纳米石墨烯中压电力电缆及其制造方法技术

本发明专利技术公开了纳米石墨烯中压电力电缆及其制造方法，包括导体、内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层、铜带屏蔽层、绕包层和外护套层；所述导体的外壁上由内向外依次包覆有纳米石墨烯层、内屏蔽层、绝缘层和外屏蔽层，成为一组绝缘线芯；绝缘线芯外缠绕铜带屏蔽层形成屏蔽线芯；三组屏蔽线芯的外侧包覆有绕包层，绕包层外侧包覆有外护套层。它包括以下步骤制成：拉丝；绞制导体；静电涂覆纳米石墨烯层；采用全干法交联设备进行三层共挤；制作铜带屏蔽层；制作绕包层成缆；挤出外护套层。本发明专利技术利用电缆的集肤效应，在电缆导体外采用静电涂覆纳米石墨烯层，采用全干法交联技术生产，提高了电缆的载流量，降低了水树的产生率，提高了产品质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中压电力电缆的改进，具体地说是一种纳米石墨烯中压电力电缆及其制造方法。
技术介绍
导电性能是权衡电线电缆质量的一大关键，目前现有的中压电力电缆，如图2所示，它由导体1、内屏蔽层2、绝缘层3、外屏蔽层4、铜带屏蔽层5、绕包层6和外护套层7构成；导体1和由内向外依次包覆在导体1外的内屏蔽层2、绝缘层3、外屏蔽层4组成一组绝缘线芯，绝缘线芯外缠绕铜带屏蔽层5形成屏蔽线芯，由绕包层6将三组屏蔽线芯包住，在绕包层6外再挤出外护套层7。由于上述的电缆结构不利于导体材料充分发挥作用，靠成材料的浪费。石墨烯具有导电性极强的优秀特性，是能隙为零的半导体，电子的运动速度能到达光速的1/300，远超其他金属导体或半导体的运动速度。常温下其载流子迁移率最高，它的电阻率约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为目前世界上电阻率最小的材料。正是由于石墨烯具有导电性优良等特性，故若被应用于电缆导体中可以增加相同导体的导电量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用电缆的集肤效应，在电缆导体外采用静电涂覆纳米石墨烯层，从而降低电缆的制造成本，提高电缆的载流量，同时采用三层共挤全干法交联生产技术，以降低水树的产生率，提高产品质量的纳米石墨烯中压电力电缆及其制造方法。为了达到以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：该纳米石墨烯中压电力电缆，包括导体、内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层、铜带屏蔽层、绕包层和外护套层；其特征在于：所述导体的外壁上设有纳米石墨烯层，在纳米石墨烯层的外侧由内向外依次包覆有内屏蔽层、绝缘层和外屏蔽层，成为一组绝缘线芯；绝缘线芯外缠绕铜带屏蔽层形成屏蔽线芯；三组屏蔽线芯的外侧包覆有绕包层，绕包层外侧包覆有外护套层。所述的纳米石墨烯层采用静电粉末喷涂在导体外壁上，纳米石墨烯层的厚度为5～30μm。该上述纳米石墨烯中压电力电缆的制造方法，包括拉丝、绞制导体、三层共挤、铜带屏蔽、成缆和挤出外护套层的步骤，其特征在于：它包括以下步骤制成：一、拉丝：采用符合GB/T3952或GB/T3954标准的铜/铝杆按现有技术拉制成直径Φ1.5～Φ4mm的单丝；二、绞制导体，将多根单丝在框绞机上紧压绞制，得到绞合的导体，导体最外层节距为导体直径的13～15倍, 次外层节距为导体直径的17～19倍，内层节距为导体直径的19～22倍；三、静电涂覆纳米石墨烯层：采用高压静电发生器将石墨烯粉末在压缩空气作用下雾化得细而均匀，凭借高压电场的作用均匀地吸附于导体表面；高压发生器工作时，将喷枪高压调整到4～50KV即可使石墨烯良好吸附；生产前，供粉桶内装入石墨烯粉末，达供粉桶容积的三分之二，调整沸腾气压在0.05～0.08Mpa，调整供粉气压0.08～0.12Mpa，使供粉量在80～150g/min之间；生产时，导体穿过喷室，喷粉枪喷头与导体的距离应保持在100～180mm之间；四、采用全干法交联设备进行三层共挤：（A）、起车及生产步骤：（a）、挤出机和机头加热，温度控制如下：内屏蔽层挤出机的一区温度为85℃±10℃，二区温度为110℃±10℃，三区温度为116℃±10℃，四区温度为118℃±10℃，法兰温度为118℃±10℃，导胶管温度为112℃±10℃，模具温度为118℃±10℃；绝缘层挤出机的一区温度为105℃±10℃，二区温度为112℃±10℃，三区温度为116℃±10℃，四区温度为116℃±10℃，五区温度为118℃±10℃，六区温度为118℃±10℃，法兰温度为118℃±10℃，导胶管温度为118℃±10℃，模具温度为118℃±10℃；外屏蔽层挤出机的一区温度为78℃±10℃，二区温度为88℃±10℃，三区温度为96℃±10℃，四区温度为96℃±10℃，五区温度为95℃±10℃，法兰温度为96℃±10℃，导胶管温度为95℃±10℃，模具温度为118℃±10℃；启动挤出机开始工作，先调节内屏蔽层挤出机速度，使内屏蔽层先挤出在导体外侧的纳米石墨烯层上，待内屏蔽层、绝缘层和外屏蔽层均匀挤出后，校正机头中心；（b）、张力调节：通过下牵引调节；（c）、关闭下密封及上密封、收缩管，启动硫化管加热至280～450℃；（d）、待到硫化管温度达到硫化初始温度后，开始供气，供气压力在0.7～1.0Mpa；（e）、长度计数复位，进入正常生产状态，灯亮时开始计米；当合格电缆从下密封出来后，立即取样，检测电缆结构尺寸和热延伸，待检验合格后，进入正常生产状态；（B）、停车步骤：（a）、当生产快到结束时，将线速度从生产状态变化到停车速度，硫化管温度进入硫化管结束加热温度，同时硫化管开始冷却，当温度到达240～270℃，硫化管冷却进入停止状态；在这期间，电缆在硫化管中继续硫化，根据情况确定合格电缆位置并做好标记；（b）、当硫化管温度小于70℃后，硫化管自动排气；（c）、 打开伸缩管和连锁装置；（d）、将带有引导线的电缆走出管路，并在做有标记的合格电缆末端取样检验；（e）、停止供料，关闭挤出机，将机头和挤出机分离，并及时将机头和螺杆螺膛清理干净；（f）、全线停车后，停气；五、制作铜带屏蔽层，铜带缠绕方向为左向，铜带宽度为20mm～50mm，铜带平均搭盖率不小于15%，最小搭盖率不小于5%；六、制作绕包层成缆：成缆模具大于成缆外径0.5mm～2mm，成缆节距为成缆外径的30～50倍；绝缘线芯应按顺时针方向排列；包带重叠宽度应控制在包带宽度的15～30%之间；七、挤出外护套层，外护套层在挤塑机上进行，挤塑机机身加热段分为六段，第一段至第六段的工作温度分别为145℃±10℃、155℃±10℃、155℃±10℃、165℃±10℃、165℃±10℃、175℃±10℃，机头法兰温度为175℃±10℃，机头温度为165℃±10℃；挤出前将外护套层料直接在70～80℃温度下干燥不小于4小时，熔融态经1～2层40目过滤网过滤，挤出量260kg/h，得到外护套层，最终得到纳米石墨烯中压电力电缆。本专利技术的有益效果在于：利用电缆的集肤效应，在电缆导体外采用静电涂覆纳米石墨烯层，从而降低电缆的制造成本，提高电缆的载流量，同时采用全干法交联技术生产，降低了水树的产生率，提高了产品质量。附图说明图1是本专利技术实施例的电缆截面示意图。图2是现有技术的电缆截面示意图。图中：1、导体；2、内屏蔽层；3、绝缘层；4、外屏蔽层；5、铜带屏蔽层；6、绕包层；7、外护套层；8、纳米石墨烯层。具体实施方式参照图1制作本专利技术。该纳米石墨烯中压电力电缆，包括导体1、内屏蔽层2、绝缘层3、外屏蔽层4、铜带屏蔽层5、绕包层6和外护套层7；其特征在于：所述导体1的外壁上设有纳米石墨烯层8，在纳米石墨烯层8的外侧由内向外依次包覆有内屏蔽层2、绝缘层3和外屏蔽层4，成为一组绝缘线芯；绝缘线芯外缠绕铜带屏蔽层5形成屏蔽线芯；三组屏蔽线芯的外侧包覆有绕包层6，绕包层6外侧包覆有外护套层7。所述的纳米石墨烯层8采用静电粉末喷涂在导体1外壁上，纳米石墨烯层2的厚度为5～30μm；导体1的截面面积是电阻值相同的传统电缆中的导体截面面积的70%—85%。上述纳米石墨烯中压电力电缆的制造方法，包括拉丝、绞制导体、三层共挤、铜带屏蔽、成缆和挤出外护套层的步骤，其特征在于：它包括以下步骤制成：一、拉丝：采用符合GB/T395本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米石墨烯中压电力电缆，包括导体（1）、内屏蔽层（2）、绝缘层（3）、外屏蔽层（4）、铜带屏蔽层（5）、绕包层（6）和外护套层（7）；其特征在于：所述导体（1）的外壁上设有纳米石墨烯层（8），在纳米石墨烯层（8）的外侧由内向外依次包覆有内屏蔽层（2）、绝缘层（3）和外屏蔽层（4），成为一组绝缘线芯；绝缘线芯外缠绕铜带屏蔽层（5）形成屏蔽线芯；三组屏蔽线芯的外侧包覆有绕包层（6），绕包层（6）外侧包覆有外护套层（7）。

【技术特征摘要】
1.纳米石墨烯中压电力电缆，包括导体（1）、内屏蔽层（2）、绝缘层（3）、外屏蔽层（4）、铜带屏蔽层（5）、绕包层（6）和外护套层（7）；其特征在于：所述导体（1）的外壁上设有纳米石墨烯层（8），在纳米石墨烯层（8）的外侧由内向外依次包覆有内屏蔽层（2）、绝缘层（3）和外屏蔽层（4），成为一组绝缘线芯；绝缘线芯外缠绕铜带屏蔽层（5）形成屏蔽线芯；三组屏蔽线芯的外侧包覆有绕包层（6），绕包层（6）外侧包覆有外护套层（7）。2.根据权利要求1所述的纳米石墨烯中压电力电缆，其特征在于：所述的纳米石墨烯层（8）采用静电粉末喷涂在导体（1）外壁上，纳米石墨烯层（2）的厚度为5～30μm。3.纳米石墨烯中压电力电缆的制造方法，包括拉丝、绞制导体、三层共挤、铜带屏蔽、成缆和挤出外护套层的步骤，其特征在于：它包括以下步骤制成：一、拉丝：采用符合GB/T3952或GB/T3954标准的铜/铝杆按现有技术拉制成直径Φ1.5～Φ4mm的单丝；二、绞制导体（1），将多根单丝在框绞机上紧压绞制，得到绞合的导体（1），导体（1）最外层节距为导体（1）直径的13～15倍, 次外层节距为导体（1）直径的17～19倍，内层节距为导体（1）直径的19～22倍；三、静电涂覆纳米石墨烯层（8）：采用高压静电发生器将石墨烯粉末在压缩空气作用下雾化得细而均匀，凭借高压电场的作用均匀地吸附于导体（1）表面；高压发生器工作时，将喷枪高压调整到4～50KV即可使石墨烯良好吸附；生产前，供粉桶内装入石墨烯粉末，达供粉桶容积的三分之二，调整沸腾气压在0.05～0.08Mpa，调整供粉气压0.08～0.12Mpa，使供粉量在80～150g/min之间；生产时，导体（1）穿过喷室，喷粉枪喷头与导体（1）的距离应保持在100～180mm之间；四、采用全干法交联设备进行三层共挤：（A）、起车及生产步骤：（a）、挤出机和机头加热，温度控制如下：内屏蔽层挤出机的一区温度为85℃±10℃，二区温度为110℃±10℃，三区温度为116℃±10℃，四区温度为118℃±10℃，法兰温度为118℃±10℃，导胶管温度为112℃±10℃，模具温度为118℃±10℃；绝缘层挤出机的一区温度为105℃±10℃，二区温度为112℃±10℃，三区温度为116℃±10℃，四区温度为116℃±10℃，五区温度为118℃±10℃，六区温度为118℃±10℃，法兰温度为118℃±10℃，导胶管温度为11...

【专利技术属性】
技术研发人员：商传红，王柏松，臧化文，许彬，崔东元，郇文刚，王伟，
申请(专利权)人：山东科虹线缆科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37