中空分割導體式列車用阻水控制電纜的製作方法

2023-07-07 02:01:11

技術領域

本發明涉及電纜領域，具體是一種中空分割導體式列車用阻水控制電纜。

背景技術：

隨著社會經濟的高速發展，軌道交通也經歷了多次提速，從最初的低速火車發展到現在的高鐵，高鐵運行速度很快，速度可以達到 300 ～ 400 公裡每小時，而電纜是高速列車運行必不可少的，用於高速列車的電纜必須要具備較強的抗衝擊能力、耐振動、耐燃料油以及耐高溫和耐低溫的性能，如果耐油性低，則燃料油會滲透到電纜的絕緣層內，導致絕緣層發生膨脹，最終導致絕緣層的破裂，影響其正常使用，現有的高速列車電纜抗衝擊性和耐油性仍需改進。

導體的直流電阻是考核電纜電性能的一個重要參數。但是對於交流傳輸的大截面電纜，由於集膚效應的存在，導體中的電流密度並不是均勻分布，而是沿電纜導體徑向自表面到中心逐漸減小，導致導體中的載流量並不是隨電纜導體截面的增大而成正比例增加，而是當導體直徑增大到一定程度時，集膚效應嚴重，導致交流電力線路中導體產生損耗而發熱的有效電阻即交流電阻會明顯大於其直流電阻，外徑越大，集膚效應就越明顯，導致交流電阻增加的比例也就越大，單靠增大截面也就失去了其實用性和經濟性。

為了最大限度地減輕因集膚效應引起的導體交流電阻增大，有效地減小導體的損耗發熱，增加導體的載流量，人們不得不將大截面導體以不同的方式進行分割加工成為由幾個相互絕緣的獨立部分構成的導體，每個部分的外形尺寸明顯減小，以達到減小交流電阻的目的。電力電纜行業內常把交聯聚乙烯絕緣電力電纜銅芯導體做成分割導體，一般有四分割、五分割、六分割和七分割等幾種結構，分割股塊也有扇形和瓦楞形等形狀，以五分割扇形股塊居多。由於單個扇形股塊的截面積只有導體總截面積的若干分之一，所以單個股塊的「集膚效應」和「鄰近效應」大大減小，從而達到了減小導體交流電阻的目的。如在GB/T11017和GB/Z 18890中，以800mm2作為分水嶺：800mm2以下的電纜導體採用常規緊壓絞合排列結構形式；800mm2及以上的電纜導體採用五分割導體成纜絞合排列的結構形式。這種形式包括五個大小和截面形狀均相同的銅芯股塊，由該五個銅芯股塊按一定方向扭合成纜，所述的大截面銅芯五分割導體還包括設置在該銅芯股塊之間、將各股塊隔離開來的絕緣皺紋紙，以及包裹在該銅芯股塊外圍的半導電尼龍帶。通過將大截面銅芯導線化整為零，將原來的銅芯截面均勻分割成五個相互隔離的股塊，從而將「集膚效應」和「臨近效應」的不利影響降到最低限度，大大提高了導線的傳輸容量。

現有技術這種扇形股塊分割導體的方式，主要適用於中等截面800-1800mm2，具有良好的分割效果。但是對於更大截面，由於扇形高和扇形寬已大於2倍的透入深度（集膚效應是由於場量在導體內部的衰減形成的，場量在導體內的衰減快慢可以用透人深度表示），因而分割效果就不再明顯。同時，這種分割導體的方式在生產過程中也存在很多難題和弊端：一是扇形導體股塊截面過大時，生產工藝難度增大，工裝模具、設備的特性要求，及導體結構的穩定性和彎曲特性等均無法滿足要求；二是電力電纜常要求導體必須採用緊壓導體，以提高導線的填充係數，縮小外徑，減少導體間間隙，防止水分滲入；使導體之間連接更緊密，避免了鬆動所引起的一些問題．接觸面增大導電性能增強避免接觸不良引起的發熱電阻大等；而扇形導體股塊是扇形緊壓，每層的形狀不同，股塊截面過大時，緊壓的難度增加。

為了增加導體截面，現有技術一種改進是採用中空的分割導體結構，包括支撐的螺旋管，在支撐的螺旋管外絞合四分割、五分割、六分割和七分割的瓦楞型導體股塊，這種結構的中空分割導體支撐的螺旋管為了保證一定的強度往往採用金屬螺旋管（如不鏽鋼螺旋管、青銅螺旋管等），不同的金屬材質，會增加線路損耗，造成電場不均勻。即使採用相同材質，螺旋管與分割導體股塊之間會也產生間隙，接觸不良引起發熱電阻大。而採用拉拔管或塑料等材質的銅管等，柔軟度低，會導致整個導體的柔軟度降低。

水分的侵入往往是電力電纜遭到破壞、使用壽命受到影響的主要原因。水分浸入途徑主要是從電纜的護層和電纜的端部侵入電纜，造成導體的氧化、腐蝕，從而影響電纜的電性能，甚至發生異常斷線事故；水分滲入絕緣層，在強電場的作用下，絕緣層會產生「水樹枝」，加速電纜的電老化，導致電纜擊穿事故，降低電纜使用壽命。為了防止水分的侵入，要求電纜各結構之間緊密沒有間隙。

技術實現要素：

本發明為了解決現有技術中存在的問題，提供了一種生產工藝難度降低，工裝模具、設備的特性要求低，結構穩定，集膚效應低，載流量大、阻水性能好、耐腐蝕、耐氧化、耐高溫、控油性好、抗腐蝕的超大截面多層導體結構的中空分割導體式列車用阻水控制電纜。

本發明所述的一種中空分割導體式列車用阻水控制電纜，該電纜的中心為中空層，在中空層外設有雙層的導體單線層；在導體單線層外設有多個瓦楞形導體股塊，每個瓦楞形導體股塊外設有瓦楞形阻水層；所述的每個瓦楞形導體股塊內均設有圓形導體，每個圓形導體外設有圓形阻水層；所述瓦楞形阻水層之間的間隙中設有阻水填充條；所述的雙層的導體單線層，內層由多個瓦楞形導體單線組成，外層由多個「Z」型導體單線組成；在多個瓦楞形阻水層外依次設有聚酯帶、編織鍍錫銅絲屏蔽層、無鹼玻璃絲纖維帶以及阻燃聚氯乙烯外護套。

進一步改進，所述的瓦楞形導體股塊為五塊，其截面形狀大小均相同。

與現有技術相比，本發明的有益效果在於：

1、本發明內部自支撐的中空的「Z」型導體單線和瓦楞型導體單線雙絞合層加上中空層，使導體整個截面增加，滿足了超大截面的要求；瓦楞型導體股塊扇形高和扇形寬小於2倍的透入深度，各瓦楞型股塊之間及與絞合的「Z」型導體間單線均互相隔離，雖然大幅度增加了導體截面，分割效果仍然明顯，「集膚效應」和「臨近效應」的不利影響降到最低限度，大大提高了導線的傳輸容量。「Z」型導體單線是一種自支撐結構，結構穩定，導體單線之間沒有間隙，無需緊壓，即可滿足導體單線之間連接更緊密的要求。中空的自支撐結構保證了強度，可以替代金屬螺旋管（如不鏽鋼螺旋管、青銅螺旋管等）、拉拔的銅管或塑料等材質的支撐管，與分割導體股塊之間間隙小，而且不會降低整個導體的柔軟度。中空結構也最大程度利用了導體截面，更大幅度的降低了「集膚效應」的不利影響。

2、本發明集合的分割扇形導體股塊內周絞合 「Z」型導體單線和瓦楞型導體單線，內部設有股塊阻水層以及阻水填充條，集合的分割扇形導體股塊截面達1500-2500mm2，滿足了超大截面的要求。

3、在每個扇形導體股塊內設有圓形導體，增加了導體的導電性能，增加了導體的載流量。

4、在股塊導體外以及集合的空隙處均設有阻水層，使得整體導體被阻水層保護，使得導體具有很強的阻水功能，不會因為水分浸入造成導體的氧化、腐蝕，從而影響電纜的電性能，甚至發生異常斷線事故。

5、本發明採用聚酯帶，使得電纜的質量大大減輕，並具有很好的防水效果、無毒、無異味、抗菌、抗化學藥劑、抗腐蝕性。

6、本發明設有內外聚氯乙烯護套，使得電纜具有更好的阻燃性，控油性。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示的一種中空分割導體式列車用阻水控制電纜，該電纜的中心為中空層1，在中空層外設有雙層的導體單線層；在導體單線層外設有多個瓦楞形導體股塊4，每個瓦楞形導體股塊外設有瓦楞形阻水層5；所述的每個瓦楞形導體股塊內均設有圓形導體6，每個圓形導體外設有圓形阻水層7；所述瓦楞形阻水層之間的間隙中設有阻水填充條8；所述的雙層的導體單線層，內層由多個瓦楞形導體單線2組成，外層由多個「Z」型導體單線3組成；在多個瓦楞形阻水層外依次設有聚酯帶9、編織鍍錫銅絲屏蔽層10、無鹼玻璃絲纖維帶11以及阻燃聚氯乙烯外護套12，構成了整個電纜結構。

所述的導體單線層為兩層，內層由多個瓦楞形導體單線組成，外層由多個「Z」型導體單線組成，都是一種自支撐結構，結構穩定，導體單線之間沒有間隙，無需緊壓，即可滿足導體單線之間連接更緊密的要求；中空的自支撐結構保證了強度，可以替代金屬螺旋管（如不鏽鋼螺旋管、青銅螺旋管等）、拉拔的銅管或塑料等材質的支撐管，與分割導體股塊之間間隙小，而且不會降低整個導體的柔軟度。中空結構也最大程度利用了導體截面，更大幅度的降低了「集膚效應」的不利影響。所述的集合的分割扇形導體股塊的截面達1500-2500mm2，使導體整個截面增加，滿足了超大截面的要求。

本發明具體應用途徑很多，以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護範圍。