一種電纜低熱阻保護填充介質及其製備方法
2023-05-10 12:35:16
專利名稱：一種電纜低熱阻保護填充介質及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種用於電纜施工的填料及其製備方法，具體涉及一種電纜低熱阻保
護填充介質及其製備方法。
背景技術：
自有電纜以來許許多多專家技術人員都在為電纜的安全運行努力著，為了提高載流量，減小鋪設中的局部發熱瓶頸，在電纜產品上研發出了負離子水冷卻，氣體冷卻，絕緣油冷卻等產品，但都因為成本高昂，施工技術繁鎖複雜，而使電力系統發展緩慢，用電相當緊張，阻礙了國民經濟的快速發展，人民生活水平的提高。為了防止白蟻對電纜破壞，研發出氯磺化技術，高分子硬質材料及重金屬鉛套來保護電纜，維持電網安全運行。但是氯磺化技術生產時產生的毒氣危害工人健康，金屬鉛的慢性分解滲入土壤河流使牲畜莊稼受染，而高分子材料隨著高溫和時間的推移，慢慢老化開裂，白蟻開始侵蝕電纜危及電網。目前，電纜施工回填填料使用最多的就是鋼筋混凝土技術，其使用水泥黃沙或者管道來保護電纜，但是其存在以下諸多的問題。
1、材料特性缺陷 施工材料是水泥，黃沙，水等攪拌後使用， 一旦成型幹硬後，會使電纜正常運行時產生的熱量被其包裹，保溫阻隔使得熱量難以向周圍土壤散發。造成如變電站，橋梁穿管，穿路等基建項目混凝土部位電纜的局部輸電瓶頸，長期運行造成該部位電纜運行溫度上升，電纜絕緣材料受高溫影響加速老化，縮短使用壽命。高壓線路更加容易引起這些部位的介損，增加造成事故概率。
2、維修相當困難 水泥、黃沙與水的施工材料與土壤相比，熱阻較大、硬度較高。當電纜發生故障需要進行開挖時，相當費力，需要動用大型挖掘設備，同時容易挖壞相鄰間其他線路的電纜，造成更大事故或損失。
3、容易受白蟻侵害 水泥、黃沙與水作為施工材料的電纜周圍溫度很高，溼度很低。溫度隨著向電纜周邊的延伸逐漸下降，到溫度溼度適宜的部位就很容易滋生白蟻。
4、線路運行成本較高 水泥、黃沙與水作為施工材料的電纜線路局部瓶頸處散熱環境差，介質損耗大，對正常運行的電纜載流量有一定的影響，增加了供電線路的投資成本。
發明內容
本發明的第一個目的是提供一種高含水率、高穩定性、低熱阻、環保、能有效防止白蟻危害的電纜低熱阻保護填充介質。 本發明的電纜低熱阻保護填充介質，是由膨潤土、細石英砂、水、水泥混合而成，以微量酒石酸、微量碳酸三納作為添加劑。
本發明的電纜低熱阻保護填充介質，按質量分數100%計，優選比例為膨 潤土 54%-57%，細石英砂24%-28%，水14%_16%，水泥2. 5 %-3. 5 %，酒石酸 0. 24 % -0. 26 % ，碳酸三鈉0. 24 % -0. 26 % 。 所述的電纜低熱阻保護填充介質，按質量分數100%計，更優選為膨潤土
55. 5%，細石英砂26%，水15%，水泥3%，酒石酸0. 25%，碳酸三鈉0. 25%。 所述的細石英砂優選粒度為600目的細石英砂。 上述的膨潤土、細石英砂、水、水泥、酒石酸、碳酸三鈉都是已知物質。 本發明的另外一個目的是提供電纜低熱阻保護填充介質的製備方法，包括以下步
驟 在膨潤土中加入水和細石英砂，攪拌15-30min，攪拌均勻成糊狀而形成膨潤上膠 液，膨潤土膠液放置約5min。將酒石酸和碳酸三鈉用水溶解，攪拌大約15-30min，使其充分 溶解而形成添加劑水溶液，然後在該溶液中加入水泥，攪拌大約5min，使其攪拌均勻而形成 水泥懸浮液，該水泥懸浮液與上述放置約5min的膨潤土膠液混合攪拌大約10min，使其攪 拌均勻，而形成本發明的電纜低熱阻保護填充介質。 本發明的電纜低熱阻保護填充介質使用方法是直接將該電纜低熱阻保護填充介 質回填到電纜溝裡，使其均勻包裹於電纜上。本發明人通過實驗發現，優選用量為電纜體積 的一倍，量越大其效果越好。 本發明的電纜低熱阻保護填充介質，採用膨潤土、細石英砂，水，水泥，酒石酸，碳 酸三鈉按照一定的比例，通過特殊的工藝製備而成。該電纜低熱阻保護填充介質在凝固前 具有較好的初始流動性，適中鹼度，泌水率低等技術特點。在凝固後，與傳統的材料相比，其 具有高含水率和高穩定性的優點，能使電纜周圍長期保持較低的熱阻，其熱阻比土壤還要 小，散熱性好，而且硬度較高，從而提高電纜載流量或降低電纜導體的運行溫度。與傳統材 料相比，同樣規格的電纜，載流量能增加10%，因此使項目投資費用大大降低。並且本發明 的電纜低熱阻保護填充介質很環保，無害無毒。由於該電纜低熱阻保護填充介質的溫度與 溼度以及材料本身成份呈略鹼性，不適合白蟻的滋生繁衍，因此能防止白蟻侵蝕電纜，從而 保護線路。本發明的製備工藝簡單，易於現場施工與操作。
具體實施例方式
實施例1 :( — )電纜低熱阻保護填充介質的製備 本實施例的電纜低熱阻保護填充介質，按質量分數100%計，膨潤土 55. 5%，600 目的細石英砂26 % ，水15 % ，水泥3 % ，酒石酸0.25%，碳酸三鈉0.25%。
其製備方法如下 在膨潤土中加入水和細石英砂，攪拌20min，攪拌均勻成糊狀而形成膨潤土膠液， 膨潤土膠液放置約5min。將酒石酸和碳酸三鈉用水溶解，然後攪拌大約20min，使其充分溶 解而形成添加劑水溶液，然後在該溶液中加入水泥，攪拌大約5min，使其攪拌均勻而形成水 泥懸浮液，該水泥懸浮液與上述放置約5min的膨潤土膠液混合攪拌大約10min，使其攪拌 均勻，而形成本發明的電纜低熱阻保護填充介質。
製備好的電纜低熱阻保護填充介質的各主要技術參數如下
1、熱阻係數14_18°C . cm/W(初始態) 25-40 °C . cm/W (潮溼態) 2、強度狀況凝膠固結體，不會從水泥材料盒塊體中流出。 3、溫度適應性0-7(TC的環境 4、PH值顯鹼性pH7. 8。 5、粘度4338CP (起始粘度) 27064CP (7天後粘度)(旋轉粘度計測定，9轉/分，20°C ) 6、泌水率《0. 9% 7、體積膨脹變化如表1所示 表1
溫度比容溫度比容溫度比容
(。c)(c m3/g)('C)(c m3/g)rc)(c m3/g)
0.8508350.8567650.8636
100.8516400.8579700.8653
150.8525450.8591750.8674
200.8535500細5800.8726
250.8545550.8619850.8752 由上述參數可知，本發明的電纜低熱阻保護填充介質在凝固前具有很好的流動 性，凝固後，其具有較高的含水率和高穩定性，使其具有較低的熱阻，pH值略呈鹼性，溫度適 應的範圍比較廣，在0-7(TC環境下皆可以使用。
( 二 )電纜低熱阻保護填充介質施工試驗
1、試驗地點110kV天龍區和天環龍區 2、施工及試驗2009年5月12日開始，利用110kV天龍區東線和110kV天環龍區 線停電檢修的機會，選擇在廣州市環市中路廣工北門附近路段的線路電纜，選取50米，作 為試驗區域，用本實施例的電纜低熱阻保護填充介質回填，其用量與所需回填的電纜體積 相同，均勻鋪設於電纜的周圍，其它電纜段仍然採用傳統的中砂按照常規方法進行回填作 為對照。並分別在電纜低熱阻保護填充介質回填段和相鄰的中砂回填段電纜表面安裝了熱 電偶，熱電偶T1安裝於電纜低熱阻保護填充介質回填段的中間位置，熱電偶T2安裝於中砂 回填段距Tl約50米處。兩組熱電偶同時對測溫點進行20至30分鐘的測溫，並記錄Tl、 T2兩點的環境溫度。通過比較不同回填材料段電纜表面的溫度，檢驗電纜低熱阻保護填充 介質改善電纜散熱環境從而提高電纜載流量的能力。
3、檢測儀器設備 表2檢測儀器設備參數序型號/規格設備編號測量範圍不確定度/檢定/校準機構有效H期
準確度
i溫溼度表/WHM50801220~100%RH<2.1%RH廣東省氣象計量檢定所2009.05.18
-20 40。Co.rc
2盒式氣壓表/DYM3080222賜hl)aO.lhPa廣東省氣象計量檢定所2010.01.05
3多路溫度測試儀080154-50 300°C/廣東省電力試驗研究所2010.01.11
/DWC2515
4熱電偶/WRCl-TL080426 -50 300'C/廣東省電力試驗研究所2010.01.n
L0804394、試驗時間:2009年08月19日 08月22日 5、試驗結果 表3電纜表面溫度記錄表
測量時刻環境溫 度(。c)相別Tl溫度 rc)T2溫度 rc)Tl與T2的 溫差(K)溫度下降 比例
2009-8-19 16: 1936.8A36,543.26.715.5%
B36.143.97.817.8%
C35.943.57.617.5%
2009-8-21 15: 0834.2A38.148.610.521.6%
B38.048.510.521.6%
C36.748.812.124.8%
2009-8-22 15: 2038.2A41.651.59.919.2%
B41.351.4]0.119.6%
C40.850.29.418.7% 通過三天的測量數據對比可以看到，與傳統回填材料相比較，採用本實施例的
電纜低熱阻保護填充介質回填段的電纜段表面溫度降低了 e. 7°c 12. rc，下降比例在
15 % 24. 8 %範圍內，說明本實施例的電纜低熱阻保護填充介質對電纜散熱環境具有顯著 的改善作用。 經過後續長達半年的觀察，到目前為止，該線路運行正常，檢測溫度隨氣候變化溫
差穩定在同一範圍內，在同一段直埋電纜上，與傳統中砂作為填料的電纜段相比，採用本實
施例的電纜低熱阻保護填充介質作為回填材料的電纜段能大幅度改善電纜的散熱環境，電
纜表面溫度的降低比例超過15% ，對提高電纜載流量和降低電纜導體運行溫度作用明顯，
在電纜周圍未發現白蟻的分布。 實施例2 :( — )電纜低熱阻保護填充介質的製備 本發明的電纜低熱阻保護填充介質，按質量分數100%計，包括膨潤土 54%，粒 度為600目細石英砂28 % ，水14 % ，水泥3.5%，酒石酸0. 24 % ，碳酸三鈉0. 26 % 。
其製備方法如下 在膨潤土中加入水和細石英砂，攪拌15min，攪拌均勻成糊狀而形成膨潤土膠液，
6CN 101764384 A
膨潤土膠液放置約5min。將酒石酸和碳酸三鈉用水溶解，然後攪拌大約30min，使其充分溶 解而形成添加劑水溶液，然後在該溶液中加入水泥，攪拌大約5min，使其攪拌均勻而形成水 泥懸浮液，該水泥懸浮液與上述放置約5min的膨潤土膠液混合攪拌大約10min，使其攪拌 均勻，而形成本發明的電纜低熱阻保護填充介質。 將本實施例的電纜低熱阻保護填充介質回填到電纜周圍。結果發現，與傳統回填 材料相比較，採用本實施例的電纜低熱阻保護填充介質回填段的電纜段表面溫度降低了 6°C irC，下降比例在14% 23%範圍內，說明本實施例的電纜低熱阻保護填充介質對 電纜散熱環境具有顯著的改善作用。 經過後續長達半年的觀察，到目前為止，該線路運行正常，檢測溫度隨氣候變化溫
差穩定在同一範圍內，在同一段直埋電纜上，與傳統中砂作為填料的電纜段相比，採用本實
施例的電纜低熱阻保護填充介質作為回填材料的電纜段能大幅度改善電纜的散熱環境，電
纜表面溫度的降低比例超過14%，對提高電纜載流量和降低電纜導體運行溫度作用明顯，
在電纜周圍未發現白蟻的分布。 實施例3 :( — )電纜低熱阻保護填充介質的製備 本發明的電纜低熱阻保護填充介質，按質量分數100%計，包括膨潤土57%，粒 度為600目細石英砂24 % ，水16 % ，水泥2.5%，酒石酸0. 26 % ，碳酸三鈉0. 24 % 。
其製備方法如下 在膨潤土中加入水和細石英砂，攪拌30min，攪拌均勻成糊狀而形成膨潤土膠液， 膨潤土膠液放置約5min。將酒石酸和碳酸三鈉用水溶解，攪拌大約15min，使其充分溶解而 形成添加劑水溶液，然後在該溶液中加入水泥，攪拌大約5min，使其攪拌均勻而形成水泥懸 浮液，該水泥懸浮液與上述放置約5min的膨潤土膠液混合攪拌大約10nin，使其攪拌均勻， 而形成本發明的電纜低熱阻保護填充介質。 將本實施例的電纜低熱阻保護填充介質回填到電纜周圍。結果發現，與傳統回填 材料相比較，採用本實施例的電纜低熱阻保護填充介質回填段的電纜段表面溫度降低了 6°C 11. 5 °C ，下降比例在14 % 24 %範圍內，說明本實施例的電纜低熱阻保護填充介質 對電纜散熱環境具有顯著的改善作用。 經過後續長達半年的觀察，到目前為止，該線路運行正常，檢測溫度隨氣候變化溫 差穩定在同一範圍內，在同一段直埋電纜上，與傳統中砂作為填料的電纜段相比，採用本實 施例的電纜低熱阻保護填充介質作為回填材料的電纜段能大幅度改善電纜的散熱環境，電 纜表面溫度的降低比例超過14% ，對提高電纜載流量和降低電纜導體運行溫度作用明顯， 在電纜周圍未發現白蟻的分布。
權利要求
一種電纜低熱阻保護填充介質，其特徵在於由膨潤土、細石英砂、水、水泥混合而成，以微量酒石酸、微量碳酸三納作為添加劑。
2. 根據權利要求1所述的電纜低熱阻保護填充介質，其特徵在於按質量分數100%計，包括膨潤土54% -57%，細石英砂24% -28%，水14% _16%，水泥2. 5% -3. 5%，酒石酸0. 24 % -0. 26 % ，碳酸三鈉0. 24 % -0. 26 % 。
3. 根據權利要求2所述的電纜低熱阻保護填充介質，其特徵在於按質量分數100%計，包括膨潤土 55. 5 %，細石英砂26 %，水15 %，水泥3 %，酒石酸0. 25 %，碳酸三鈉0. 25%。
4. 根據權利要求1、2或3所述的電纜低熱阻保護填充介質，其特徵在於所述的細石 英砂粒度為600目。
5. —種權利要求1所述的電纜低熱阻保護填充介質的製備方法，其特徵在於包括以下步驟在膨潤土中加入水和細石英砂，攪拌15-30min，攪拌均勻成糊狀，而形成膨潤土膠液，膨潤土膠液放置5min ;將酒石酸和碳酸三鈉用水溶解，攪拌15-30min，使其充分溶解而形成添加劑水溶液，然後在該溶液中加入水泥，攪拌5min，使其攪拌均勻而形成水泥懸浮液，該水泥懸浮液與上述放置5min的膨潤土膠液混合攪拌10min，使其攪拌均勻，而形成電纜低熱阻保護填充介質。
全文摘要
本發明公開一種高含水率、高穩定性、低熱阻、環保、能有效防止白蟻危害的電纜低熱阻保護填充介質及其製備方法。所述的填充介質是由膨潤土、細石英砂、水、水泥混合而成，以微量酒石酸、微量碳酸三納作為添加劑。按質量分數100％計，優選包括膨潤土54％-57％，細石英砂24％-28％，水14％-16％，水泥2.5％-3.5％，酒石酸0.24％-0.26％，碳酸三鈉0.24％-0.26％。它在凝固前具有較好的初始流動性，適中鹼度，泌水率低等特點。凝固後，與傳統的材料相比，具有高含水率和高穩定性的優點，能使電纜周圍長期保持較低的熱阻，其熱阻比土壤還要小，而硬度較高，從而提高電纜載流量或降低電纜導體的運行溫度。
文檔編號C04B14/06GK101764384SQ20101011920
公開日2010年6月30日 申請日期2010年3月1日 優先權日2010年3月1日
發明者劉堅 申請人:廣州駿拓電力科技有限公司