一种110kV级高压电力电缆及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种110kV级高压电力电缆，由内而外依次同心设置有：铜导体线芯、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层及超薄缓冲层；所述超薄缓冲层包括硅绝缘包覆层与所述硅绝缘包覆层内部填充的缓冲液；所述缓冲液为呈碱性的环糊精复合纳米二氧化硅粒子流体；环糊精复合纳米二氧化硅粒子流体的原料包括环糊精复合纳米二氧化硅粒子、乙二醇、pH值调节剂。本发明专利技术不仅可实现电缆的反复弯曲，尤其应用于海底电缆工程时，可用于抵抗拖拽或挤压产生的拉力或压力，防止电缆表面出现裂纹等现象，且在受到外界冲击作用时，展现出优异的能量吸收能力，表面硬度增高并呈现玻璃态现象，有效保护电缆内部出现断裂现象，抗冲击性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种110kV级高压电力电缆及其制备方法、应用
本专利技术涉及110kV电力电缆
，尤其涉及一种110kV级高压电力电缆及其制备方法、应用。
技术介绍
110kV级高压电力电缆以其载流量大、不占用地上空间、使用寿命长等优点，在电力电缆市场上占据主导地位。特别是对于中国这个世界上最大的发展中国家来说，高压电力电缆需求量巨大。海底电缆工程在海底110kV级电缆敷设登陆后需要与接入点连接，要求具有反复弯曲性、多频次布放拖拽耐冲击性，以满足深海高压传输和电流正常传导，避免海底电缆损伤，降低更换成本损失。而国外大公司在生产110kV级绝缘材料时采用专用超净PE，其罐装存储，全过程管道输送。而目前国内原料厂家又无法达到此条件，交联聚乙烯(XLPE)凭借自身优良的电性能、加工性能和较高的运行温度受到海底电缆的青睐。据统计，XLPE是世界上高压电力电缆使用最多的绝缘材料。但若将交联聚乙烯用于生产110kV级高压电力电缆时，虽然耐冲击强度高，但绝缘厚度较为厚，且硬度高，在海底存在反复弯曲困难的缺点。CN107993757A公开了一种高强度抗拉抗压电缆，采用填充管填充在电力线间，填充管中添加有胀塑性流体，在电缆受到拖拽或挤压时，利用胀塑性流体在受到较大的剪切力时会产生剪切增稠的现象，但其用于抵抗拖拽或挤压产生的拉力或压力，防止电缆变形或断芯。CN105119231A公开了用于高危行业的电缆防爆接头外壳材料，所述外壳材料从外到内包括高强度聚乙烯层、加固层、阻燃层、绝缘层、填充腔，其中所述高强度聚乙烯层包括均匀分布的管道，所述管道内填充有剪切增稠液。在受到外界冲击作用时保持电缆连接处外壳的稳定性，但其仍然存在硬度高，且无法反复弯曲的缺点。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种110kV级高压电力电缆及其制备方法、应用。本专利技术公开的一种110kV级高压电力电缆，由内而外依次同心设置有：铜导体线芯、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层及超薄缓冲层；超薄缓冲层厚度与所述110kV级高压电力电缆的半径之比为1-2：10；超薄缓冲层包括硅绝缘包覆层和缓冲液，硅绝缘包覆层内部具有环绕在绝缘屏蔽层外侧的空腔，缓冲液填充在空腔内；所述缓冲液为呈碱性的环糊精复合纳米二氧化硅粒子流体；环糊精复合纳米二氧化硅粒子流体的原料包括：粒径为50-150nm的环糊精复合纳米二氧化硅粒子、乙二醇、pH值调节剂。优选地，pH值调节剂为氢氧化钠溶液，优选为浓度为1-1.6mol/L的氢氧化钠溶液。优选地，环糊精复合纳米二氧化硅粒子、乙二醇的质量比为1-5：10-20。优选地，环糊精复合纳米二氧化硅粒子流体采用如下工艺制得：搅拌状态下将环糊精复合纳米二氧化硅粒子分散于乙二醇中，调节体系pH值为8.2-9，球磨5-10h，超声处理以去除气泡得到环糊精复合纳米二氧化硅粒子流体。优选地，环糊精复合纳米二氧化硅粒子的原料包括：氨基化二氧化硅、β-环糊精、环氧氯丙烷、KH560偶联剂、碱液、有机溶剂；其中氨基化二氧化硅、β-环糊精、环氧氯丙烷、KH560偶联剂、碱液、有机溶剂的质量比为10-20：5-10：1-5：0.1-1：10-20：30-50。优选地，碱液为浓度为0.6-1mol/L氢氧化钠溶液。优选地，氨基化二氧化硅粒径为5-100nm。优选地，制备环糊精复合纳米二氧化硅粒子的具体操作如下：将β-环糊精溶解于碱液中，加入环氧氯丙烷搅拌，终止反应，调节体系pH值为8-10，升温至50-60℃，保温至沉淀完全，过滤，洗涤，干燥，将产物分散在有机溶剂中，再加入KH560偶联剂搅拌，调节体系pH值为8.5-9.2，加入氨基化二氧化硅搅拌，洗涤，0.1-0.5μm醋酸纤维膜过滤得到环糊精复合纳米二氧化硅粒子。环糊精复合纳米二氧化硅粒子中，首先采用环氧氯丙烷活化β-环糊精，增强β-环糊精水溶性，然后接入至氨基化二氧化硅中，增强二氧化硅分散性，分散在乙二醇中，在低应变率下，由于颗粒处于边界润滑状态，可实现多次弯曲现象，在高应变率下分子链封装密度增大，可由粘流态转变为玻璃态，而在液相转变为玻璃相过程中吸收大量的能量，且储存能量过程中出现极好的硬度，在保持极高硬度的前提下，抵抗性能极为优异，且在应变力消失后，再次恢复至柔性流体状态。本专利技术公开的一种所述110kV级高压电力电缆的制备方法，包括如下步骤：铜导体线芯外由内而外依次包覆导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层，得到半成品，装入至灌胶模具中固定；将液体硅橡胶真空处理后，加入正硅酸丁酯、有机锡混合均匀，置于压注装置中，通过注嘴注入至固定有半成品的灌胶模具中，60-70℃固化后脱模，在半成品外侧形成具有空腔的硅绝缘包覆层；向硅绝缘包覆层的空腔中注入缓冲液，注入速度为30-50g/min，去除内部空气，得到110kV级高压电力电缆。优选地，液体硅橡胶的相对分子量为4000-8000；优选地，液体硅橡胶、正硅酸丁酯、有机锡的质量比为100：1-2：0.1-0.2。本专利技术还提出了一种根据110kV级高压电力电缆作为海底电缆的应用。本专利技术的技术效果如下所示：由于交联聚乙烯硬度高，弹性低，本专利技术采用液体硅橡胶作为基材，液体硅橡胶是以聚硅氧烷为主链，采用正硅酸丁酯进行扩链和交联，得到三维网状结构，在低硬度的前提下保持极好的韧性，与缓冲液复配，可在突然施加作用力时，硅绝缘包覆层弹性高，不仅不易受到破坏，而且可有效抵抗突然冲击，当撤去外部作用力时可重新快速恢复到原态，与内部的缓冲液复配，展现出优异的能量吸收能力，有效保护高压电力电缆的铜导体线芯、导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层不受破坏。而在超薄缓冲层中，纳米级环糊精复合纳米二氧化硅粒子在乙二醇中不易因团聚导致分层或沉淀，而在碱性环境中氢氧根离子可附着在环糊精复合纳米二氧化硅粒子的表面，同时表面的环糊精又进一步促使电荷更加集中，缓冲液的电荷势大大增加，有效降低二氧化硅粒子间的聚集，即使在静置90天后未出现明显的分层现象，缓冲液的稳定性高；而KH560偶联剂具有较长的碳链，与环糊精的腔体结构产生弹性效应，在二氧化硅相互碰撞挤压时有效阻止其聚集，降低二氧化硅粒子间的聚集，环糊精复合纳米二氧化硅粒子与硅绝缘包覆层具有极好的亲和性，长时间静置下，当受到高强度冲击时，可起到瞬时抗冲击作用，抗冲击性能优异。本专利技术由于适用于海底电缆工程，耐低温环境极好，即使在深层水温低，温度低于4℃的环境下，表层的超薄缓冲层不易发硬，依旧可维持其静止柔性状态，耐反复弯曲性能优异。附图说明图1为本专利技术提出的一种110kV级高压电力电缆的径向截面结构示意图。图2为本专利技术提出的一种110kV级高压电力电缆的另一径向截面结构示意图。图3为实施例5与对比例所得缓冲液的粘度-剪切速率曲线。图4为实施例5与对比例所得电缆的冲击性能测试图。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种110kV级高压电力电缆，其特征在于，由内而外依次同心设置有：铜导体线芯、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层及超薄缓冲层；/n超薄缓冲层厚度与所述110kV级高压电力电缆的半径之比为1-2：10；超薄缓冲层包括硅绝缘包覆层和缓冲液，硅绝缘包覆层内部具有环绕在绝缘屏蔽层外侧的空腔，缓冲液填充在空腔内；/n所述缓冲液为呈碱性的环糊精复合纳米二氧化硅粒子流体；环糊精复合纳米二氧化硅粒子流体的原料包括：粒径为50-150nm的环糊精复合纳米二氧化硅粒子、乙二醇、pH值调节剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种110kV级高压电力电缆，其特征在于，由内而外依次同心设置有：铜导体线芯、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层及超薄缓冲层；
超薄缓冲层厚度与所述110kV级高压电力电缆的半径之比为1-2：10；超薄缓冲层包括硅绝缘包覆层和缓冲液，硅绝缘包覆层内部具有环绕在绝缘屏蔽层外侧的空腔，缓冲液填充在空腔内；
所述缓冲液为呈碱性的环糊精复合纳米二氧化硅粒子流体；环糊精复合纳米二氧化硅粒子流体的原料包括：粒径为50-150nm的环糊精复合纳米二氧化硅粒子、乙二醇、pH值调节剂。


2.根据权利要求1所述110kV级高压电力电缆，其特征在于，pH值调节剂为氢氧化钠溶液，优选为浓度为1-1.6mol/L的氢氧化钠溶液。


3.根据权利要求1所述110kV级高压电力电缆，其特征在于，环糊精复合纳米二氧化硅粒子、乙二醇的质量比为1-5：10-20。


4.根据权利要求1-3任一项所述110kV级高压电力电缆，其特征在于，环糊精复合纳米二氧化硅粒子流体采用如下工艺制得：搅拌状态下将环糊精复合纳米二氧化硅粒子分散于乙二醇中，调节体系pH值为8.2-9，球磨5-10h，超声处理以去除气泡得到环糊精复合纳米二氧化硅粒子流体。


5.根据权利要求1-4任一项所述110kV级高压电力电缆，其特征在于，环糊精复合纳米二氧化硅粒子的原料包括：氨基化二氧化硅、β-环糊精、环氧氯丙烷、KH560偶联剂；
其中氨基化二氧化硅、β-环糊精、环氧氯丙烷、KH560偶联剂的质量比为10-20：5-10：1-5：0.1-1。

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【专利技术属性】
技术研发人员：严春兰，
申请(专利权)人：合肥必更赢科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34