一种复合绞铜导电线芯和铜芯中压电力电缆的制作方法

1.本发明属于电缆材料技术领域，尤其涉及一种复合绞铜导电线芯和铜芯中压电力电缆。


背景技术：

2.材料是电线电缆产品发展的关键元素，电线电缆技术的发展、产品的更新都必须以材料为基础。电缆导体用铜材料作为电缆最主要的材料，在电缆成本中占据较大比例。
3.根据gb/t 12706规定，中压xlpe绝缘电力电缆绝缘层内、外应有导体屏蔽和绝缘屏蔽，导体屏蔽的主要作用是均匀导体表面电场，防止导体与绝缘层之间产生间隙而引起局部放电，绝缘屏蔽的主要作用均匀绝缘表面电场，保护绝缘不受损伤。导体截面500mm2及以上规格的中压电力电缆，导体屏蔽由半导电带和挤包半导电层组成，即在导体外紧贴的绕包一层半导电带，它的的作用是扎紧导体及避免导体屏蔽在挤出压力下嵌入导体内层间隙中。500mm2以下规格的中压电力电缆不需要绕包半导电带，尽管采用了三层共挤的设备及生产技术，但生产过程中任然存在导体屏蔽内嵌问题，内嵌之处绝缘料会在挤出压力下进入到导体屏蔽层内，造成绝缘层向导体屏蔽层凸起，致使导体屏蔽与绝缘层界面局部电场强度集中，降低了电缆的运行寿命。
4.铜芯中压电力电缆导体现采用紧压圆形第二种铜导体，如图1所示，导体由圆形的单线经过绞合分层紧压而成，紧压系数一般在90％以下。它的主要优缺点如下：
5.(1)导体外径与国内、外电缆安装配套用电缆附件及金具能完全配套使用。
6.(2)通过紧压后导体绞合间隙比较小，生产控制得当基本不会产生导体屏蔽内嵌现象。
7.(3)导体通过紧压后为冷变形加工过程，金属通过冷变形后会因为加工硬化导致导体直流电阻增大。
8.但随着市场竞争压力普遍增加，经营环境逼迫企业重视成本控制。为了降低电缆生产成本，有些电缆厂尝试将异型线铜导体(如图2所示)，应用到中电力电缆中。异型线绞合圆形导体的优缺点如下：
9.(1)由于异型线绞合圆形铜导体紧压系数可达98％，因此导体外径比紧压圆形第二种铜导体外径小很多，因此可以节省绝缘、护套等材料，达到节约降本的目的。
10.(2)由于异型线绞合圆形铜导体生产时无紧压变形过程，因此无因为加工硬化导致的导体直流电阻增大问题，在达到相同导体直流电阻的情况下，导体截面可降低1％～2％左右，达到节约降本的目的。
11.(3)导体表面平整无缝隙，可解决导体屏蔽内嵌问题。
12.(4)但由于导体外径比紧压圆形第二种铜导体外径小很多，致使与电缆附件或金具无法配套使用，给施工带来很大不便及安全隐患。因此异型线绞合圆形铜导体应用较少。


技术实现要素：

13.为解决上述现有技术中两种导体存在的问题，综合以上两种导体的优缺点，本发明提供了一种复合绞铜导电线芯和铜芯中压电力电缆，本发明所述的导电线芯采用圆单线与异型单线复合绞铜导体，达到降本改进的目的。
14.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
15.一种复合绞铜导电线芯，包括内层铜导体和外层铜导体复合而成，所述内层铜导体由圆铜单线绞合而成，所述外层铜导体由异型退火铜单线绞合而成。
16.优选的，所述内层铜导体和外层铜导体为非紧压结构。
17.优选的，根据不同导体标称截面积，内层铜导体由1～4层的等外径的圆形退火铜单线绞合组成，圆形退火铜单线的根数为7根或19根或37根。
18.优选的，根据不同导体标称截面积，外层铜导体由1～4层的适当根数的异型退火铜单线绞合组成。
19.优选的，所述复合绞铜导电线芯的导体外径与紧压圆形第二种铜导体的外径相差不超过
±
0.2mm。
20.优选的，所述异型铜单线包括t型铜单线。
21.本发明专利原理分析如下：
22.保障20℃直流电阻合格的前提下，以400mm2为例：
23.(1)400mm2紧压圆形第二种铜导体,实际测量截面积为378mm2，导体外径23.1mm。
24.(2)400mm2非紧压第二种铜导体,结构为61/2.79mm，导体外径25.1mm。
25.(3)400mm2圆单线与异型单线复合绞铜导体，实际测量截面为373mm2，外径为22.0mm，紧压系数＝373/400*100％＝98.2％
26.(4)复合绞采用19/2.79mm绞内层，绞合外径为2.79*5＝13.95mm,异型单线绞合外层计算截面积为2.79*2.79/4*3.14*42*1.015＝260.5mm2，假定圆单线与异型单线复合绞铜导体外径为d，那么：
27.(d^2-13.95^2)/4*3.14*98.2％＝260.5
28.求得d≈23.08≈23.1mm
29.此时紧压圆形第二种铜导体与圆单线和异型单线复合绞铜导体外径基本一致，达到与标准附件或金具配套使用的目的，同时因无加工硬化影响，不会导致导体电阻增大，通过微调导体外径，保障20℃直流电阻合格的前提下，可使得导体截面积相对于紧压圆形第二种铜导体截面积降低1％～2％左右，达到降本的目的。
30.本发明所述的导电线芯具有如下有益效果：
31.(1)此导电线芯无冷变形过程，因此无加工硬化导致的导体直流电阻增大问题，在达到相同导体直流电阻的情况下，导体截面可降低1％～2％左右，达到节约降本的目的。
32.(2)此导电线芯通过内层非紧压绞合，达到扩径的目的，使得导体外径与紧压圆形第二种铜导体的外径基本一致，使得电缆安装配套用电缆附件及金具与之能完全配套使用。
33.本发明还公开了一种铜芯中压电力电缆，由内到外依次包括缆芯、外包层和外护套，所述缆芯包括上述任一所述的复合绞铜导电线芯。
34.优选的，所述缆芯由内到外依次包括权利要求1-5任一所述的复合绞铜导电线芯、
挤包半导电导体屏蔽层、挤包交联聚乙烯绝缘层、挤包半导电绝缘屏蔽层和铜带屏蔽层。
35.优选的，所述挤包半导电导体屏蔽层、挤包交联聚乙烯绝缘层、挤包半导电绝缘屏蔽层通过三层共挤技术挤包成型，挤包半导电绝缘屏蔽层外绕包铜带屏蔽层。
36.优选的，所述多根相同的缆芯绞合成缆，多根缆芯之间填充有填充材料，所述外包层将成缆缆芯包裹扎紧，所述外包层由内到外依次包括包带、隔离套和钢带铠装层。
37.优选的，所述钢带铠装层通过双层镀锌钢带间隙绕包，间隙率不大于50％。
38.有益效果
39.本发明公开了一种复合绞铜导电线芯，本发明所述的导电线芯采用圆单线与异型单线复合绞铜导体，达到降本改进的目的。
40.本发明所述的导电线芯具有如下有益效果：
41.(1)此导电线芯无冷变形过程，因此无加工硬化导致的导体直流电阻增大问题，在达到相同导体直流电阻的情况下，导体截面可降低1％～2％左右，达到节约降本的目的。
42.(2)此导电线芯通过内层非紧压绞合，达到扩径的目的，使得导体外径与紧压圆形第二种铜导体的外径基本一致，使得电缆安装配套用电缆附件及金具与之能完全配套使用。
附图说明
43.图1：现有技术中的紧压圆形第二种铜导体的结构示意图；
44.图2：现有技术中的异型线绞合圆形铜导体的结构示意图；
45.图3：本发明中的复合绞铜导电线芯的结构示意图；
46.图4：本发明中的铜芯中压电力电缆的结构示意图；
47.图中，1-1：圆型铜单线绞合圆形内层导体；1-2：异型铜单线绞合圆形外层导体；2：挤包半导电导体屏蔽层；3：挤包交联聚乙烯绝缘；4：挤包半导电绝缘屏蔽层；5：铜带屏蔽层；6：填充材料；7：包带；8：隔离套；9：钢带铠装层：10：外护套。
具体实施方式
48.以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
49.以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。
50.实施例1
51.如图3所示，一种复合绞铜导电线芯，且结构由7根或19或37根圆铜单线绞合而成非紧压的内层铜导体1-1及1～4层的适当根数的t型铜单线1-2绞合而成的外层组合而成，1-1和1-2的层数和根数根据不同导体截面确定，所述内层铜导体和外层铜导体为非紧压结
构。根据不同导体标称截面积，内层铜导体由7根或19根或37根等外径的圆形退火铜单线组成。根据不同导体标称截面积，外层铜导体由1～4层的适当根数的异型退火铜单线组成。所述复合绞铜导电线芯的导体外径与紧压圆形第二种铜导体的外径相差不超过
±
0.2mm。
52.此导体解决问题如下：
53.(1)此导体无冷变形过程，因此无加工硬化导致的导体直流电阻增大问题，在达到相同导体直流电阻的情况下，导体截面可降低1％～2％左右，达到节约降本的目的。
54.(2)此铜导体通过内层非紧压绞合，达到扩径的目的，使得导体外径与紧压圆形第二种铜导体的外径基本一致，使得电缆安装配套用电缆附件及金具与之能完全配套使用。
55.本发明专利原理分析：
56.保障20℃直流电阻合格的前提下，以400mm2为例：
57.(1)400mm2紧压圆形第二种铜导体,实际测量截面积为378mm2，导体外径23.1mm。
58.(2)400mm2非紧压第二种铜导体,结构为61/2.79mm，导体外径25.1mm。
59.(3)400mm2圆单线与异型单线复合绞铜导体，实际测量截面为373mm2，外径为22.0mm，紧压系数＝373/400*100％＝98.2％
60.(4)复合绞采用19/2.79mm绞内层，绞合外径为2.79*5＝13.95mm,异型单线绞合外层计算截面积为2.79*2.79/4*3.14*42*1.015＝260.5mm2，假定圆单线与异型单线复合绞铜导体外径为d，那么：
61.(d^2-13.95^2)/4*3.14*98.2％＝260.5
62.求得d≈23.08≈23.1mm。
63.此时紧压圆形第二种铜导体与圆单线和异型单线复合绞铜导体外径基本一致，达到与标准附件或金具配套使用的目的，同时因无加工硬化影响，不会导致导体电阻增大，通过微调导体外径，保障20℃直流电阻合格的前提下，可使得导体截面积相对于紧压圆形第二种铜导体截面积降低1％～2％左右，达到降本的目的。
64.实施例2
65.如图4所示，一种铜芯中压电力电缆，由1-1和1-2共同构成导电线芯；2、3、4通过三层共挤技术挤包成型，挤包半导电绝缘屏蔽层外绕包铜带屏蔽层5，构成缆芯；3根相同的缆芯绞合成缆，经过填充材料6圆整，通过包带7将成缆线芯扎紧；在成缆线芯外挤包一层隔离套8；在隔离套8外通过双层镀锌钢带间隙绕包，间隙率不大于50％，形成钢带铠装层9；在钢带铠装层外挤包一层外护套；6、7、8、10材料种类根据不同电缆型号而定。
66.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。