一种高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆及制备方法与流程

发明实施例涉及电缆结构优化，具体涉及一种高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆及制备方法。

背景技术：

1、高原地区的海拔普遍高于3000m，自然环境恶劣，大气压低、空气稀薄，电缆绝缘表面易产生电晕放电，常规电缆极易发生绝缘击穿、爬电老化故障；紫外线辐射强度大，年紫外线辐射量是平原地区2-3倍，普通护套材料易老化开裂、粉化脱落；昼夜温差极大，极端低温可达-45℃，常规高分子材料脆性变大，低温弯折易断裂；地质条件复杂，施工敷设过程中电缆易受拉伸、挤压、弯折外力损伤。

2、目前市面上常规高原专用电缆结构设计单一，技术缺陷突出，无法适配严苛高原工况：其一，绝缘性能差：普通交联聚乙烯绝缘材料耐低气压击穿能力弱，高海拔环境下电晕现象严重，绝缘层易老化失效，使用寿命短；其二，耐候性不足：常规护套抗紫外线、耐低温性能差，长期暴晒、低温冻融后出现硬化、开裂，防水防潮能力下降，水汽侵入缆芯引发短路故障；其三，防护结构简单：缺少专用屏蔽、缓冲防护结构，风沙磨损、地质挤压易损伤缆体，且抗电磁干扰能力弱，影响电力传输稳定性；其四，力学性能差：抗拉、抗压强度低，高原复杂地形敷设时易拉伸变形、破损，施工容错率低。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明公开了一种高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆及制备方法，通过优化电缆层级结构，采用改性高分子材料，解决现有电缆高海拔电晕击穿、紫外线老化、低温脆断、机械损伤等问题；通过复合屏蔽、缓冲铠装结构，提升电缆环境适配性，降低运维更换成本，满足高原长期稳定输电需求。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明实施例公开了一种高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆，包括从内向外依次设置的缆芯、编织屏蔽层、防水层、隔离内衬层、高强度铠装层和抗紫外防腐外护套；

4、缆芯包括从内向外依次设置的导体、导体屏蔽层、改性耐候绝缘层和绝缘屏蔽层，多根所述缆芯之间填充非吸湿性耐低温填充胶；改性耐候绝缘层为改性交联聚乙烯材料，由低密度聚乙烯、交联剂、纳米氧化铝抗击穿填料、低温聚烯烃弹性体增韧剂、紫外线吸收剂及抗氧化剂共混后经辐照交联制成。

5、在本发明的一些实施方式中，所述改性交联聚乙烯材料按质量百分比计，包括以下组分：低密度聚乙烯72-78%、交联剂2-3%、纳米氧化铝抗击穿填料7-9%、低温聚烯烃弹性体增韧剂6-7%、紫外线吸收剂3-5%、抗氧化剂3-5%。

6、在本发明的一些实施方式中，导体为多股无氧镀锡铜丝绞合而成，镀锡层厚度0.02-0.05mm，绞合节距为导体外径的12-15倍。

7、在本发明的一些实施方式中，导体屏蔽层和绝缘屏蔽层均为半导电交联聚烯烃材料，导体屏蔽层的厚度为0.8-1.2mm，绝缘屏蔽层的厚度为0.6-1.0mm。

8、在本发明的一些实施方式中，编织屏蔽层采用镀锡铜丝编织，编织密度≥92%。

9、在本发明的一些实施方式中，防水层为纵包铝塑复合带，纵包重叠率≥25%，且铝箔面朝向编织屏蔽层设置。

10、在本发明的一些实施方式中，隔离内衬层由高密度聚乙烯材料挤包而成，用于隔离高强度铠装层与编织屏蔽层。

11、在本发明的一些实施方式中，高强度铠装层采用热镀锌钢带沿电缆轴向间隙绕包，间隙的宽度不大于钢带宽度的50%。

12、在本发明的一些实施方式中，抗紫外防腐外护套为改性聚烯烃材料，按质量百分比计，添加有纳米二氧化钛抗紫外填料1-2%、片状滑石粉防腐填料3-6%和耐候稳定剂3-6%。

13、本发明实施例还公开了一种高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆的制备方法，包括以下步骤：

14、将多股无氧镀锡铜丝进行绞合，制得导体，在导体上由内向外依次挤包导体屏蔽层、改性耐候绝缘层及绝缘屏蔽层，制得缆芯；

15、在缆芯的外表面编织编织屏蔽层，然后在编织屏蔽层的外表面依次纵包防水层、挤包隔离内衬层、绕包高强度铠装层，最后挤包抗紫外防腐外护套，得到电力电缆。

16、本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

17、（1）本发明的电力电缆具有高海拔抗击穿性能，通过采用改性耐候绝缘层并搭配双层半导电屏蔽结构（即导体屏蔽层与绝缘屏蔽层），有效均衡了电缆内部的电场分布，显著抑制了在低气压环境下容易发生的电晕放电现象，从而使得电缆的整体击穿强度提升了40%以上。解决了高原地区电力电缆因绝缘加速老化而导致的击穿短路技术难题，确保了电力传输的长期安全可靠。

18、（2）本发明的电力电缆能够极致耐候适配高原环境，其内外层关键材料均进行了专门的耐低温和抗紫外线改性处理。具体而言，电缆可在低至-55℃的极端严寒环境下保持正常电气与机械性能，同时其抗紫外线老化能力所对应的耐辐照度指标显著提升。得益于这些材料层面的优化，电缆在高原强紫外线、大温差等严苛条件下的使用寿命得以大幅延长，有效降低了全生命周期的更换与维护成本。

19、（3）本发明的电力电缆具备双重防水防腐防护性能，其结构设计采用了铝塑复合防水带与隔离内衬层相结合的双重防水屏障，再搭配经过防腐改性的抗紫外外护套。这一复合防护体系能够协同抵御高原地区冻土盐碱侵蚀、季节性凝露潮湿等腐蚀性环境因素，从根本上杜绝了因导体氧化、绝缘受潮或水汽渗透而引发的各类运行故障，提升了电缆的环境适应性。

20、（4）本发明的电力电缆机械防护能力强，其采用了高性能的镀锌钢带铠装结构。该结构大幅增强了电缆整体的抗拉强度、抗压能力以及耐磨性能，使其能够很好地适配高原地区崎岖不平、地质复杂的地形条件。电缆因此能够有效抵抗强风裹挟沙石的撞击、地质沉降或挤压可能造成的物理损伤，保障了线路的物理完整性与长期稳定性。

21、（5）本发明的电力电缆抗干扰输电稳定，其配备了高密度铜丝编织构成的屏蔽层。该屏蔽层能够有效隔离外部电磁场干扰和内部静电积累，显著降低了电力传输过程中的附加损耗与信号失真。这一特性对于保障高原地区光伏发电站、工矿企业以及偏远牧区等场景的供电质量与稳定性至关重要，确保了电能的高效、纯净传输。

22、（6）本发明的电力电缆施工适配性高，其整体结构设计兼顾了柔韧性与强度，具有较小的允许弯曲半径和适中的单位重量。这些特性使得电缆无论是在高原地区采用人工敷设还是借助轻型机械施工，都更为便捷高效，显著降低了在高海拔、低氧环境下进行电缆敷设的施工难度与劳动强度，同时也减少了后续运维的复杂性和综合成本。

1.一种高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆，其特征在于，包括从内向外依次设置的缆芯、编织屏蔽层、防水层、隔离内衬层、高强度铠装层和抗紫外防腐外护套；

2.如权利要求1所述的高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆，其特征在于，所述改性交联聚乙烯材料按质量百分比计，包括以下组分：低密度聚乙烯72-78%、交联剂2-3%、纳米氧化铝抗击穿填料7-9%、低温聚烯烃弹性体增韧剂6-7%、紫外线吸收剂3-5%、抗氧化剂3-5%。

3.如权利要求1所述的高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆，其特征在于，所述导体为多股无氧镀锡铜丝绞合而成，镀锡层厚度0.02-0.05mm，绞合节距为导体外径12-15倍。

4.如权利要求1所述的高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆，其特征在于，所述导体屏蔽层和所述绝缘屏蔽层均为半导电交联聚烯烃材料，所述导体屏蔽层的厚度为0.8-1.2mm，所述绝缘屏蔽层的厚度为0.6-1.0mm。

5.如权利要求1所述的高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆，其特征在于，所述编织屏蔽层采用镀锡铜丝编织，编织密度≥92%。

6.如权利要求1所述的高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆，其特征在于，所述防水层为纵包铝塑复合带，纵包重叠率≥25%，且铝箔面朝向所述编织屏蔽层设置。

7.如权利要求1所述的高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆，其特征在于，所述隔离内衬层由高密度聚乙烯材料挤包而成，用于隔离所述高强度铠装层与所述编织屏蔽层。

8.如权利要求1所述的高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆，其特征在于，所述高强度铠装层采用热镀锌钢带沿电缆轴向间隙绕包，所述间隙的宽度不大于钢带宽度的50%。

9.如权利要求1所述的高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆，其特征在于，所述抗紫外防腐外护套为改性聚烯烃材料，按质量百分比计，添加有纳米二氧化钛抗紫外填料1-2%、片状滑石粉防腐填料3-6%和耐候稳定剂3-6%。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的高原耐候抗击穿防腐蚀电力电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：