[发明专利]高压柔性直流电缆

说明书

技术领域

本发明属于电力设备领域，具体涉及高压柔性直流电缆。

背景技术

电缆是配电系统中的重要组成部分，近年来随着生产生活电线电缆的运用日益发展和普及，电线电缆的需要量增加很快，而且随着经济的发展，对其材料的要求也越来越高，它要求柔软、耐磨、耐腐蚀以及耐高低温等性能。

现代大型工程装备、高压电气设备等输出功率日趋增大，为该类设备馈电的电线电缆电压等级和电缆截面也随之增大，通过高压电缆配线馈电的设备日趋增多。特别是箱式变压器、开关柜、高压变频器等，由于设备内部配线空间相对较狭窄，在敷设、安装、使用中电缆均处于较小弯曲状态，电缆的弯曲产生的刚性回弹力导致敷设安装极其困难，且过度弯曲引起的绝缘层内部机械应力极易引起电缆击穿。目前用的较多是无卤交联聚烯烃绝缘电缆，该电缆在使用过程中暴露出的主要问题为：绝缘采用无卤交联聚烯烃材料，该材料属于塑料，材料较硬，而机车内部电缆的使用环境非常狭小，出现电缆不易弯曲，弯曲过度存在开裂的风险；电缆的耐油性能不好，不能同时耐油燃料油和矿物油，导致电缆长期和油污接触，出现膨胀，存在安全隐患。总之，目前用的常规电缆在使用特性、对环境的适应性能、安全可靠性、环保性能等均不能满足要求，往往会造成传输性能下降、可靠性能低、故障率高等问题。因此，柔性电缆是发展方向，开发一种高性能的高压柔性电缆是我们研究的方向。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供高压柔性直流电缆，具有较好的柔韧性，抗拉性而且耐高压性能。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

高压柔性直流电缆，由内而外包括线芯层1，防火层2，屏蔽层3，以及电缆绝缘层4；所述线芯层1内设有三根缆芯5，缆芯5由内而外依次包括导体6、缆芯绝缘层7以及金属编织带8，三根缆芯相切分布，线芯层1内部的空隙采用热传导填充物9来填充；

优选地，所述防火层2为云母带层；

优选地，所述屏蔽层3为镀锡铜丝编织屏蔽层；

优选地，所述导体6采用镀锡铜芯软导体；

优选地，所述缆芯绝缘层7为氟橡胶246材料；

优选地，所述金属编织带8为铝金属编织带；

优选地，所述热传导填充物9由硅脂和氮化铝按照3:1的质量比混匀制得；

优选地，

所述电缆绝缘层4按照如下工艺制备而得：

将纳米二氧化硅以及纳米碳化硅按照1:1的质量比混合均匀得到混合物，然后投入到与混合物同等质量的聚乙烯吡咯烷酮中，300rpm搅拌5min，然后置于湿热环境中6小时，得到改性纳米材料；

将聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、三元乙丙橡胶、白炭黑、聚四氟乙烯、聚碳酸酯以及改性纳米材料按照100:60:60:18:15:12:10的质量比混合均匀，加入密炼机，密炼时间为5分钟，密炼温度为90℃，得到主料；

将主料、硬脂酸镁、次磷酸铈以及三氧化二锑按照300-500:3-5:3-5:2-3的质量比依次投入到离心机中，500rpm搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，然后经成型机将产品拉出后，由切割机定长切割，送入扩口机，扩口完成后即得。

在本发明中，研究立足点以及有益效果主要包括以下几个方面：

氟橡胶246耐热性好，能在250℃长期使用，对热、强酸、强碱、强氧化剂和溶剂等具有更高的稳定性，柔软性能好，适合缆芯绝缘层材料；

硅脂是由精炼合成油作为基础油稠无机稠化剂，并加有结构稳定剂、防腐蚀添加剂精制而成，具有良好的防水密封性、防水、抗溶剂性和抗爬电性能，不腐蚀金属；缺点是材料较软，长期高温状态下使用,导热膏内有游离物质析出，成型性能差。氮化铝粉末导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。二者配合使用，具备较好的导热性能；

电缆绝缘外层需要强度高，耐高压，阻燃防火以及柔性好，本发明选用的酚醛树脂和聚氯乙烯树脂，耐高温性能较好，尤其是酚醛树脂，即使在高温下也能保持其结构的整体性和稳定性；三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异；

次磷酸铈保持了材料的稳定性，增强了材料的防火能力。采用无卤膨胀型阻燃剂，阻燃性能较高。聚四氟乙烯具有自熄性，一旦电缆着火，可以阻止火焰扩散。耐磨剂为二硫化钼，大大增加了防护层的耐磨度；上述材料不仅大大增强了防火阻燃效果，而且结构稳定，不易氧化且耐磨，使用寿命长；