一種散熱型中壓電力電纜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種散熱型中壓電力電纜。
【背景技術(shù)】
[0002]中壓電力電纜是廣泛使用的電力電纜。電纜中的導(dǎo)體在電纜的工作過(guò)程中因其本身的電阻而成為供電系統(tǒng)中一個(gè)耗電的元件，其耗電變成熱量，是導(dǎo)體升溫。并且由于導(dǎo)體的直流電阻隨著本身的溫度呈現(xiàn)正線性，導(dǎo)體的溫度越高，其電耗越大，從而形成惡性循環(huán)。同時(shí)電纜的絕緣材料本身也由于介質(zhì)損耗而耗電、發(fā)熱，只不過(guò)與導(dǎo)體的發(fā)熱相比量很小而已。對(duì)于電纜的絕緣材料而言，因?qū)w發(fā)熱傳遞而使絕緣材料的溫度升高和絕緣材料自身發(fā)熱而導(dǎo)致的升高會(huì)導(dǎo)致絕緣材料的熱老化。因此根據(jù)絕緣材料的長(zhǎng)期熱老化性能規(guī)定了電纜的額定工作溫度，同時(shí)，根據(jù)電纜的額定工作溫度和電纜周圍的散熱條件等確定了電纜的載流量。
[0003]電纜的載流量是決定電纜運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要因素。由上述分析可知，對(duì)于一個(gè)確定的電纜規(guī)格，一般情況下提高電纜的載流量有兩個(gè)方法，即提高電纜絕緣材料的耐溫等級(jí)和改善電纜周圍的散熱條件。而提高電纜絕緣材料的耐溫等級(jí)固然可以提高電纜的載流量，但同時(shí)由于導(dǎo)體溫度的升高，電纜本身的損耗也會(huì)急劇增加，使得電纜的運(yùn)行成本提高，并且絕緣材料的耐溫等級(jí)一定伴隨著電纜成本的升高，從而部分抵消了提高載流量獲得的效益。而改善電纜周圍的散熱條件，對(duì)于電纜的運(yùn)行方而言也是一件很難實(shí)現(xiàn)的事。
[0004]眾所周知，熱量的傳遞有三種方式，即傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。這其中的傳導(dǎo)需要兩個(gè)傳遞熱量的物體有相互間的接觸，且接觸面積越大其傳導(dǎo)速度越快。對(duì)流實(shí)質(zhì)上是借助能夠流動(dòng)的媒介傳遞熱量，由于電纜內(nèi)部是個(gè)相對(duì)封閉的空間，其中的空氣很少，所以對(duì)流給熱傳遞帶來(lái)的貢獻(xiàn)及其有限。輻射是指物體以紅外線輻射的方式向外界發(fā)射出自己的能量(或者說(shuō)熱量)。所有材料都有發(fā)射紅外線的能力，材料發(fā)射紅外線的能力與材料本身的性質(zhì)有關(guān)。標(biāo)志著材料發(fā)射紅外線能力的指標(biāo)叫做發(fā)射率，在同一溫度下，發(fā)射率高的材料具有較強(qiáng)的紅外線發(fā)射能力。由于電纜的絕緣結(jié)構(gòu)首先要保證電纜的電氣性能和物理機(jī)械性能，因此要改善電纜的散熱性能，只能在電纜絕緣以外的結(jié)構(gòu)上采取措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述存在問(wèn)題，提供一種從電纜本身的角度改善電纜的散熱性能、降低導(dǎo)體的溫度、進(jìn)而降低電纜的電損耗的散熱型中壓電力電纜。
[0006]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:具有多芯絕緣線芯，每芯絕緣線芯的導(dǎo)體由內(nèi)至外依次擠包內(nèi)屏蔽層、絕緣層、外屏蔽層，每芯絕緣線芯的最外側(cè)繞包納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶，多芯絕緣線芯成纜再包覆襯層及外護(hù)套。
[0007]本實(shí)用新型，納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶的納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜的厚度為50?250納米，納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜的過(guò)渡層的厚度為25?250納米。
[0008]本實(shí)用新型，納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜的電阻率小于500 Ω.m，有利于絕緣屏蔽與鋁合金帶之間的電氣接觸，確保了鋁合金帶的等電位作用不下降。
[0009]本實(shí)用新型，具有以下積極效果:采用納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶，對(duì)電纜的制造成本幾乎沒(méi)有影響，但解決了普通電纜因屏蔽銅帶氧化而使得其屏蔽作用下降的問(wèn)題，降低電纜在運(yùn)行中的電耗，使電纜在使用過(guò)程中產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0010]本實(shí)用新型，具有從電纜本身的角度改善電纜的散熱性能、降低導(dǎo)體的溫度、進(jìn)而降低電纜的電損耗的優(yōu)點(diǎn)。
[0011]下面實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖
[0013]圖中，1、導(dǎo)體；2、內(nèi)屏蔽層；3、絕緣層；4、外屏蔽層；5、納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶；6、襯層；7、外護(hù)套。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參照?qǐng)D1，本實(shí)施例是一種散熱型中壓電力電纜，具有多芯絕緣線芯，每芯絕緣線芯的導(dǎo)體I由內(nèi)至外依次擠包內(nèi)屏蔽層2、絕緣層3、外屏蔽層4，每芯絕緣線芯的最外側(cè)繞包納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶5，多芯絕緣線芯成纜再包覆襯層6及外護(hù)套7 ;納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶的納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜的厚度為50?250納米，納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜的過(guò)渡層的厚度為25?250納米；納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜的電阻率小于500 Ω.m0
[0015]本實(shí)用新型，在不改變電纜擠出結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用帶有納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶的方式，提高絕緣線芯的散熱能力，使電纜的整體散熱能力有所提高，從而降低電纜的電能損耗。
[0016]銅的導(dǎo)熱率400W/m.k，是非常好的導(dǎo)熱金屬，本實(shí)用新型使用鋁合金的導(dǎo)熱率180ff/m.ko銅的比熱容為390J/kg.°C，本實(shí)用新型使用鋁合金的比熱容為890J/kg.°C。單位體積銅的存熱能力為3471J/cm3.°C，本實(shí)用新型使用鋁合金的單位體積存熱能力為2376J/cm3.°C。僅從導(dǎo)熱率分析，銅的導(dǎo)熱優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)大于鋁合金，但是影響熱傳遞速率還有一個(gè)更為重要的因素:溫差。一個(gè)常識(shí)性的知識(shí)是溫差越大的兩個(gè)物體，其熱交換的速率越快。在電力電纜這個(gè)特殊的環(huán)境下，由于在電纜成纜時(shí)要在絕緣線芯外面包覆很多導(dǎo)熱性很差的，甚至有些是可以作為保溫材料使用的材料，因此導(dǎo)熱率僅代表了金屬屏蔽從絕緣屏蔽層吸收熱量的速率(不考慮溫差的影響)，至于整個(gè)電纜的降溫效果更重要的是依賴金屬屏蔽向其外部結(jié)構(gòu)傳遞熱量的能力，即材料的散熱能力。因此需要綜合比較各種因素才能判斷電纜的金屬屏蔽層使用銅帶還是納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶更有利于電纜散熱。
[0017]從前述的數(shù)據(jù)可知，單位體積銅的存熱能力為3471J/cm3.°C，本實(shí)用新型使用鋁合金的單位體積存熱能力為2376J/cm3.°C。這意味著雖然鋁合金的導(dǎo)熱率低于銅，但其降低1°C需要散發(fā)的熱量只有銅的三分之二，也就是說(shuō)在絕緣屏蔽層的溫度和成纜結(jié)構(gòu)外的散熱條件完全一致的情況下，納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶與絕緣屏蔽層有更大的溫差，更容易使熱量傳導(dǎo)給納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶，因而有更高的散熱效率。
[0018]同時(shí)由于銅帶是以自身搭蓋的方式繞包在絕緣線芯上，其與絕緣線芯實(shí)際的接觸面積遠(yuǎn)小于絕緣線芯的表面積，從而在一定程度上影響了從絕緣線芯吸收熱量的效率；并且經(jīng)測(cè)量電纜屏蔽使用的銅帶在30°C?80 °C的電纜工作溫度范圍內(nèi)，其紅外線發(fā)射率只有0.44?0.46，其通過(guò)發(fā)射紅外線向外部散熱的能力較差。由于電纜成纜時(shí)要在絕緣線芯外面包覆很多導(dǎo)熱性很差的，甚至有些是可以作為保溫材料使用的材料，因此電纜通過(guò)銅帶對(duì)外傳導(dǎo)熱量的效果很差，在相當(dāng)程度上依賴輻射方式向外散熱。
[0019]而本實(shí)用新型的納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶的綜合導(dǎo)熱率可以達(dá)到800ff/m.k甚至更高，與普通銅帶相比，在同樣的接觸面積下，其導(dǎo)熱能力提高至少一倍，有利于屏蔽銅帶從絕緣屏蔽層吸收熱量。并且納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜在30°C?80°C的電纜工作溫度范圍內(nèi)，其紅外線發(fā)射率達(dá)到0.68?0.70，鋁合金的紅外線發(fā)射率與銅大致相當(dāng)，所以納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜鋁合金帶具有比較高的輻射熱量的能力，。雖然其向外部傳導(dǎo)熱量的通道與普通銅帶一樣不夠暢通，但納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶能夠更高效地將自身的熱量通過(guò)輻射的方式向外部發(fā)送，從而提高了熱傳遞的效率，有效地起到了給電纜導(dǎo)體降溫的作用。
[0020]本實(shí)用新型使用的納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶，其納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜及其過(guò)渡層的厚度為50?500納米，其電阻率與電纜絕緣半導(dǎo)電屏蔽層的電阻率相當(dāng)；雖然因?yàn)殡娦阅艿脑蜾X合金帶的厚度要稍大于銅帶，但也基本不會(huì)影響電纜的結(jié)構(gòu)尺寸。由于類金剛石膜的硬度很大，所以，在加工過(guò)程中不會(huì)因摩擦等原因?qū)е录{米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶失去其功效。尤其是類金剛石膜具有的優(yōu)異的防腐性能，能夠保護(hù)銅帶不會(huì)產(chǎn)生氧化，解決了普通電力電纜因銅帶氧化而使其功能下降的問(wèn)題。這一優(yōu)點(diǎn)也可以用來(lái)完全去除目前為了防止銅帶氧化而在絕緣屏蔽料中添加的抗氧化劑，降低電纜的成本。
[0021]由于納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶能夠高效地給電纜的導(dǎo)體和絕緣降溫，所以與普通的銅帶屏蔽相比在同樣的工作電流和散熱條件下，導(dǎo)體和絕緣有更低的溫度因而也就有了更低的電損耗；在同樣的工作溫度下，電纜可以傳輸更大的電流。因而在電纜的使用過(guò)程中產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種散熱型中壓電力電纜，具有多芯絕緣線芯，其特征在于:每芯絕緣線芯的導(dǎo)體(O由內(nèi)至外依次擠包內(nèi)屏蔽層(2)、絕緣層(3)、外屏蔽層(4)，每芯絕緣線芯的最外側(cè)繞包納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶(5)，多芯絕緣線芯成纜再包覆襯層(6)及外護(hù)套⑴。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱型中壓電力電纜，其特征在于:所述納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶的納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜的厚度為50?250納米，納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜的過(guò)渡層的厚度為25?250納米。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱型中壓電力電纜，其特征在于:所述納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜的電阻率小于500 Ω.m。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種散熱型中壓電力電纜，具有多芯絕緣線芯，每芯絕緣線芯的導(dǎo)體由內(nèi)至外依次擠包內(nèi)屏蔽層、絕緣層、外屏蔽層，每芯絕緣線芯的最外側(cè)繞包納米級(jí)半導(dǎo)電類金剛石膜屏蔽鋁合金帶，多芯絕緣線芯成纜再包覆襯層及外護(hù)套。具有從電纜本身的角度改善電纜的散熱性能、降低導(dǎo)體的溫度、進(jìn)而降低電纜的電損耗的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01B7/42, H01B9/02
【公開(kāi)號(hào)】CN204834150
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520672630
【發(fā)明人】張立國(guó)
【申請(qǐng)人】廣東吉青電纜實(shí)業(yè)有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月31日