一种铁路工程用单相交流防火高压电缆的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种铁路工程用单相交流防火高压电缆的制造方法，包括拉丝、导体绞合、三层共挤化学交联、缠绕半导电缓冲层、缠绕金属屏蔽层、挤包隔氧层、挤包防火层、设置绕包层、金属丝装铠、设置隔热层、挤包外护套、性能检测。本发明专利技术的有益效果是：设计了独特的半导电缓冲层，具有电场缓冲和机械缓冲的作用，能使绝缘层在高温熔融状态下绝缘性能完好，保证产品的正常工作和运行。同时结构上设计防火层，采用陶瓷化聚烯烃低烟无卤材料，保证产品在电缆燃烧时防火迅速地的形成坚硬、密室的陶瓷状隔热隔氧隔温；具有优良的耐火性能，可大大延缓因为火灾等突发事故对铁路电力系统的破坏。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路工程用单相交流防火高压电缆的制造方法
本专利技术涉及一种电缆制造方法，具体为一种铁路工程用单相交流防火高压电缆的制造方法，属于电缆

技术介绍
铁路工程是由电力机车或动车组这两种铁路列车为主，所运行的铁路，随着近几年我国电气化铁路的快速发展，27.5kV电气化铁路作为电气化铁路发展中必不可少的产品，市场需求量不断增加。且建设标准也进一步提高，客观上需要采用大量的27.5kV电气化铁道专用电缆，一方面由于27.5kVGIS开关柜的使用需要电缆进出线，另一方面，电缆进出线在节省占地、布置美观方面比架空线更具优势。但是目前市场上的该类电缆主要以强调产品的低烟无卤阻燃特性，阻燃电缆仅能使燃烧局限于一定范围内，在实际发生火灾时电缆燃烧时不能通电，重要场合一旦火灾，其人员疏散，通道照明，防火报警装置，自动消防设施以及其他应急设备，都要求再火灾发生时电缆能保持在规定时间内的正常通电，因此，电气化铁路耐火电缆应运而生。国知局于2017年11月24日公开了一件公开号为CN107393650A，名称为“一种电气化铁路单相铜芯阻燃耐火防水电缆”的专利技术专利，该专利技术公开了一种电气化铁路单相铜芯阻燃耐火防水电缆，它包括电缆本体，所述电缆本体由内到外依次包括铜芯紧压导体、半导电绝缘内屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、半导电绝缘外屏蔽层、半导电阻水带绕包层、铜丝疏绕屏蔽层、铜带绕包屏蔽层、玻纤带绕包层、隔氧层、铝套、外护套。但是该技术方案突出的缺陷是半导电绝缘外屏蔽层外采用半导电阻水带，虽然具有纵向阻水性能，但是经过试验验证电缆在供火条件下，绝缘熔融膨胀，半导电阻水带绕包张力使绝缘电场不均匀，金属屏蔽层的铜丝嵌入绝缘，而导致短路击穿。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决问题而提供一种铁路工程用单相交流防火高压电缆的制造方法；通过实践耐火试验条件下论证电缆运行时绝缘的变化程度以及剖析造成短路击穿的原因。通过结构上的独特设计，充分考虑高压电缆的电性能和耐火性能之间的关系，解决两者之间的平衡点。特别是结构上设计了独特的半导电缓冲层，具有电场缓冲和机械缓冲的作用，当电缆在高温火焰下燃烧时，绝缘层受热膨胀软化，通过在绝缘线芯表面绕包半导电缓冲带作为缓冲层设计可以减小外面分相金属屏蔽丝对软化后绝缘层的应力及机械损伤，使绝缘层在高温下完好，保证产品的正常工作和运行。同时结构上设计防火层，采用陶瓷化聚烯烃低烟无卤材料，该材料在电缆燃烧时可以迅速地形成坚硬、密室的陶瓷状隔热隔氧隔温层。在350～1600℃有焰、无焰下，不熔融、不滴落、不脱落，温度越高，时间越长，燃烧后的陶瓷状越坚硬，残余物为陶瓷无机物。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种铁路工程用单相交流防火高压电缆的制造方法，其结构包括导体；所述导体的外侧包裹有导体屏蔽层，所述导体屏蔽层的外侧包裹有绝缘层，所述绝缘层的外侧包裹有绝缘屏蔽层，所述绝缘屏蔽层的外侧包裹有半导电缓冲带，所述半导电缓冲带的外侧包裹有金属屏蔽层，所述金属屏蔽层的外侧包裹有隔氧层，所述隔氧层的外侧包裹有防火层，所述防火层的外侧包裹有绕包带，所述绕包带的外侧包裹有铠装层，所述铠装层的外侧包裹有包带，所述包带的外侧包裹有外护套；其制造方法包括以下步骤：步骤1、拉丝，电工采用高导电率的铜杆在拉线设备上经过模具拉制成不同线径的电工用圆铜线；步骤2、导体绞合，采用拉制后的电工用铜线在绞制设备上按照一定的根数、规格、绞向和节距进行绞制并紧压圆形的导体，最外层的绞合方向为左向；步骤3、三层共挤化学交联，采用挤塑机在三层共挤化学交联悬链式生产线上同时挤出半导电导体屏蔽、交联聚乙烯、半导电绝缘屏蔽并经过化学交联后形成绝缘线芯，挤塑机加工温度85～115℃，交联管道温度260～380℃，挤出速度根据导体截面大小及绝缘厚度的不同，控制在3m/min～15m/min；步骤4、缠绕半导电缓冲层，采用厚度1.0～2.0mm的半导电缓冲带重叠绕包在绝缘线芯表面；步骤5、缠绕金属屏蔽层，采用电工软圆铜线疏绕在半导电缓冲层表面，疏绕节距10倍～14倍，铜丝之间的平均间隙≤4mm。表面再采用厚度0.10mm的软铜带进行单层间隙绕包，间隙率50％～200％；步骤6、挤包隔氧层，采用氧指数在40～45的高阻燃聚烯烃隔氧料，在挤塑设备上采用半挤压式模具，1.25：1～2.0：1压缩比的螺杆挤出金属屏蔽层表面，挤出厚度2.0mm～4.0mm，加工温度控制在80℃～165℃；步骤7、挤包防火层，采用陶瓷化聚烯烃低烟无卤阻燃材料在挤塑设备上采用半挤压式模具，用低压缩比1.1：1～1.5：1、长径比为L/D≥20的普通低烟无卤螺杆挤出在隔氧层表面，挤出厚度3.0mm～5.0mm，加工温度控制在140℃～150℃；步骤8、设置绕包层，在防火层外采用经纱与纬纱均用玻纤纱混编织成的高阻燃玻璃纤维包带绕包，重叠绕包2层，搭盖率15％～20％；步骤9、金属丝装铠，采用金属丝螺旋缠绕装铠在绕包层外；步骤10、设置隔热层，在金属丝铠装外采用经纱与纬纱均用玻纤纱混编织成的高阻燃玻璃纤维包带绕包，重叠绕包3层，搭盖率15％～20％；步骤11、挤包外护套，在挤塑设备上用半挤压式模具，用压缩比为1.25：1～2.0：1的螺杆将外护套材料挤出在隔热层上形成外护套，加工温度控制在100～150℃；步骤12、性能检测，采用电缆专用检测设备对产品的电性能、机械性能、耐火性能进行检测。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤1中，所采用的模具具有多种规格，可实现对多种规格的圆形铜单丝进行拉丝，使该铁路工程用防火高压电缆的制造方法并不对圆形铜单丝的规格进行限制。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤2中，导体绞合所采用的绞制设备为叉绞机、框绞机或绞线机等。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤4中，半导电缓冲带是指在基材上均匀附着半导电胶形成半导电布，再压延或涂覆一层半导电橡胶，其中基材为平整的具有抗拉强度和耐高温性能的基布，可以是尼龙布、涤纶布或棉布；半导电胶可以是丙烯酸酯乳液、醋酸乙烯乳液、丁苯胶乳中的任意一种和导电碳黑组成的粘合剂，也可以是丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶中的任意一种和导电碳黑及溶剂组成的粘合剂；半导电橡胶是由丁基橡胶及聚异丁烯橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶中的任意一种或混合物和导电碳黑组成。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤9中，所使用的金属丝为铝丝或者非磁性的不锈钢丝，不仅可以避免涡流损耗，同时金属铠装层和金属屏蔽层同时作为牵引供电系统的短路电流的通路，可以承受更大的短路电流，提高列车的安全可靠运行，同时，又具有防鼠的功效。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤11中，外护套材料为氧指数OI≥36％的低烟无卤阻燃聚烯烃材料，该材料提高了电缆的隔氧效果，大大提高了电缆抑制火焰蔓延的能力，保证了其电缆的阻燃性。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤12中，进行检测的电性能包括但不限于20℃时导体直流电阻、工频耐压试验、局部放电试验、冲击电压试验、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路工程用单相交流防火高压电缆的制造方法，包括导体(1)；其特征在于：所述导体(1)的外侧包裹有导体屏蔽层(2)，所述导体屏蔽层(2)的外侧包裹有绝缘层(3)，所述绝缘层(3)的外侧包裹有绝缘屏蔽层(4)，所述绝缘屏蔽层(4)的外侧包裹有半导电缓冲带(5)，所述半导电缓冲带(5)的外侧包裹有金属屏蔽层(6)，所述金属屏蔽层(6)的外侧包裹有隔氧层(7)，所述隔氧层(7)的外侧包裹有防火层(8)，所述防火层(8)的外侧包裹有绕包带(9)，所述绕包带(9)的外侧包裹有铠装层(10)，所述铠装层(10)的外侧包裹有包带(11)，所述包带(11)的外侧包裹有外护套(12)；/n其制造方法包括以下步骤：/n步骤1、拉丝，电工采用高导电率的铜杆在拉线设备上经过模具拉制成不同线径的电工用圆铜线；/n步骤2、导体绞合，采用拉制后的电工用铜线在绞制设备上按照一定的根数、规格、绞向和节距进行绞制并紧压圆形的导体，最外层的绞合方向为左向；/n步骤3、三层共挤化学交联，采用挤塑机在三层共挤化学交联悬链式生产线上同时挤出半导电导体屏蔽、交联聚乙烯、半导电绝缘屏蔽并经过化学交联后形成绝缘线芯，挤塑机加工温度85～115℃，交联管道温度260～380℃，挤出速度根据导体截面大小及绝缘厚度的不同，控制在3m/min～15m/min；/n步骤4、缠绕半导电缓冲层，采用厚度1.0～2.0mm的半导电缓冲带(5)重叠绕包在绝缘线芯表面；/n步骤5、缠绕金属屏蔽层，采用电工软圆铜线疏绕在半导电缓冲层表面，疏绕节距10倍～14倍，铜丝之间的平均间隙≤4mm，表面再采用厚度0.10mm的软铜带进行单层间隙绕包，间隙率50％～200％；/n步骤6、挤包隔氧层，采用氧指数在40～45的高阻燃聚烯烃隔氧料，在挤塑设备上采用半挤压式模具，1.25：1～2.0：1压缩比的螺杆挤出金属屏蔽层表面，挤出厚度2.0mm～4.0mm，加工温度控制在80℃～165℃；/n步骤7、挤包防火层，采用陶瓷化聚烯烃低烟无卤阻燃材料在挤塑设备上采用半挤压式模具，用低压缩比1.1：1～1.5：1、长径比为L/D≥20的普通低烟无卤螺杆挤出在隔氧层表面，挤出厚度3.0mm～5.0mm，加工温度控制在140℃～150℃；/n步骤8、设置绕包层，在防火层外采用经纱与纬纱均用玻纤纱混编织成的高阻燃玻璃纤维包带绕包，重叠绕包2层，搭盖率15％～20％；/n步骤9、金属丝装铠，采用金属丝螺旋缠绕装铠在绕包层外；/n步骤10、设置隔热层，在金属丝铠装外采用经纱与纬纱均用玻纤纱混编织成的高阻燃玻璃纤维包带绕包，重叠绕包3层，搭盖率15％～20％；/n步骤11、挤包外护套，在挤塑设备上用半挤压式模具，用压缩比为1.25：1～2.0：1的螺杆将外护套材料挤出在隔热层上形成外护套，加工温度控制在100～150℃；/n步骤12、性能检测，采用电缆专用检测设备对产品的电性能、机械性能、耐火性能进行检测。/n...

【技术特征摘要】
1.一种铁路工程用单相交流防火高压电缆的制造方法，包括导体(1)；其特征在于：所述导体(1)的外侧包裹有导体屏蔽层(2)，所述导体屏蔽层(2)的外侧包裹有绝缘层(3)，所述绝缘层(3)的外侧包裹有绝缘屏蔽层(4)，所述绝缘屏蔽层(4)的外侧包裹有半导电缓冲带(5)，所述半导电缓冲带(5)的外侧包裹有金属屏蔽层(6)，所述金属屏蔽层(6)的外侧包裹有隔氧层(7)，所述隔氧层(7)的外侧包裹有防火层(8)，所述防火层(8)的外侧包裹有绕包带(9)，所述绕包带(9)的外侧包裹有铠装层(10)，所述铠装层(10)的外侧包裹有包带(11)，所述包带(11)的外侧包裹有外护套(12)；
其制造方法包括以下步骤：
步骤1、拉丝，电工采用高导电率的铜杆在拉线设备上经过模具拉制成不同线径的电工用圆铜线；
步骤2、导体绞合，采用拉制后的电工用铜线在绞制设备上按照一定的根数、规格、绞向和节距进行绞制并紧压圆形的导体，最外层的绞合方向为左向；
步骤3、三层共挤化学交联，采用挤塑机在三层共挤化学交联悬链式生产线上同时挤出半导电导体屏蔽、交联聚乙烯、半导电绝缘屏蔽并经过化学交联后形成绝缘线芯，挤塑机加工温度85～115℃，交联管道温度260～380℃，挤出速度根据导体截面大小及绝缘厚度的不同，控制在3m/min～15m/min；
步骤4、缠绕半导电缓冲层，采用厚度1.0～2.0mm的半导电缓冲带(5)重叠绕包在绝缘线芯表面；
步骤5、缠绕金属屏蔽层，采用电工软圆铜线疏绕在半导电缓冲层表面，疏绕节距10倍～14倍，铜丝之间的平均间隙≤4mm，表面再采用厚度0.10mm的软铜带进行单层间隙绕包，间隙率50％～200％；
步骤6、挤包隔氧层，采用氧指数在40～45的高阻燃聚烯烃隔氧料，在挤塑设备上采用半挤压式模具，1.25：1～2.0：1压缩比的螺杆挤出金属屏蔽层表面，挤出厚度2.0mm～4.0mm，加工温度控制在80℃～165℃；
步骤7、挤包防火层，采用陶瓷化聚烯烃低烟无卤阻燃材料在挤塑设备上采用半挤压式模具，用低压缩比1.1：1～1.5：1、长径比为L/D≥20的普通低烟无卤螺杆挤出在隔氧层表面，挤出厚度3.0mm～5.0mm，加工温度控制在140℃～150℃；
步骤8、设置绕包层，在防火层外采用经纱与纬纱均用玻纤纱混编织成的高阻燃玻璃纤维包带绕包，重叠绕包2层，搭盖率15％～20％；
步骤9、金属丝装铠，采用金属丝螺旋缠绕装铠在绕包层外；
步骤10、设置隔热层，在金属丝铠装外采用经纱与纬纱均用玻纤纱混编织成的高阻燃玻璃纤维包带绕包，重叠绕包3层，搭盖率15％～20％；
步骤11、挤包外护套，在挤塑设备上用半挤压式模具，用压缩比为1.25：1～2.0：1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄静，沈智飞，盛业武，王杨，柳宝坤，蒲桎骏，李岚彬，时东江，
申请(专利权)人：尚纬股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51