中壓電纜的製作方法
2024-04-12 19:53:05
1.本發明涉及電力電纜技術領域，尤其涉及一種中壓電纜。
背景技術：
2.中壓交流電動機由於容量相對較大，通常採用直接啟動的方式進行啟動，啟動電流會達到額定電流的5-7倍。上述啟動電流將引起電網電壓的急劇下降，破壞同電網中其它設備的正常運行，甚至會引起電網失穩，造成更大的事故。
3.為了解決上述問題，目前採用中壓變頻器作為軟啟動裝置，啟動性能好，不會對電網產生不利影響。該中壓變頻器的原理是將中壓工頻交流電轉化為中壓可變頻交流電，通過由低到高調整頻率，實現中壓交流電機的軟啟動。在中壓變頻器和中壓交流電機之間利用中壓電纜進行電能的傳輸，需要滿足傳輸的交流電頻率在0-400hz之間，中壓電纜的電壓範圍在6kv和33kv之間。
4.當導體中有交流電或者交變電磁場時，導體內部的電流分布不均勻，電流集中在導體的「皮膚」部分，也就是說電流集中在導體外表的薄層，越靠近導體表面，電流密度越大，導體內部實際上電流較小。結果使導體的電阻增加，使其損耗功率也增加。這一現象稱為趨膚效應，也稱為集膚效應。
5.中壓電纜在傳輸的電能頻率不斷上升後，電纜導體的損耗也會上升，導體損耗wc的計算公式如下：
6.wc＝i2×r7.r＝r
′×
(1+ys+y
p
)
[0008][0009][0010]
式中：
[0011]
i：導體工作電流，a；r：導體工作溫度下交流電阻,ω/km；r
′
：導體工作溫度下直流電阻,ω/km；y
p
：鄰近效應係數，與頻率無關；ys：集膚效應係數；ks：常數，通常取1；f：工作頻率，hz。
[0012]
從上述公式中可以看出，工作頻率f與導體損耗wc是正比關係，當工作頻率f增大時，集膚效應係數ys增加,導體損耗wc增加。而導體的損耗對於設備是不利的。
[0013]
常規設計的中壓電纜的應用場景的頻率一般為50hz，所以當傳統的中壓電纜應用在中壓變頻器和中壓交流電機之間時，頻率變化在0-400hz之間，導體損耗會明顯增大。
[0014]
因此需要一種中壓電纜，用以解決上述問題。
技術實現要素：
[0015]
本發明的目的在於提供一種中壓電纜，該中壓電纜能夠有效降低集膚效應係數，
進而降低電纜的損耗。
[0016]
為達此目的，本發明採用以下技術方案：
[0017]
中壓電纜，包括分層導體線芯和外部屏蔽套件；所述分層導體線芯包括同軸且自內向外逐層套設的實心絕緣體、第一導電繞制層、第二導電繞制層、第三導電繞制層、第四導電繞制層和第五導電繞制層；所述外部屏蔽套件套設於所述第五導電繞制層的外部。
[0018]
作為本發明提供的中壓電纜的優選方案，所述第一導電繞制層包括同軸且自內向外逐層套設的第一導體螺旋纏繞層、第一絕緣帶繞包層和第一半導電帶繞包層；
[0019]
所述第二導電繞制層包括同軸且自內向外逐層套設的第二導體螺旋纏繞層、第二絕緣帶繞包層和第二半導電帶繞包層；
[0020]
所述第三導電繞制層包括同軸且自內向外逐層套設的第三導體螺旋纏繞層、第三絕緣帶繞包層和第三半導電帶繞包層；
[0021]
所述第四導電繞制層包括同軸且自內向外逐層套設的第四導體螺旋纏繞層、第四絕緣帶繞包層和第四半導電帶繞包層；
[0022]
所述第五導電繞制層包括同軸且自內向外逐層套設的第五導體螺旋纏繞層和第五半導電帶繞包層。
[0023]
作為本發明提供的中壓電纜的優選方案，所述第一導體螺旋纏繞層的節距為所述實心絕緣體的直徑的8-16倍；
[0024]
所述第二導體螺旋纏繞層的節距為所述第一導電繞制層的直徑的8-16倍；
[0025]
所述第三導體螺旋纏繞層的節距為所述第二導電繞制層的直徑的8-16倍；
[0026]
所述第四導體螺旋纏繞層的節距為所述第三導電繞制層的直徑的8-16倍；
[0027]
所述第五導體螺旋纏繞層的節距為所述第四導電繞制層的直徑的8-16倍。
[0028]
作為本發明提供的中壓電纜的優選方案，所述第一導體螺旋纏繞層、所述第二導體螺旋纏繞層、所述第三導體螺旋纏繞層、所述第四導體螺旋纏繞層和所述第五導體螺旋纏繞層均採用銅絲螺旋纏繞而成。
[0029]
作為本發明提供的中壓電纜的優選方案，所述第一絕緣帶繞包層、所述第二絕緣帶繞包層、所述第三絕緣帶繞包層和所述第四絕緣帶繞包層均採用尼龍絕緣帶纏繞而成。
[0030]
作為本發明提供的中壓電纜的優選方案，所述第一半導電帶繞包層、所述第二半導電帶繞包層、所述第三半導電帶繞包層、所述第四半導電帶繞包層和所述第五半導電帶繞包層均採用尼龍帶經半導電膠浸漬烘乾成型後形成。
[0031]
作為本發明提供的中壓電纜的優選方案，所述外部屏蔽套件包括同軸且自內向外逐層套設的導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層和金屬屏蔽層。
[0032]
作為本發明提供的中壓電纜的優選方案，所述導體屏蔽層和所述絕緣屏蔽層均為半導電交聯聚烯烴屏蔽料經擠塑機擠出形成；所述絕緣層為交聯聚乙烯絕緣料經擠塑機擠出形成。
[0033]
作為本發明提供的中壓電纜的優選方案，所述金屬屏蔽層採用銅絲螺旋纏繞而成，所述金屬屏蔽層的節距為所述絕緣屏蔽層的直徑的10-14倍。
[0034]
作為本發明提供的中壓電纜的優選方案，所述外部屏蔽套件還包括外護套，所述外護套套設於所述金屬屏蔽層外部。
[0035]
本發明的有益效果：
[0036]
本發明提供的中壓電纜包括分層導體線芯和外部屏蔽套件。該分層導體線芯包括同軸且自內向外逐層套設的實心絕緣體、第一導電繞制層、第二導電繞制層、第三導電繞制層、第四導電繞制層和第五導電繞制層。通過上述設置，實現導體線芯的分層，能夠降低集膚效應係數，當該中壓電纜應用在中壓變頻器和中壓交流電機之間時，損耗會明顯降低，有助設備的節能。該外部屏蔽套件套設於該第五導電繞制層的外部。該外部屏蔽套件能夠對分層導體線芯進行保護，同時起到均化電場，防止尖端放電不利影響的功能。
附圖說明
[0037]
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對本發明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據本發明實施例的內容和這些附圖獲得其他的附圖。
[0038]
圖1是本發明實施例提供的中壓電纜的截面示意圖。
[0039]
圖中：
[0040]
100、分層導體線芯；
[0041]
110、實心絕緣體；
[0042]
120、第一導電繞制層；121、第一導體螺旋纏繞層；122、第一絕緣帶繞包層；123、第一半導電帶繞包層；
[0043]
130、第二導電繞制層；131、第二導體螺旋纏繞層；132、第二絕緣帶繞包層；133、第二半導電帶繞包層；
[0044]
140、第三導電繞制層；141、第三導體螺旋纏繞層；142、第三絕緣帶繞包層；143、第三半導電帶繞包層；
[0045]
150、第四導電繞制層；151、第四導體螺旋纏繞層；152、第四絕緣帶繞包層；153、第四半導電帶繞包層；
[0046]
160、第五導電繞制層；161、第五導體螺旋纏繞層；162、第五半導電帶繞包層；
[0047]
200、外部屏蔽套件；210、導體屏蔽層；220、絕緣層；230、絕緣屏蔽層；240、金屬屏蔽層；250、外護套；260、半導電帶包裹層。
具體實施方式
[0048]
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用於解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便於描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。
[0049]
在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語「相連」、「連接」、「固定」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0050]
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵之「上」或之「下」可以包括第一和第二特徵直接接觸，也可以包括第一和第二特徵不是直接接觸而是通過它
們之間的另外的特徵接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」包括第一特徵在第二特徵正下方和斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
[0051]
在本實施例的描述中，術語「上」、「下」、「右」、「左」等方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述和簡化操作，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅僅用於在描述上加以區分，並沒有特殊的含義。
[0052]
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0053]
圖1示出本發明實施例提供的中壓電纜的截面示意圖。參照圖1，本實施例提供了一種中壓電纜。該中壓電纜包括分層導體線芯100和外部屏蔽套件200。
[0054]
該分層導體線芯100包括同軸且自內向外逐層套設的實心絕緣體110、第一導電繞制層120、第二導電繞制層130、第三導電繞制層140、第四導電繞制層150和第五導電繞制層160。該外部屏蔽套件200套設於該第五導電繞制層160的外部。
[0055]
在本實施例中，該實心絕緣體110採用pe材料通過擠出機擠出，待冷卻後形成。該實心絕緣體110的直徑控制在2.2
±
0.1mm範圍內。在其他實施例中，該實心絕緣體110的尺寸可以根據實際情況進行設計和選擇，本實施例並不做限制。
[0056]
具體地，該第一導電繞制層120包括同軸且自內向外逐層套設的第一導體螺旋纏繞層121、第一絕緣帶繞包層122和第一半導電帶繞包層123。該第一導體螺旋纏繞層121的節距為該實心絕緣體110的直徑的8-16倍。該第一導體螺旋纏繞層121採用銅絲螺旋纏繞而成，具體採用12根單絲直徑在0.80
±
0.01mm範圍的銅絲，通過銅絲疏繞機螺旋纏繞在實心絕緣體110外部。
[0057]
再為具體地，第一絕緣帶繞包層122採用尼龍絕緣帶纏繞而成，具體採用厚度0.12mm，寬度20mm的絕緣尼龍帶重疊繞包在第一導體螺旋纏繞層121的外部形成，重疊率控制在15-25％之間。
[0058]
更為具體地，第一半導電帶繞包層123採用尼龍帶經半導電膠浸漬烘乾成型後形成，具體採用厚度0.12mm，寬度20mm的半導電尼龍帶重疊繞包在第一絕緣帶繞包層122外部形成，重疊率控制在15-25％之間。
[0059]
繼續參照圖1，該第二導電繞制層130包括同軸且自內向外逐層套設的第二導體螺旋纏繞層131、第二絕緣帶繞包層132和第二半導電帶繞包層133。
[0060]
具體地，該第二導體螺旋纏繞層131的節距為該第一導電繞制層120的直徑的8-16倍。該第二導體螺旋纏繞層131採用銅絲螺旋纏繞而成，具體採用21根單絲直徑在0.80
±
0.01mm範圍的銅絲，通過銅絲疏繞機螺旋纏繞在第一半導電帶繞包層123外部。
[0061]
再為具體地，該第二絕緣帶繞包層132採用尼龍絕緣帶纏繞而成，具體採用厚度0.12mm，寬度30mm的絕緣尼龍帶重疊繞包在第二導體螺旋纏繞層131的外部形成，重疊率控制在15-25％之間。
[0062]
更為具體地，第二半導電帶繞包層133採用尼龍帶經半導電膠浸漬烘乾成型後形
成，具體採用厚度0.12mm，寬度30mm的半導電尼龍帶重疊繞包在第二絕緣帶繞包層132外部形成，重疊率控制在15-25％之間。
[0063]
繼續參照圖1，該第三導電繞制層140包括同軸且自內向外逐層套設的第三導體螺旋纏繞層141、第三絕緣帶繞包層142和第三半導電帶繞包層143。
[0064]
具體地，該第三導體螺旋纏繞層141的節距為該第二導電繞制層130的直徑的8-16倍。該第三導體螺旋纏繞層141採用銅絲螺旋纏繞而成，具體採用30根單絲直徑在0.80
±
0.01mm範圍的銅絲，通過銅絲疏繞機螺旋纏繞在第二半導電帶繞包層133外部。
[0065]
再為具體地，該第三絕緣帶繞包層142採用尼龍絕緣帶纏繞而成，具體採用厚度0.12mm，寬度40mm的絕緣尼龍帶重疊繞包在第三導體螺旋纏繞層141的外部形成，重疊率控制在15-25％之間。
[0066]
更為具體地，第三半導電帶繞包層143採用尼龍帶經半導電膠浸漬烘乾成型後形成，具體採用厚度0.12mm，寬度40mm的半導電尼龍帶重疊繞包在第三絕緣帶繞包層142外部形成，重疊率控制在15-25％之間。
[0067]
繼續參照圖1，該第四導電繞制層150包括同軸且自內向外逐層套設的第四導體螺旋纏繞層151、第四絕緣帶繞包層152和第四半導電帶繞包層153。
[0068]
具體地，該第四導體螺旋纏繞層151的節距為該第三導電繞制層140的直徑的8-16倍。該第四導體螺旋纏繞層151採用銅絲螺旋纏繞而成，具體採用39根單絲直徑在0.80
±
0.01mm範圍的銅絲，通過銅絲疏繞機螺旋纏繞在第三半導電帶繞包層143外部。
[0069]
再為具體地，該第四絕緣帶繞包層152採用尼龍絕緣帶纏繞而成，具體採用厚度0.12mm，寬度40mm的絕緣尼龍帶重疊繞包在第四導體螺旋纏繞層151外部形成，重疊率控制在15-25％之間。
[0070]
更為具體地，該第四半導電帶繞包層153採用尼龍帶經半導電膠浸漬烘乾成型後形成，具體採用厚度0.12mm，寬度40mm的半導電尼龍帶重疊繞包在第四絕緣帶繞包層152外部形成，重疊率控制在15-25％之間。
[0071]
繼續參照圖1，該第五導電繞制層160包括同軸且自內向外逐層套設的第五導體螺旋纏繞層161和第五半導電帶繞包層162。
[0072]
具體地，該第五導體螺旋纏繞層161的節距為第四導電繞制層150的直徑的8-16倍。該第五導體螺旋纏繞層161採用銅絲螺旋纏繞而成，具體採用48根單絲直徑在0.80
±
0.01mm範圍的銅絲，通過銅絲疏繞機螺旋纏繞在第四半導電帶繞包層153外部。
[0073]
再為具體地，該第五半導電帶繞包層162採用尼龍帶經半導電膠浸漬烘乾成型後形成，具體採用厚度0.12mm，寬度45mm的半導電尼龍帶重疊繞包在第五導體螺旋纏繞層161外部形成，重疊率控制在15-25％之間。
[0074]
通過上述設置，能夠實現導體線芯的分層，能夠降低集膚效應係數，當該中壓電纜應用在中壓變頻器和中壓交流電機之間時，損耗會明顯降低，有助設備的節能。
[0075]
繼續參照圖1，該外部屏蔽套件200包括同軸且自內向外逐層套設的導體屏蔽層210、絕緣層220、絕緣屏蔽層230、金屬屏蔽層240和外護套250。
[0076]
具體地，該導體屏蔽層210為-35kv及以下的半導電交聯聚烯烴屏蔽料經擠塑機擠出形成。導體屏蔽層210的最小厚度為0.3mm。
[0077]
再為具體地，該絕緣層220為-35kv及以下的交聯聚乙烯絕緣料經擠塑機擠出形
成。該絕緣層220的最小厚度為2.5mm。
[0078]
再為具體地，該絕緣屏蔽層230為-35kv及以下的半導電交聯聚烯烴屏蔽料經擠塑機擠出形成。絕緣屏蔽層230的最小厚度為0.3mm。
[0079]
上述的導體屏蔽層210、絕緣層220以及絕緣屏蔽層230採用的擠塑機為中壓電纜ccv懸鏈式絕緣生產線。該生產線可實現導體屏蔽層210、絕緣層220以及絕緣屏蔽層230共用一個機頭同時擠出，使導體屏蔽層210、絕緣層220以及絕緣屏蔽層230依次緊密貼合，避免出現空隙。
[0080]
更為具體地，該金屬屏蔽層240採用銅絲螺旋纏繞而成，該金屬屏蔽層240的節距為該絕緣屏蔽層230的直徑的10-14倍。具體採用42根單絲直徑在0.70
±
0.01mm範圍的銅絲，通過銅絲疏繞機螺旋纏繞在絕緣屏蔽層230外部。
[0081]
然後在金屬屏蔽層240外部設置一層半導電帶包裹層260。該半導電帶包裹層260具體採用重疊纏繞地半導電尼龍帶繞包在金屬屏蔽層240外部形成，重疊率控制在15-25％之間，保證繞包平整無褶皺，半導電帶包裹層260的直徑控制在22.3
±
0.5mm範圍內。
[0082]
更為具體地，該外護套250套設於該半導電帶包裹層260的外部，本實施例提供的外護套250為pe護套。該外護套250採用擠塑機擠出pe護套料，包覆在上述半導電帶包裹層260的外部形成。在其他實施例中，該外護套250也可以是pvc護套。
[0083]
通過上述設置，即可得到完整的中壓電纜。關於該中壓電纜的集膚效應係數ys的驗證計算如下：
[0084]
銅絲體積電阻率ρ＝0.0177ω
·
mm2/m；
[0085]
頻率f＝400；
[0086]
設定中壓電纜的工作溫度為20℃，則導體工作溫度下直流電阻r
′
＝0.2680
×
10-3
ω/m；
[0087]ks
：常數，通常取1；
[0088]
將上述物理量帶入如下公式計算：
[0089][0090][0091]
得到：
[0092]
x2＝8
×
3.14159
×
400
÷
0.268
×
10-4
≈3.75
[0093]ys
＝3.752÷
(192+0.8
×
3.752)≈0.069。
[0094]
由於本實施例提供的第一導電繞制層120、第二導電繞制層130、第三導電繞制層140、第四導電繞制層150和第五導電繞制層160之間相互獨立，因此各層的電阻應分別計算，計算結果如表1所示：
[0095]
表1
[0096][0097][0098]
由此可見通過本實施的設置，該中壓電纜的集膚效應係數ys下降到了0.0224，所以當該中壓電纜應用在中壓變頻器和中壓交流電機之間時，損耗會明顯降低。
[0099]
顯然，本發明的上述實施例僅僅是為了清楚說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護範圍。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護範圍之內。