一种移动发电站用中压电力软电缆及加工方法
阅读说明：本技术 一种移动发电站用中压电力软电缆及加工方法 (Medium-voltage power flexible cable for mobile power station and processing method ) 是由 刘学 周锋 徐静 邹鹏飞 路文贤 丁旋 兰阳灿 陈东 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种移动发电站用中压电力软电缆及加工方法,该电缆由内至外依次包括导体、包带、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、阻燃层和外护,绝缘屏蔽层包括由内至外依次设置的挤包半导电绝缘屏蔽层和金属屏蔽层,外护包括由内至外依次设置的内护套、编织加强层和外护套。本发明通过绝缘屏蔽层和导体屏蔽层协同,使电缆获得较高的抗静电干扰、抗外磁场干扰及抗射频干扰能力,大大延长电缆的使用时间；导体屏蔽层、绝缘层和挤包半导电绝缘屏蔽层一次挤压成型,能够提高产品的生产效率；外护采用重量配比为3：7的氯磺化聚乙烯和氯化聚乙烯组成的配方,满足电缆的耐低温性能,提高产品的抗老化性能、耐热耐寒性能、机械强度以及阻燃性能。(The invention discloses a medium-voltage power flexible cable for a mobile power station and a processing method thereof. The cable has higher antistatic interference, external magnetic field interference resistance and radio frequency interference resistance through the cooperation of the insulating shielding layer and the conductor shielding layer, so that the service time of the cable is greatly prolonged; the conductor shielding layer, the insulating layer and the extruded semi-conductive insulating shielding layer are formed by one-time extrusion, so that the production efficiency of the product can be improved; the outer guard adopts the weight ratio of 3:7, the formula consisting of chlorosulfonated polyethylene and chlorinated polyethylene meets the low-temperature resistance of the cable, and improves the ageing resistance, the heat and cold resistance, the mechanical strength and the flame retardant property of the product.)
技术领域
本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种移动发电站用中压电力软电缆及加工方法。
背景技术
随着社会的快速发展，对电力的需求越来越高，若没有可靠的电力，国家及其工业将无法有效运转，或者在许多情况下是不安全的。传统的发电厂需要数年的时间来规划、融资和建设。国际上很多能源租赁公司的移动模块化发电技术能够在30～90天内完成一个全电力解决方案的实施，为客户提供可靠的电力，以满足一系列电力需求。随着科技发展和能源多样化，海洋、湖泊、江河等水中蕴含着巨大的资源，愈来愈被重视，户外的施工建设也愈来愈多，同时由于布桥、铁路等需要跨海跨河的建设，经常需要用到移动发电站进行供电，由于各种发电设备需要的电压不同，因此需要使用不同电压等级的电缆来满足不同的使用环境。
移动发电站用中压电力软电缆的参考标准是ANSI/ICEA S-75-381/NEMA WC-58Portable and Power Feeder Cables for Use in Mines and Similar Applications，该标准的电压等级是2～25kV，当需要输出额定电压35kV的电流时，主要存在两方面问题：一方面，35kV电压等级的电缆生产没有参考标准，绝缘材料需要满足伸长率为100％时的抗张强度和加速吸水性能等；另一方面，电缆使用环境较为复杂，因此对其外护套性能要求非常高，成品电缆需通过VW-1阻燃性能试验、-20℃低温弯曲试验和-45℃低温冲击试验以及耐油性能试验等。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种移动发电站用中压电力软电缆及加工方法。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：
一种移动发电站用中压电力软电缆，由内至外依次包括导体、包带、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、阻燃层和外护，所述绝缘屏蔽层包括由内至外依次设置的挤包半导电绝缘屏蔽层和金属屏蔽层，外护包括由内至外依次设置的内护套、编织加强层和外护套。
进一步的，所述导体采用符合ASTM B172-10中I类镀锡软铜导体或GB/T 3956-2008中第5种镀锡软铜导体。
进一步的，所述包带采用1层0.10～0.12mm厚度的半导电尼龙带重叠绕包，搭盖率控制在15～20％。
进一步的，所述导体屏蔽层采用挤包半导电屏蔽材料。
进一步的，所述绝缘层采用35kV电压等级的高绝缘性能乙丙橡皮绝缘材料。
进一步的，所述金属屏蔽层采用编织密度不小于84％的镀锡铜丝编织而成。
进一步的，所述阻燃层采用低烟无卤高阻燃玻璃布带，绕包搭盖率30～40％。
进一步的，所述编织加强层采用浸胶涤纶线编织而成。
进一步的，所述外护的制备原料包括以下重量份数的组份：
氯磺化聚乙烯 30份
氯化聚乙烯 70份
镁系活化稳定剂 15～16份
离模剂 1.5～2份
碳黑分散剂 1.5～2份
抗氧剂 3.5～4份
环保稳定剂 3.5～4份
复合阻燃剂 8～8.5份
十溴 10～11份
Sb2O3 10～11份
氯化石蜡-70 3～3.5份
耐寒增塑剂 15～16份
复合硫化剂 3～3.5份
沉淀白炭黑 15～16份
超细硫酸钙 15～16份
偶联剂 1～1.5份。
进一步的，所述外护的制备原料包括以下重量份数的组份：
TS-530氯磺化聚乙烯 30份
CM-302氯化聚乙烯 70份
NFMCZ镁系活化稳定剂 15～16份
DC313离模剂 1.5～2份
碳黑分散剂 1.5～2份
1010抗氧剂 3.5～4份
环保稳定剂 3.5～4份
FR-801 复合阻燃剂8～8.5份
十溴 10～11份
Sb2O3 10～11份
氯化石蜡-70 3～3.5份
DOS耐寒增塑剂 15～16份
复合硫化剂 3～3.5份
沉淀白炭黑 15～16份
CX-2超细硫酸钙 15～16份
KH-402偶联剂 1～1.5份。
一种移动发电站用中压电力软电缆的加工方法，包括以下步骤：
S1、导体的加工：
选用镀锡软铜导体进行束丝，然后复绞成所需导体；
S2、在导体的外部重叠绕包半导电尼龙带，绕包搭盖率控制在15～20％，形成包带；
S3、导体屏蔽层、绝缘层和挤包半导电绝缘屏蔽层三层共挤挤压成型：
在包带的外部依次挤包半导电屏蔽材料、高绝缘性能乙丙橡皮绝缘材料和半导电绝缘屏蔽材料，通过挤压模具加工成型，三层共挤硫化，依次在包带外部形成导体屏蔽层、绝缘层和挤包半导电绝缘屏蔽层；
S4、采用32锭编织机在挤包半导电绝缘屏蔽层外部通过镀锡铜丝编织形成金属屏蔽层；
S5、在金属屏蔽层外部使用低烟无卤高阻燃玻璃布带绕包形成阻燃层，绕包搭盖率30～40％；
S6、外护的加工：
将氯磺化聚乙烯和氯化聚乙烯按照3：7的比例进行塑炼后，加入镁系活化稳定剂、DC313离模剂、碳黑分散剂、1010抗氧剂、环保稳定剂、复合阻燃剂、十溴、Sb2O3、氯化石蜡-70、DOS耐寒增塑剂、复合硫化剂、沉淀白炭黑、超细硫酸钙和偶联剂，经过炼胶工艺形成胶片，然后采用连硫机将胶片挤压在阻燃层外部形成外护，外护采用内护套和外护套双层护套结构，两层护套结构中间加入浸胶涤纶线编织作为编织加强层。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.外护采用重量配比为3：7的氯磺化聚乙烯和氯化聚乙烯组成的配方，从而能够满足电缆的耐低温性能，而且具有良好的耐老化性能，成本较低；同时，还在外护配方中添加有镁系活化稳定剂、离模剂DC313、碳黑分散剂、抗氧剂、环保稳定剂、复合阻燃剂、十溴、Sb2O3、氯化石蜡-70、DOS耐寒增塑剂、复合硫化剂、沉淀白炭黑、超细硫酸钙和偶联剂，从而能够提高产品的抗老化性能、耐热耐寒性能、机械强度以及阻燃性能；
2.采用导体屏蔽层、绝缘层和挤包半导电绝缘屏蔽层一次挤压成型，从而能够提高产品的生产效率，便于生产；
3.通过绝缘屏蔽层和导体屏蔽层协同，能够使电缆获得较高的抗静电干扰、抗外磁场干扰及抗射频干扰能力；绝缘屏蔽层不仅能够提高电缆的抗静电干扰能力，而且在电缆因使用不当或处于长期过载导致绝缘层老化的情况下，能大大延长电缆的使用时间。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
如图1所示，一种移动发电站用中压电力软电缆，由内至外依次包括导体1、包带2、导体屏蔽层3、绝缘层4、绝缘屏蔽层5、阻燃层6和外护7，绝缘屏蔽层5包括由内至外依次设置的挤包半导电绝缘屏蔽层51和金属屏蔽层52，外护7包括由内至外依次设置的内护套71、编织加强层72和外护套73。
导体1采用符合ASTM B172-10中I类镀锡软铜导体或GB/T 3956-2008中第5种镀锡软铜导体。
包带2采用1层0.10～0.12mm厚度的半导电尼龙带重叠绕包，搭盖率控制在15～20％，绕包应紧密、平整、无褶皱现象。
导体屏蔽层3采用挤包半导电屏蔽材料。
绝缘层4采用35kV电压等级的高绝缘性能乙丙橡皮绝缘材料。
金属屏蔽层52采用编织密度不小于84％的镀锡铜丝编织而成，金属屏蔽层52外部绕包一层低烟无卤高阻燃玻璃布带，形成阻燃层6，绕包搭盖率30％～40％，绕包平整紧密，需防止吸潮。
编织加强层72采用浸胶涤纶线编织而成，编织加强层72位于内护套71和外护套73之间。
外护7的的主要原材料有氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、镁系活化稳定剂、离模剂DC313、碳黑分散剂、抗氧剂、环保稳定剂、复合阻燃剂、十溴、Sb2O3、氯化石蜡-70、DOS耐寒增塑剂、复合硫化剂、沉淀白炭黑、超细硫酸钙和偶联剂。为了满足电缆的低温及阻燃性能的需求和降低成本需求，氯磺化聚乙烯和氯化聚乙烯按照3:7的重量比例进行塑炼。由于不同类型的氯化聚乙烯内部的氯含量不同，从而导致其耐低温性能和阻燃性能不同，经过选取多种氯化聚乙烯材料进行试验对比，最终确定了最佳或接近最佳的配方体系，如下：
外护7的制备原料包括以下重量份数的组份：
TS-530氯磺化聚乙烯 30份
CM-302氯化聚乙烯 70份
NFMCZ镁系活化稳定剂 15～16份
DC313离模剂 1.5～2份
碳黑分散剂 1.5～2份
1010抗氧剂 3.5～4份
环保稳定剂 3.5～4份
FR-801 复合阻燃剂8～8.5份
十溴 10～11份
Sb2O3 10～11份
氯化石蜡-70 3～3.5份
DOS耐寒增塑剂 15～16份
复合硫化剂 3～3.5份
沉淀白炭黑 15～16份
CX-2超细硫酸钙 15～16份
KH-402偶联剂 1～1.5份；
其中，氯磺化聚乙烯和氯化聚乙烯的重量比为3:7。
外护7的性能：
抗张强度高达1.3MPa，伸长率为200％时，该材料的抗张强度大于300％；耐低温性能可达到-45℃，能满足-45℃的耐低温冲击测试要求和-40℃低温拉伸试验；氧指数也比较高，且CM-302氯化聚乙烯价格低廉，该配方性价比最高，成本较低，可以批量投入使用。
氯化聚乙烯为饱和高分子材料，具有优良的耐候性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，以及良好的耐油性、阻燃性、着色性能及韧性，与其它高分子材料具有良好的相容性。氯磺化聚乙烯是一种综合性能优良且耐热、耐臭氧老化、阻燃性佳的特种合成橡胶。采用配比为3:7的氯磺化聚乙烯和氯化聚乙烯塑炼，既能满足耐低温性能，而且具有良好的耐老化性能，成本较低。同时，在镁系活化稳定剂NFMCZ与抗氧剂1010共用下提高产品的抗老化性能；DOS耐寒增塑剂能够提高产品的耐热、耐寒性能；沉淀白炭黑和超细硫酸钙CX-2共用能够提高产品的强度；复合阻燃剂FR-801与十溴、Sb2O3、氯化石蜡-70共用能够提高产品的阻燃性能。
本发明公开了一种移动发电站用中压电力软电缆的加工方法，包括以下步骤：
S1、导体的加工：
选用镀锡软铜导体进行束丝，然后复绞成所需导体1；
S2、在导体1的外部采用1层0.10～0.12mm厚度的半导电尼龙带重叠绕包形成包带2，绕包搭盖率控制在15～20％；
S3、导体屏蔽层、绝缘层和挤包半导电绝缘屏蔽层三层共挤挤压成型：
在导体1及包带2的外部依次挤包半导电屏蔽材料、高绝缘性能乙丙橡皮绝缘材料和半导电绝缘屏蔽材料，通过挤压模具加工成型，三层共挤硫化时牵引速度为2.8～3.0m/min，温度为170～175℃，硫化压力为9～10bar，闷管时间27～33min，进而依次在包带外部形成导体屏蔽层3、绝缘层4和挤包半导电绝缘屏蔽层51；
S4、采用32锭编织机在挤包半导电绝缘屏蔽层51外部通过镀锡铜丝编织形成金属屏蔽层52；
S5、在金属屏蔽层52外部使用低烟无卤高阻燃玻璃布带绕包形成阻燃层6，绕包搭盖率30～40％；
S6、外护的加工：将氯磺化聚乙烯和氯化聚乙烯按照3:7的比例进行塑炼后，加入镁系活化稳定剂、离模剂DC313、碳黑分散剂、抗氧剂、环保稳定剂、复合阻燃剂、十溴、Sb2O3、氯化石蜡-70、DOS耐寒增塑剂、复合硫化剂、沉淀白炭黑、超细硫酸钙和偶联剂，经过炼胶工艺形成胶片，然后采用连硫机将胶片挤压在阻燃层6外部形成外护7，外护7采用内护套71和外护套73双层护套结构，两层护套结构中间加入浸胶涤纶线编织作为编织加强层72。
步骤S6中，炼胶工艺如下：
先一段混炼：把沉淀白炭黑和超细硫酸钙等补强剂、填充剂粗料、氯磺化聚乙烯和氯化聚乙烯的混合物、促进剂、防老剂、活性剂等细料、软化剂按顺序加入到密炼机混炼2～12min，于110～120℃条件下出胶；在翻包机上翻炼三次卸料后压片；滤胶：在滤胶机上用20目和40目滤网各一张，网穿全换，滤胶后称重，滤胶的目的是为了把大小不一的、没有分散开的配合剂粒子从橡料中分离出来，滤胶后的实际重量与理论重量有偏差，所以要称重，为后道工序的硫化剂添加比例提供依据；最后加硫出片：在密炼机上二段加硫，于100～110℃、1min以下出胶后到开炼机压片，翻透后打卷，到压延机碾页，出片厚度0.8～1.0mm。最终得到的电缆不仅具有良好的机械性能、并满足定伸抗张强度，而且满足单根阻燃VW-1试验、耐油试验、低温弯曲和低温冲击试验等要求。
本发明未具体描述的部分采用现有技术即可，在此不做赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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