一种聚丙烯绝缘中压防水电缆及其制备工艺的制作方法

本发明主要涉及聚丙烯电缆，具体为一种聚丙烯绝缘中压防水电缆及其制备工艺。

背景技术：

1、聚丙烯电缆的聚丙烯材料一般采用水相悬浮接枝改性技术制备，较比于传统交联聚乙烯，电气性能可得到提升，运行寿命延长，不仅能够适应更大范围的工作温度，而且还能为后续负荷容量增加提供充足的裕度，有效提升了高压电缆的综合性能。同时聚丙烯绝缘电缆在服役到期后可以回收再利用，大幅降低了电缆全寿命周期碳排放量，符合电网建设及其装备的绿色低碳化发展需求，未来有望成为环保低碳可回收型电缆系统的核心装备。

2、但目前聚丙烯与交联聚乙烯对比，由于聚乙烯电缆具有更好的绝缘性能，它可以帮助防止电流泄漏和电线接触。而且，在较差的环境条件下，聚乙烯电缆能够更好地抵抗潮湿和水份；此外，聚丙烯电缆具有较差的机械强度，不易承受强力牵引或重压，而聚乙烯电缆可以承受更大的伸缩和抗压力度。故而有必要设计了一种聚丙烯绝缘中压防水电缆及其制备工艺。

技术实现思路

1、本发明技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案，主要提供了一种聚丙烯绝缘中压防水电缆及其制备工艺，用以解决上述背景技术中提出的现有聚丙烯电缆防水性能和机械强度不足的技术问题。

2、本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

3、一种聚丙烯绝缘中压防水电缆，包括由内至外依次设置的缆芯、成缆绕包防水层、总屏蔽层、防水内护层、铠装层和外护层，所述缆芯包括至少三根绞合的绝缘屏蔽线芯，且缆芯表面的间隙内填充有位于成缆绕包防水层内侧的阻水填充层，所述绝缘屏蔽线芯包括由内至外依次设置的导体、半导电内屏蔽层、聚丙烯绝缘层、半导电外屏蔽层和分屏蔽层。

4、进一步地，所述缆芯的中心处设有抗拉结构件，所述绝缘屏蔽线芯绞合式设于抗拉结构件外侧。

5、优选地，所述抗拉结构件为一根直径大于或等于3mm的凯夫拉纤维绳。

6、进一步地，所述缆芯的中心处设有柔性支撑条，所述柔性支撑条中心处开设有用于容置抗拉结构件的通孔，且柔性支撑条一侧开设有连通至通孔的划道。

7、优选地，所述阻水填充层采用膨胀型阻水填充绳；

8、和/或，所述防水内护层采用高密度聚乙烯和铝塑复合带粘接结构。

9、进一步地，所述成缆绕包防水层采用依次设置的防霉层、覆盖层和吸水层三层结构的复合带。

10、本发明还提供了上述聚丙烯绝缘中压防水电缆的制备工艺，包括：制得导体后，半导电内屏蔽层、聚丙烯绝缘层、半导电外屏蔽层采用三层共挤生产线进行制备，其中，半导电内屏蔽层对应的挤出螺杆温度采用7个分区，每个分区的温度为：

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12、聚丙烯绝缘层对应的螺杆温度设置呈阶梯化设置，具体为：

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14、半导电外屏蔽层对应的挤出螺杆温度采用7个分区，每个分区的温度为：

15、

16、制得绝缘单线。

17、进一步地，先预制抗拉结构件：采用20～30根凯夫拉纤维单丝，使用束丝机一次性绞合成股，制得凯夫拉纤维绳；

18、在绝缘屏蔽线芯制备完成后，通过盘绞机进行成缆，且成缆中心位置添加一根预制的抗拉结构件，并将至少三根绝缘屏蔽线芯绞合在抗拉结构件外侧，制得缆芯。

19、进一步地，采用挤出成型的工艺预制柔性支撑条，并将柔性支撑条一侧划开一道连通内部通孔的划道；然后将预制的抗拉结构件通过划道嵌入通孔内，并通过盘绞机进行成缆，成缆中心位置为内置有抗拉结构件的柔性支撑条，将至少三根绝缘屏蔽线芯绞合在柔性支撑条外侧，制得缆芯。

20、进一步地，制得缆芯后，在每相邻两根绝缘屏蔽线芯之间均放置阻水填充层，并整体绕包成缆绕包防水层，所述成缆绕包防水层采用防霉层、覆盖层和吸水层三层结构的复合带双层重叠绕包而成；然后在成缆绕包防水层外依次设置总屏蔽层、防水内护层、铠装层和外护层，总屏蔽层采用单层重叠绕包铜带而成，防水内护层采用高密度聚乙烯和铝塑复合带粘接结构制成，铠装层采用双层间隙绕包钢带而成，外护层采用挤包中密度聚乙烯材料制成，得到产品电缆。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

22、(1)本发明提供的电缆通过阻水填充层、成缆绕包防水层和防水内护层的设置，防水内护层采用高密度聚乙烯和铝塑复合带粘接结构，高密度聚乙烯材料本身具有很好的阻水性能，与铝塑复合带粘接后，能够有效防止水分渗透到电缆内部，保护电缆的绝缘性能；成缆绕包防水层中的覆盖层采用涤纶纤维编织层，覆盖层上表面黏合高吸水性聚丙烯酸树脂作为吸水层，形成吸水性超强的复合阻水纱，遇水能够迅速膨胀且能达到一定的膨胀高度并能形成强度较高的凝胶，防止水分侵入电缆内部；阻水填充层采用膨胀型阻水填充绳，通过遇水膨胀来达到阻水效果的，使得绝缘屏蔽线芯各个空隙密封起来，阻止水分子通过，起到对线芯密封、防水隔潮的作用。综合三种结构，通过多层防水防护，使得电缆具有突出的耐水性能。

23、(2)本发明提供的电缆中的防水内护层采用高密度聚乙烯和铝塑复合带粘接结构，二者都有较高的机械强度，这种结构可以增强电缆的抗拉、抗压性能，从而增强电缆的机械强度。

24、(3)本发明提供的电缆中的成缆绕包防水层采用防霉层、覆盖层和吸水层三层结构的复合带双层重叠绕包，在吸水层吸水发挥防水防护后，电缆内部存在潮湿区域，较易滋生霉菌，防霉层能够抑制霉菌和细菌在线芯表面的生长。覆盖层采用涤纶纤维，具有强度高、弹性高、良好的保形性和耐热性等优点，能够提高电缆的机械强度，抵抗外界物理冲击和磨损，保护内部结构不受损害。双层绕包结构增强了防水层的整体性能，即使在外层受到损伤时，内层仍能提供保护，提高了电缆的可靠性和安全性。

25、(4)本发明提供内的电缆在电缆中心处设有抗拉结构件，具有极高的抗拉强度，能够显著提高电缆在受到拉伸或悬挂时的承载能力；柔韧性较好，使得电缆在弯曲或绕行时更加灵活，不易损坏。

26、(5)本发明优化方案中在电缆中心处设有柔性支撑条，且其内部开设有用于容置抗拉结构件的通孔。柔性支撑条可以增加电缆在拉伸状态下的稳定性，减少电缆因拉伸导致的变形或损坏；柔性支撑条有助于减少电缆的振动，提高电缆的稳定性和减少因振动引起的疲劳损伤；使电缆在弯曲时更加均匀，减少内部结构的应力集中，提高电缆的弯曲寿命。即柔性支撑条可以提高抗拉伸性能，减少振动，改善弯曲性能。

27、(6)本发明提供的聚丙烯电缆的制备工艺中，优化了半导电内屏蔽层、聚丙烯绝缘层、半导电外屏蔽层采用三层共挤生产线进行制备的温度控制方案，各挤出机采用低-高-低分配的温度控制方案，可以显著改善物料的挤出稳定性，使最终定型光滑平整，并减小因重力因素对电缆绝缘偏心度的影响，使得绝缘层周圈均匀，均匀的绝缘层可以减少电缆在弯曲、拉伸等机械应力下的损伤，提高电缆的机械强度和耐久性，还能提高电气性能、减少电磁干扰、增强耐电压能力。且经过实验验证，优化的温控方案能够降低绝缘偏心度，提升抗拉强度，并保持较好的断裂伸长率、绝缘体积电阻率和优良的外观。

28、(7)本发明提供的聚丙烯电缆的制备工艺中，抗拉结构件/其和柔性支撑条在缆芯制备过程中，能够较为方便的与绝缘屏蔽线芯绞合在一起。

29、综上，本发明结构紧密，绝缘偏心度低，安全环保，制备工艺简单易行；且极大的提升了聚丙烯电缆的防水耐水、机械强度等性能。

30、以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。