CN104392780B - 中压27.5kV轨道交通电缆及其脱气方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中压27.5kV轨道交通电缆及其脱气方法，旨在提供一种不仅可有效降低电缆因故障出现过电流过大，而损坏电缆，而且可有效的去除电缆内的副产物气体，改善介电性能的电缆及其脱气方法。该电缆自内而外依次包括导体，导体屏蔽层，绝缘层，绝缘屏蔽层，半导电缓冲阻水带层，铜丝屏蔽层，内护套，铝丝铠装及外护套。铜丝屏蔽层由若干周向均布的铜丝构成。铝丝铠装由若干周向均布的铝丝构成，并且铜丝屏蔽层的横截面积和铝丝铠装的横截面积之和与导体的横截面积的比值为0.8至1.2之间。

Description

中压27.5kV轨道交通电缆及其脱气方法

技术领域

本发明涉及电缆领域，具体涉及一种中压27.5kV轨道交通电缆及其脱气方法。

背景技术

出于轨道交通电缆使用环境考虑，在机车驶入和驶出某一电臂时，瞬间负荷电流增大和下降；当区段出现多辆机车频繁驶过时，会出现短时或者周期性的过负荷情况，这样的使用环境会对电缆本身导体容量和金属屏蔽的容量有很高的要求。目前的轨道交通27.5kV电力电缆的金属屏蔽层大多采用金属带屏蔽结构，金属带屏蔽结构的缺点在于其带材截面小，在短路电流较大的时候不能够完全消化，致使该段线路过载，损坏电缆，甚至出现起火瘫痪的问题。

例如，中国专利公开号CN202871378U，公开日2013年4月10日，发明创造的名称为轨道交通用电缆，包括三组线芯，在三组线芯外侧依次设置阻水带绕包层、铝塑复合带纵包层、无卤聚烯烃内护层、铜带铠装层、第一阻燃包带层和环保型聚合物外护层。该申请案的轨道交通用电缆的金属屏蔽层同样采用金属带屏蔽结构，其同样存在上述不足。

另一方面，轨道交通27.5kV电力电缆在交联的生产过程中绝缘、导体屏蔽及绝缘屏蔽中会出现大量的副产物气体，而由于27.5kV轨道交通电缆绝缘厚度较厚，副产物气体（如异丙苯醇、甲烷、水、苯乙酮等）在生产过程中不能及时从绝缘线芯中排出而含量较高，这些本身极性相反的气体存在绝缘中会对极大的影响电缆的介电性能、使用寿命。另外因为电缆绝缘线芯内含有气体对已运行的电缆会造成电缆接头附件与电缆连接部分出现滑移而脱落，使电缆出现故障等。因而，目前的轨道交通27.5kV电力电缆在电缆制作完成后，需要经过脱气工艺去除电缆内的气体。目前的电缆脱气工艺通常是直接将电缆放置到加热室内进行加热，并保温一段时间，从而去除电缆内的部分气体。目前的这种电缆脱气工艺虽然能够去除电缆内的部分副产物气体；但在脱气后电缆内部仍旧存在部分副产物气体，脱气效果不佳；并且即使将脱气时间延长，其脱气的效果依旧不明显。

例如，中国专利公开号CN102426885A，公开日2012年4月25日，发明创造的名称为，该申请案公开了一种柔性直流输电电缆脱气的方法，包含如下步骤：步骤1：将电缆线芯均匀地卷绕在电缆盘上，形成若干层线芯圈；步骤2：将所述的电缆盘放入密闭容器中；步骤3：在所述的密闭容器中放入加热装置和测温装置；步骤4：开启所述的加热装置和测温装置，对密闭容器中的空气进行加热；步骤5：关闭所述的加热装置和测温装置，取出所述的电缆线芯。

发明内容

本发明的第一目的是为了克服现有技术中的电缆在短路电流较大的时候不能够完全消化，致使该段线路过载，损坏电缆，甚至出现起火瘫痪的问题，提供一种可以有效降低电缆因故障出现过电流过大，而损坏电缆、致电网瘫痪的风险，并延长电缆在恶劣情况使用寿命的中压27.5kV轨道交通电缆。

本发明的另一目的是为了克服现有技术中的电缆脱气工艺的脱气效果不佳，不能有效的去除电缆内的副产物气体，影响电缆的介电性能及使用寿命的问题；提供一种能够有效的去除电缆内的副产物气体，改善介电性能，有效降低因电树放电出现击穿的可能性，延长电缆运行使用寿命的中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法。

本发明的技术方案是：

一种中压27.5kV轨道交通电缆，该电缆自内而外依次包括导体，导体屏蔽层，绝缘层，绝缘屏蔽层，半导电缓冲阻水带层，铜丝屏蔽层，内护套，铝丝铠装及外护套，所述铜丝屏蔽层由若干周向均布的铜丝构成，所述铝丝铠装由若干周向均布的铝丝构成，并且铜丝屏蔽层的横截面积和铝丝铠装的横截面积之和与导体的横截面积的比值为0.8至1.2之间。

本方案电缆单独采用导电能力强的铜丝屏蔽加铝丝铠装结构，由于电缆故障时电流较大，此时的电流完全是通过金属屏蔽层和铠装层进行传导瞬时短路电流；而本方案铜丝屏蔽层的横截面积和铝丝铠装的横截面积之和与导体的横截面积的比值为0.8至1.2之间，相当于导体本身截面（铜丝屏蔽的铜丝截面远大于铜带截面，铝丝铠装的铝丝截面大，且铝丝导电性能佳），因而本方案电缆的结构完全可以胜任因出现过电流过大而损坏电缆、致电网瘫痪的问题，延长电缆在恶劣情况使用寿命。

作为优选，外护套为防鼠型低烟无卤外护套，所述内护套为低烟无卤内护套。本方案外护套采用防鼠型低烟无卤外护套，其配合抗机械能力强的铝丝铠装结构可以有效地防止老鼠啃咬及机械应力破坏。

另一方面，电缆的内外护套为低烟无卤内、外护套，而铜丝屏蔽扎带及铠装扎带为内低烟无卤带及外低烟无卤玻璃丝布带，此种组合结构设计在失火的情况下，可以有效地阻止燃烧的继续，而燃烧释放的烟不含有有毒气体，为生命的营救赢得宝贵的时间。

作为优选，铜丝屏蔽层外、位于铜丝屏蔽层与内护套之间自内而外逐层绕包有铜带扎带及内低烟无卤带。

作为优选，铝丝铠装外、位于铝丝铠装与外护套之间绕包有外低烟无卤玻璃丝布带。

作为优选，铜丝屏蔽层的横截面积和铝丝铠装的横截面积之和与导体的横截面积的比值为0.9。

作为优选，绝缘层为交联聚乙烯绝缘层。

一种中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法，包括加热室及设置在加热室内的加热装置及测温装置；脱气方法依次包括以下步骤：

A：将电缆放入加热室内；接着开启加热室内的加热装置及测温装置对加热室进行加热，将各加热室内的室温加热至60-75℃之间，并在60-75℃的室温内保温70至75小时；B：关闭加热室内的加热装置，使加热室内的电缆随加热室一同冷却；C：取出电缆。

一种中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法，包括并排设置的第一加热室，第二加热室，第三加热室，第四加热室及第五加热室，并且相邻两加热室之间通过穿线通道相连通，所述第一加热室，第二加热室，第三加热室，第四加热室及第五加热室内分别设有加热装置及测温装置；脱气方法依次包括以下步骤：

A：将同一根电缆依次穿过第一加热室、第二加热室、第三加热室、第四加热室及第五加热室，同一根电缆的一端位于第一加热室，另一端位于第五加热室，并且同一根电缆分布在第一加热室、第二加热室、第三加热室、第四加热室及第五加热室内的电缆长度相同；

B：同时开启各加热室内的加热装置及测温装置对各加热室进行加热，将各加热室内的室温加热至60-70℃之间，并在60-70℃的室温内保温t1小时；

C：先关闭第三加热室内的加热装置，使第三加热室内的电缆在第三加热室内自然冷却；

D：接着同时关闭第二及第四加热室内的加热装置，使第二及第四加热室内的电缆在第二及第四加热室内自然冷却；

E：再接着同时关闭第一及第五加热室内的加热装置，使第一及第五加热室内的电缆在第一及第五加热室内自然冷却；

B1：同时开启各加热室内的加热装置及测温装置对各加热室进行加热，将各加热室内的室温加热至70-75℃之间，并在70-75℃的室温内保温t2小时；

C1：关闭第三加热室内的加热装置，使第三加热室内的电缆在第三加热室内自然冷却；

D1：同时关闭第二及第四加热室内的加热装置，使第二及第四加热室内的电缆在第二及第四加热室内自然冷却；

E1：同时关闭第一及第五加热室内的加热装置，使第一及第五加热室内的电缆在第一及第五加热室内自然冷却；

B2：同时开启各加热室内的加热装置及测温装置对各加热室进行加热，将各加热室内的室温加热至65-75℃之间，并在65-75℃的室温内保温t3小时；

B3：同时关闭第一、第二、第三、第四及第五加热室内的加热装置，使第一、第二、第三、第四及第五加热室内的电缆随加热室一同冷却；

B4：取出电缆。

本方案的中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法：

先通过B步骤中加热各加热室内的电缆，来去除电缆中的副产物残余气体；

接着：通过C步骤中首先关闭第三加热室内的加热装置，使第三加热室内的电缆在第三加热室内自然冷却；而由于同一根电缆分布在第一加热室、第二加热室、第三加热室、第四加热室及第五加热室内的电缆长度相同；因而第三加热室内的电缆自然冷却，也就是使该电缆的中间段首先冷却。当电缆的中间段冷却、收缩的过程中，由于第一加热室、第二加热室、第四加热室及第五加热室内的电缆仍旧处于受热膨胀的状态，这样在电缆的中间段冷却、收缩的过程中，中间段电缆内的残余气体将往电缆的两端挤出，从而进一步去除中间段电缆内的残余气体；

通过D步骤中同时关闭第二及第四加热室内的加热装置，使第二及第四加热室内的电缆在第二及第四加热室内自然冷却；这样在中间段电缆冷却、收缩后，在接着冷却与中间段相邻两段的电缆，使与中间段相邻的两段电缆冷却、收缩；而这个过程中第一加热室及第五加热室内的电缆仍旧处于受热膨胀的状态（即电缆中间处于冷却、收缩状态，而电缆两端部分处于受热膨胀的状态），这样在与中间段相邻的两段电缆冷却、收缩的过程中，与中间段相邻的两段电缆内的残余气体将往电缆的两端挤出，从而进一步去除与中间段相邻的两段电缆内的副产物残余气体；

通过E同时关闭第一及第五加热室内的加热装置，使第一及第五加热室内的电缆在第一及第五加热室内自然冷却，即使电缆的两端部分冷却、收缩；而在电缆的两端部分冷却、收缩的过程中，由于电缆中间部分处于冷却、收缩状态，这样在电缆的两端部分冷却、收缩，其内的气体将往电缆的两端挤出，从而进一步去除电缆的两端部分内的副产物残余气体；

本方案的C、D、E步骤中采用分段冷却的方式，使同一根电缆由中间段逐渐往两端冷却，从而将电缆内的残余气体由电缆的两端挤出，从而有效的去除电缆内的副产物残余气体。

再接着：本方案B1步骤中的再次采用加热各加热室内的电缆，来再一次的去除电缆中的副产物残余气体；并且本方案B1步骤中的加热温度高于B步骤中的加热温度，使电缆进一步的膨胀；

并再次通过C1、D1、E1步骤中采用与C、D、E步骤中相同的分段冷却的方式来进一步去除电缆内的副产物残余气体；

最后，本方案B2步骤中的再一次采用加热各加热室内的电缆，来再一次的去除电缆中的副产物残余气体；然后随加热室一通冷却整根电缆，直至冷却至室温，将电缆取出完成电缆的脱气过程。

通过试验（硅油试验）观察经本方案的电缆脱气方法脱气后的电缆内的副产物残余气体残留情况，试验中无可检测出的副产物残余气体残留。本方案的电缆脱气方法能够有效的去除电缆内的副产物气体，改善介电性能，有效降低因电树放电出现击穿的可能性，延长电缆运行使用寿命。

作为优选，t1为28至30小时，所述C步骤中的冷却时间为0.5小时，D步骤中的冷却时间为1小时，E步骤中的冷却时间为2小时；

所述t2为18至20小时，所述C1步骤中的冷却时间为0.5小时，D1步骤中的冷却时间为1小时，E1步骤中的冷却时间为2小时；

所述t3为13至15小时。

本发明的有益效果是：

其一，可以有效降低电缆因故障出现过电流过大，而损坏电缆、致电网瘫痪的风险，并延长电缆在恶劣情况使用寿命。

其二，能够有效的去除电缆内的副产物气体，改善介电性能，有效降低因电树放电出现击穿的可能性，延长电缆运行使用寿命。

附图说明

图1是本发明的实施例1中的中压27.5kV轨道交通电缆的一种结构示意图。

图2是本发明的实施例3中的中压27.5kV轨道交通电缆在脱气过程中的一种结构示意图。

图中：导体1，导体屏蔽层2，绝缘层3，绝缘屏蔽层4，半导电缓冲阻水带层5，铜丝屏蔽层6，铜带扎带7，内低烟无卤带8，内护套9，铝丝铠装10，外低烟无卤玻璃丝布带11，外护套12，第一加热室13，第二加热室14，第三加热室15，第四加热室16，第五加热室17，穿线通道18。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：如图1所示，一种中压27.5kV轨道交通电缆，该电缆自内而外依次包括导体1，导体屏蔽层2，绝缘层3，绝缘屏蔽层4，半导电缓冲阻水带层5，铜丝屏蔽层6，内护套9，铝丝铠装10及外护套12。铜丝屏蔽层外、位于铜丝屏蔽层与内护套之间自内而外逐层绕包有铜带扎带7及内低烟无卤带8。铝丝铠装外、位于铝丝铠装与外护套之间绕包有外低烟无卤玻璃丝布带11。绝缘层为交联聚乙烯绝缘层。外护套为防鼠型低烟无卤外护套。内护套为低烟无卤内护套。

铜丝屏蔽层由若干周向均布的铜丝构成。铝丝铠装由若干周向均布的铝丝构成。铜丝屏蔽层的横截面积和铝丝铠装的横截面积之和与导体的横截面积的比值为0.8至1.2之间，本实施例中，铜丝屏蔽层的横截面积和铝丝铠装的横截面积之和与导体的横截面积的比值为0.9。

本发明的电缆单独采用导电能力强的铜丝屏蔽加铝丝铠装结构，并且铜丝屏蔽层的横截面积和铝丝铠装的横截面积之和与导体的横截面积的比值为0.8至1.2之间，相当于导体本身截面；因而本方案电缆的结构完全可以胜任因出现过电流过大而损坏电缆、致电网瘫痪的问题，延长电缆在恶劣情况使用寿命。

实施例2：一种中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法，包括加热室及设置在加热室内的加热装置及测温装置。脱气方法依次包括以下步骤：

A：将电缆放入加热室内；接着开启加热室内的加热装置及测温装置对加热室进行加热，将各加热室内的室温加热至60-75℃之间，并在60-75℃的室温内保温70至75小时；

B：关闭加热室内的加热装置，使加热室内的电缆随加热室一同冷却；

C：取出电缆。

实施例3：一种中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法，包括并排设置的第一加热室13，第二加热室14，第三加热室15，第四加热室16及第五加热室17，并且相邻两加热室之间通过穿线通道18相连通。第一加热室，第二加热室，第三加热室，第四加热室及第五加热室中的相邻两加热室相紧密贴合。第一加热室，第二加热室，第三加热室，第四加热室及第五加热室内分别设有加热装置及测温装置。脱气方法依次包括以下步骤：

A：将同一根电缆依次穿过第一加热室、第二加热室、第三加热室、第四加热室及第五加热室。同一根电缆的一端位于第一加热室，另一端位于第五加热室，并且同一根电缆分布在第一加热室、第二加热室、第三加热室、第四加热室及第五加热室内的电缆长度相同。

B：同时开启各加热室内的加热装置及测温装置对各加热室进行加热，将各加热室内的室温加热至60-70℃之间，并在60-70℃的室温内保温t1小时。t1为28至30小时。

C：先关闭第三加热室内的加热装置，使第三加热室内的电缆在第三加热室内自然冷却；该步骤中的冷却时间为0.5小时。

D：接着同时关闭第二及第四加热室内的加热装置，使第二及第四加热室内的电缆在第二及第四加热室内自然冷却；该步骤中的冷却时间为1小时。

E：再接着同时关闭第一及第五加热室内的加热装置，使第一及第五加热室内的电缆在第一及第五加热室内自然冷却；该步骤中的冷却时间为2小时。

B1：同时开启各加热室内的加热装置及测温装置对各加热室进行加热，将各加热室内的室温加热至70-75℃之间，并在70-75℃的室温内保温t2小时。t2为18至20小时。

C1：关闭第三加热室内的加热装置，使第三加热室内的电缆在第三加热室内自然冷却；该步骤中的冷却时间为0.5小时。

D1：同时关闭第二及第四加热室内的加热装置，使第二及第四加热室内的电缆在第二及第四加热室内自然冷却；该步骤中的冷却时间为1小时.

E1：同时关闭第一及第五加热室内的加热装置，使第一及第五加热室内的电缆在第一及第五加热室内自然冷却；该步骤中的冷却时间为2小时.

B2：同时开启各加热室内的加热装置及测温装置对各加热室进行加热，将各加热室内的室温加热至65-75℃之间，并在65-75℃的室温内保温t3小时；t3为13至15小时。

B3：同时关闭第一、第二、第三、第四及第五加热室内的加热装置，使第一、第二、第三、第四及第五加热室内的电缆随加热室一同冷却（冷却至室温）；

B4：取出电缆。

本实施例的中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法中：

首先，通过B步骤中加热各加热室内的电缆，来去除电缆中的副产物残余气体；

再通过C、D、E步骤中采用分段冷却的方式，使同一根电缆由中间段逐渐往两端冷却、收缩，将电缆内的残余气体由电缆的两端挤出，从而有效的去除电缆内的副产物残余气体。

接着：通过B1步骤中的再次采用加热各加热室内的电缆，再一次的去除电缆中的副产物残余气体，并使电缆进一步的膨胀；

再次通过C1、D1、E1步骤中采用与C、D、E步骤中相同的分段冷却的方式来进一步去除电缆内的副产物残余气体；

最后，通过B2步骤中的再一次采用加热各加热室内的电缆，来再一次的去除电缆中的副产物残余气体；然后随加热室一通冷却整根电缆，直至冷却至室温，将电缆取出完成电缆的脱气过程。

本实施例中的电缆经本方案的电缆脱气方法脱气后，通过试验（硅油试验）观察经电缆内的副产物残余气体残留情况，试验中无可检测出的副产物残余气体残留。

Claims (7)

1.一种中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法，其特征是，包括并排设置的第一加热室，第二加热室，第三加热室，第四加热室及第五加热室，并且相邻两加热室之间通过穿线通道相连通，所述第一加热室，第二加热室，第三加热室，第四加热室及第五加热室内分别设有加热装置及测温装置；

中压27.5kV轨道交通电缆自内而外依次包括导体（1），导体屏蔽层（2），绝缘层（3），绝缘屏蔽层（4），半导电缓冲阻水带层（5），铜丝屏蔽层（6），内护套（9），铝丝铠装及（10）外护套（12），所述铜丝屏蔽层由若干周向均布的铜丝构成，所述铝丝铠装由若干周向均布的铝丝构成，并且铜丝屏蔽层的横截面积和铝丝铠装的横截面积之和与导体的横截面积的比值为0.8至1.2之间；

脱气方法依次包括以下步骤：

A：将同一根电缆依次穿过第一加热室、第二加热室、第三加热室、第四加热室及第五加热室，同一根电缆的一端位于第一加热室，另一端位于第五加热室，并且同一根电缆分布在第一加热室、第二加热室、第三加热室、第四加热室及第五加热室内的电缆长度相同；

B：同时开启各加热室内的加热装置及测温装置对各加热室进行加热，将各加热室内的室温加热至60-70℃之间，并在60-70℃的室温内保温t1小时；

C：先关闭第三加热室内的加热装置，使第三加热室内的电缆在第三加热室内自然冷却；

D：接着同时关闭第二及第四加热室内的加热装置，使第二及第四加热室内的电缆在第二及第四加热室内自然冷却；

E：再接着同时关闭第一及第五加热室内的加热装置，使第一及第五加热室内的电缆在第一及第五加热室内自然冷却；

B1：同时开启各加热室内的加热装置及测温装置对各加热室进行加热，将各加热室内的室温加热至70-75℃之间，并在70-75℃的室温内保温t2小时；

C1：关闭第三加热室内的加热装置，使第三加热室内的电缆在第三加热室内自然冷却；

D1：同时关闭第二及第四加热室内的加热装置，使第二及第四加热室内的电缆在第二及第四加热室内自然冷却；

E1：同时关闭第一及第五加热室内的加热装置，使第一及第五加热室内的电缆在第一及第五加热室内自然冷却；

B2：同时开启各加热室内的加热装置及测温装置对各加热室进行加热，将各加热室内的室温加热至65-75℃之间，并在65-75℃的室温内保温t3小时；

B3：同时关闭第一、第二、第三、第四及第五加热室内的加热装置，使第一、第二、第三、第四及第五加热室内的电缆随加热室一同冷却；

B4：取出电缆。

2.根据权利要求1所述的中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法，其特征是，所述t1为28至30小时，所述C步骤中的冷却时间为0.5小时，D步骤中的冷却时间为1小时，E步骤中的冷却时间为2小时；

所述t2为18至20小时，所述C1步骤中的冷却时间为0.5小时，D1步骤中的冷却时间为1小时，E1步骤中的冷却时间为2小时；

所述t3为13至15小时。

3.根据权利要求1所述的中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法，其特征是，所述外护套为防鼠型低烟无卤外护套，所述内护套为低烟无卤内护套。

4.根据权利要求1所述的中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法，其特征是，所述铜丝屏蔽层外、位于铜丝屏蔽层与内护套之间自内而外逐层绕包有铜带扎带（7）及内低烟无卤带（8）。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法，其特征是，所述铝丝铠装外、位于铝丝铠装与外护套之间绕包有外低烟无卤玻璃丝布带（11）。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法，其特征是，所述铜丝屏蔽层的横截面积和铝丝铠装的横截面积之和与导体的横截面积的比值为0.9。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的中压27.5kV轨道交通电缆的脱气方法，其特征是，所述绝缘层为交联聚乙烯绝缘层。