出过程封闭且结合自动吸料装置；生产过程中导体过上牵引轮后采用矫圆装置，对大规格软结构导体的圆整度进行矫正，保证绝缘偏心率≤6%（高于国家标准≤15%的要求）。主机120绝缘挤出，挤出温度控制在58℃～85℃；主机90绝缘屏蔽挤出，挤出温度控制在58℃～80℃；主机65导体屏蔽挤出，挤出温度控制在60℃～80℃，机头温度80℃～85℃。硫化管道
温度170℃～200℃，蒸汽压力1.2～1.6mpa。三层共挤后需进行去气处理以减少硫化交联的副产物，同时消除绝缘内应力，去气温度：45
±
5℃，去气时间：72h，冷却时间：48h。
10.进一步，所述缓冲层为半导电缓冲带单层重叠绕包而成。
11.进一步，所述金属丝屏蔽层为镀锡软圆铜丝螺旋缠绕。
12.进一步，所述金属带屏蔽为镀锡软铜带间隙绕包。
13.进一步，所述绕包带为低烟无卤高阻燃包带重叠绕包。
14.进一步，所述外护套是硫化交联的低烟无卤阻燃热固性聚烯烃。护套在连硫150机挤出，挤出温度55℃～90℃，硫化管道温度170℃～200℃，蒸汽压力1.2～1.5mpa。
15.本实用新型的有益效果是：
16.绝缘层采用中高压超净高强度乙丙绝缘橡皮，该材料是一种耐温90℃，可硫化的超净高强度乙丙绝缘橡皮颗粒料，抗张强度可达到9n/mm2（远高于现有产品规定的4.2 n/mm2），保证电缆优异的机械性能，满足车顶电缆严苛的使用环境，同时导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽采用三层共挤技术一次性包覆在隔离层a表面，挤出过程封闭且采用自动吸料装置，杂质少，洁净度高；相比传统的片状乙丙绝缘橡皮，采用人工喂料，挤出过程易掺和杂质，影响电缆绝缘的电气性能，无法满足额定电压30kv高压箱用车顶电缆启动运行时的大电流的运行状况。
17.金属屏蔽采用螺旋缠绕的镀锡铜丝及其表面用反向绕包的镀锡铜带组成，可使铜线疏绕层在电气上连成一体；且铜丝疏绕构成的金属屏蔽相比编织构成的金属屏蔽，承载的短路容量更高，使线路安全性、可靠性更高。
18.护套采用硫化交联的无卤、低毒、低烟、阻燃的热固性聚烯烃护套材料，该材料具有较高的抗张强度，可达11.0n/mm2（优于现有产品规定的9.0 n/mm2）；相比一般的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃，具有耐臭氧、耐油、耐温等级更高的性能。
19.本实用新型在低温（-40
±
2）℃的环境下进行拉伸，断裂伸长率可达到110%，远远优于国家铁路局标准中规定的20%的规定；在低温（-40
±
2）℃的环境下承受落锤机械冲击，产品表面无任何裂纹。充分保证电动车机组在海拔最高2500m、环境温度-40℃～+40℃的严苛低温工作环境。
20.本实用新型具有耐燃料油irm903耐油特性，主要体现在经油温（70
±
2）℃，持续浸油168h后，产品机械性能良好，抗拉强度保留率0.88，断裂伸长率保留率0.79，远远优于国家铁路局标准中规定的0.6的规定，充分保证电动车机组高压箱用车顶电缆油污的工作环境。
21.本实用新型具有耐矿物油irm902耐油特性，主要体现在经油温（100
±
2）℃，持续浸油72h后，产品机械性能良好，抗拉强度保留率0.91，断裂伸长率保留率0.84，远远优于国家铁路局标准中规定的0.6的规定，充分保证电动车机组高压箱用车顶电缆油污的工作环境。
22.本实用新型具有耐酸碱腐蚀的特性，主要体现在经酸性h2c2o4溶液、碱性naoh溶液，温度（23
±
2）℃，时间168h的处理后，产品机械性能良好，抗拉强度最大变化率-5%，断裂伸长率可达140%，远远优于国家铁路局标准中规定的抗拉强度变化率不大于
±
30%，断裂伸长率≥100%的规定，充分保证电动车机组高压箱用车顶电缆在有风、沙、雨、雪天气、偶有盐雾、酸雨、沙尘暴等现象的严苛工作条件。
23.本实用新型具有耐臭氧的能力，主要体现在经臭氧容积浓度为0.025%～0.030%之间，温度为（25
±
2）℃的空气中放置24h后，产品表面无裂纹；或者在经臭氧容积浓度为1.5
×
10-4%～2.5
×
10-4%之间，温度为（40
±
2）℃的空气中放置72h后，产品表面无裂纹。
24.本实用新型具有耐大气候和光老化的能力，主要体现在采用氙灯气候老化箱模拟大气和光老化作用，以18min喷水、光照，102min单独光照，周期进行。产品经1008h老化后，护套的抗拉强度变化率为1%，断裂伸长率的变化率为-5%，远远优于国家铁路局标准中规定的抗拉强度和断裂伸长率的变化率应在
±
30%范围内的要求；产品经504h老化后与经1008h老化后的对比，护套的抗拉强度变化率为2%，断裂伸长率的变化率为4%，远远优于国家铁路局标准中规定的抗拉强度和断裂伸长率的变化率应在
±
15%范围内的要求。
附图说明
25.图1为本实用新型的截面结构示意图。
26.图中标记：1、导体，2、隔离层，3、导体屏蔽层，4、绝缘层，5、绝缘屏蔽层，6、缓冲层，7、金属丝屏蔽层，8、金属带屏蔽层，9、绕包带，10、外护套。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.实施例1
29.作为本实用新型一较佳实施例，参照说明书附图1：
30.所示的一种时速420公里电动车机组高压箱用车顶电缆，其结构包括导体1，所述导体1的外侧包裹有隔离层2，所述隔离层2的外侧包裹有导体屏蔽层3，所述导体屏蔽层3的外侧包裹有绝缘层4，所述绝缘层4的外层包裹有绝缘屏蔽层5，所述绝缘屏蔽层5的外侧包裹有缓冲层6，所述缓冲层6的外侧包裹有金属丝屏蔽层7，所述金属丝屏蔽层7的外侧包裹有金属带屏蔽层8，所述金属带屏蔽层8的外侧包裹有绕包带9，所述绕包带9的外侧包裹有外护套10；所述导体1采用镀锡软圆铜线，导体标称截面积为240mm2,镀锡铜单丝直径为0.5mm；37股31/0.5mm的股线进行正规绞合，最外层节距60mm；所述隔离层2采用0.12mm的半导电尼龙带单层重叠绕包；所述绝缘4采用中高压超净高强度乙丙绝缘橡皮，绝缘标称厚度8.0mm；所述导体屏蔽3和绝缘屏蔽5采用半导电橡皮屏蔽料，标称厚度0.8mm；所述缓冲层6采用0.20mm的半导电缓冲带单层重叠绕包；所述金属丝屏蔽层7采用50根标称直径0.8mm的镀锡软圆铜线螺旋缠绕，缠绕节距≤10倍，相邻铜丝之间的平均间隙≤4mm；所述金属带屏蔽层8采用标称厚度0.1mm，宽度20mm的镀锡铜带单层间隙螺旋绕包，间隙≤40mm；所述绕包带9采用0.2mm的低烟无卤高阻燃包带单层重叠绕包；所述外护套10采用硫化交联的低烟无卤阻燃热固性聚烯烃，护套标称厚度3.5mm。