技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電纜領(lǐng)域，具體是一種中空分割導(dǎo)體式列車(chē)用阻水控制電纜。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，軌道交通也經(jīng)歷了多次提速，從最初的低速火車(chē)發(fā)展到現(xiàn)在的高鐵，高鐵運(yùn)行速度很快，速度可以達(dá)到 300 ～ 400 公里每小時(shí)，而電纜是高速列車(chē)運(yùn)行必不可少的，用于高速列車(chē)的電纜必須要具備較強(qiáng)的抗沖擊能力、耐振動(dòng)、耐燃料油以及耐高溫和耐低溫的性能，如果耐油性低，則燃料油會(huì)滲透到電纜的絕緣層內(nèi)，導(dǎo)致絕緣層發(fā)生膨脹，最終導(dǎo)致絕緣層的破裂，影響其正常使用，現(xiàn)有的高速列車(chē)電纜抗沖擊性和耐油性仍需改進(jìn)。
導(dǎo)體的直流電阻是考核電纜電性能的一個(gè)重要參數(shù)。但是對(duì)于交流傳輸?shù)拇蠼孛骐娎|，由于集膚效應(yīng)的存在，導(dǎo)體中的電流密度并不是均勻分布，而是沿電纜導(dǎo)體徑向自表面到中心逐漸減小，導(dǎo)致導(dǎo)體中的載流量并不是隨電纜導(dǎo)體截面的增大而成正比例增加，而是當(dāng)導(dǎo)體直徑增大到一定程度時(shí)，集膚效應(yīng)嚴(yán)重，導(dǎo)致交流電力線(xiàn)路中導(dǎo)體產(chǎn)生損耗而發(fā)熱的有效電阻即交流電阻會(huì)明顯大于其直流電阻，外徑越大，集膚效應(yīng)就越明顯，導(dǎo)致交流電阻增加的比例也就越大，單靠增大截面也就失去了其實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。
為了最大限度地減輕因集膚效應(yīng)引起的導(dǎo)體交流電阻增大，有效地減小導(dǎo)體的損耗發(fā)熱，增加導(dǎo)體的載流量，人們不得不將大截面導(dǎo)體以不同的方式進(jìn)行分割加工成為由幾個(gè)相互絕緣的獨(dú)立部分構(gòu)成的導(dǎo)體，每個(gè)部分的外形尺寸明顯減小，以達(dá)到減小交流電阻的目的。電力電纜行業(yè)內(nèi)常把交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜銅芯導(dǎo)體做成分割導(dǎo)體，一般有四分割、五分割、六分割和七分割等幾種結(jié)構(gòu)，分割股塊也有扇形和瓦楞形等形狀，以五分割扇形股塊居多。由于單個(gè)扇形股塊的截面積只有導(dǎo)體總截面積的若干分之一，所以單個(gè)股塊的“集膚效應(yīng)”和“鄰近效應(yīng)”大大減小，從而達(dá)到了減小導(dǎo)體交流電阻的目的。如在GB/T11017和GB/Z 18890中，以800mm2作為分水嶺：800mm2以下的電纜導(dǎo)體采用常規(guī)緊壓絞合排列結(jié)構(gòu)形式；800mm2及以上的電纜導(dǎo)體采用五分割導(dǎo)體成纜絞合排列的結(jié)構(gòu)形式。這種形式包括五個(gè)大小和截面形狀均相同的銅芯股塊，由該五個(gè)銅芯股塊按一定方向扭合成纜，所述的大截面銅芯五分割導(dǎo)體還包括設(shè)置在該銅芯股塊之間、將各股塊隔離開(kāi)來(lái)的絕緣皺紋紙，以及包裹在該銅芯股塊外圍的半導(dǎo)電尼龍帶。通過(guò)將大截面銅芯導(dǎo)線(xiàn)化整為零，將原來(lái)的銅芯截面均勻分割成五個(gè)相互隔離的股塊，從而將“集膚效應(yīng)”和“臨近效應(yīng)”的不利影響降到最低限度，大大提高了導(dǎo)線(xiàn)的傳輸容量。
現(xiàn)有技術(shù)這種扇形股塊分割導(dǎo)體的方式，主要適用于中等截面800-1800mm2，具有良好的分割效果。但是對(duì)于更大截面，由于扇形高和扇形寬已大于2倍的透入深度（集膚效應(yīng)是由于場(chǎng)量在導(dǎo)體內(nèi)部的衰減形成的，場(chǎng)量在導(dǎo)體內(nèi)的衰減快慢可以用透人深度表示），因而分割效果就不再明顯。同時(shí)，這種分割導(dǎo)體的方式在生產(chǎn)過(guò)程中也存在很多難題和弊端：一是扇形導(dǎo)體股塊截面過(guò)大時(shí)，生產(chǎn)工藝難度增大，工裝模具、設(shè)備的特性要求，及導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和彎曲特性等均無(wú)法滿(mǎn)足要求；二是電力電纜常要求導(dǎo)體必須采用緊壓導(dǎo)體，以提高導(dǎo)線(xiàn)的填充系數(shù)，縮小外徑，減少導(dǎo)體間間隙，防止水分滲入；使導(dǎo)體之間連接更緊密，避免了松動(dòng)所引起的一些問(wèn)題．接觸面增大導(dǎo)電性能增強(qiáng)避免接觸不良引起的發(fā)熱電阻大等；而扇形導(dǎo)體股塊是扇形緊壓，每層的形狀不同，股塊截面過(guò)大時(shí)，緊壓的難度增加。
為了增加導(dǎo)體截面，現(xiàn)有技術(shù)一種改進(jìn)是采用中空的分割導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括支撐的螺旋管，在支撐的螺旋管外絞合四分割、五分割、六分割和七分割的瓦楞型導(dǎo)體股塊，這種結(jié)構(gòu)的中空分割導(dǎo)體支撐的螺旋管為了保證一定的強(qiáng)度往往采用金屬螺旋管（如不銹鋼螺旋管、青銅螺旋管等），不同的金屬材質(zhì)，會(huì)增加線(xiàn)路損耗，造成電場(chǎng)不均勻。即使采用相同材質(zhì)，螺旋管與分割導(dǎo)體股塊之間會(huì)也產(chǎn)生間隙，接觸不良引起發(fā)熱電阻大。而采用拉拔管或塑料等材質(zhì)的銅管等，柔軟度低，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)導(dǎo)體的柔軟度降低。
水分的侵入往往是電力電纜遭到破壞、使用壽命受到影響的主要原因。水分浸入途徑主要是從電纜的護(hù)層和電纜的端部侵入電纜，造成導(dǎo)體的氧化、腐蝕，從而影響電纜的電性能，甚至發(fā)生異常斷線(xiàn)事故；水分滲入絕緣層，在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，絕緣層會(huì)產(chǎn)生“水樹(shù)枝”，加速電纜的電老化，導(dǎo)致電纜擊穿事故，降低電纜使用壽命。為了防止水分的侵入，要求電纜各結(jié)構(gòu)之間緊密沒(méi)有間隙。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供了一種生產(chǎn)工藝難度降低，工裝模具、設(shè)備的特性要求低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，集膚效應(yīng)低，載流量大、阻水性能好、耐腐蝕、耐氧化、耐高溫、控油性好、抗腐蝕的超大截面多層導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的中空分割導(dǎo)體式列車(chē)用阻水控制電纜。
本發(fā)明所述的一種中空分割導(dǎo)體式列車(chē)用阻水控制電纜，該電纜的中心為中空層，在中空層外設(shè)有雙層的導(dǎo)體單線(xiàn)層；在導(dǎo)體單線(xiàn)層外設(shè)有多個(gè)瓦楞形導(dǎo)體股塊，每個(gè)瓦楞形導(dǎo)體股塊外設(shè)有瓦楞形阻水層；所述的每個(gè)瓦楞形導(dǎo)體股塊內(nèi)均設(shè)有圓形導(dǎo)體，每個(gè)圓形導(dǎo)體外設(shè)有圓形阻水層；所述瓦楞形阻水層之間的間隙中設(shè)有阻水填充條；所述的雙層的導(dǎo)體單線(xiàn)層，內(nèi)層由多個(gè)瓦楞形導(dǎo)體單線(xiàn)組成，外層由多個(gè)“Z”型導(dǎo)體單線(xiàn)組成；在多個(gè)瓦楞形阻水層外依次設(shè)有聚酯帶、編織鍍錫銅絲屏蔽層、無(wú)堿玻璃絲纖維帶以及阻燃聚氯乙烯外護(hù)套。
進(jìn)一步改進(jìn)，所述的瓦楞形導(dǎo)體股塊為五塊，其截面形狀大小均相同。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
1、本發(fā)明內(nèi)部自支撐的中空的“Z”型導(dǎo)體單線(xiàn)和瓦楞型導(dǎo)體單線(xiàn)雙絞合層加上中空層，使導(dǎo)體整個(gè)截面增加，滿(mǎn)足了超大截面的要求；瓦楞型導(dǎo)體股塊扇形高和扇形寬小于2倍的透入深度，各瓦楞型股塊之間及與絞合的“Z”型導(dǎo)體間單線(xiàn)均互相隔離，雖然大幅度增加了導(dǎo)體截面，分割效果仍然明顯，“集膚效應(yīng)”和“臨近效應(yīng)”的不利影響降到最低限度，大大提高了導(dǎo)線(xiàn)的傳輸容量?！癦”型導(dǎo)體單線(xiàn)是一種自支撐結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，導(dǎo)體單線(xiàn)之間沒(méi)有間隙，無(wú)需緊壓，即可滿(mǎn)足導(dǎo)體單線(xiàn)之間連接更緊密的要求。中空的自支撐結(jié)構(gòu)保證了強(qiáng)度，可以替代金屬螺旋管（如不銹鋼螺旋管、青銅螺旋管等）、拉拔的銅管或塑料等材質(zhì)的支撐管，與分割導(dǎo)體股塊之間間隙小，而且不會(huì)降低整個(gè)導(dǎo)體的柔軟度。中空結(jié)構(gòu)也最大程度利用了導(dǎo)體截面，更大幅度的降低了“集膚效應(yīng)”的不利影響。
2、本發(fā)明集合的分割扇形導(dǎo)體股塊內(nèi)周絞合 “Z”型導(dǎo)體單線(xiàn)和瓦楞型導(dǎo)體單線(xiàn)，內(nèi)部設(shè)有股塊阻水層以及阻水填充條，集合的分割扇形導(dǎo)體股塊截面達(dá)1500-2500mm2，滿(mǎn)足了超大截面的要求。
3、在每個(gè)扇形導(dǎo)體股塊內(nèi)設(shè)有圓形導(dǎo)體，增加了導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，增加了導(dǎo)體的載流量。
4、在股塊導(dǎo)體外以及集合的空隙處均設(shè)有阻水層，使得整體導(dǎo)體被阻水層保護(hù)，使得導(dǎo)體具有很強(qiáng)的阻水功能，不會(huì)因?yàn)樗纸朐斐蓪?dǎo)體的氧化、腐蝕，從而影響電纜的電性能，甚至發(fā)生異常斷線(xiàn)事故。
5、本發(fā)明采用聚酯帶，使得電纜的質(zhì)量大大減輕，并具有很好的防水效果、無(wú)毒、無(wú)異味、抗菌、抗化學(xué)藥劑、抗腐蝕性。
6、本發(fā)明設(shè)有內(nèi)外聚氯乙烯護(hù)套，使得電纜具有更好的阻燃性，控油性。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示的一種中空分割導(dǎo)體式列車(chē)用阻水控制電纜，該電纜的中心為中空層1，在中空層外設(shè)有雙層的導(dǎo)體單線(xiàn)層；在導(dǎo)體單線(xiàn)層外設(shè)有多個(gè)瓦楞形導(dǎo)體股塊4，每個(gè)瓦楞形導(dǎo)體股塊外設(shè)有瓦楞形阻水層5；所述的每個(gè)瓦楞形導(dǎo)體股塊內(nèi)均設(shè)有圓形導(dǎo)體6，每個(gè)圓形導(dǎo)體外設(shè)有圓形阻水層7；所述瓦楞形阻水層之間的間隙中設(shè)有阻水填充條8；所述的雙層的導(dǎo)體單線(xiàn)層，內(nèi)層由多個(gè)瓦楞形導(dǎo)體單線(xiàn)2組成，外層由多個(gè)“Z”型導(dǎo)體單線(xiàn)3組成；在多個(gè)瓦楞形阻水層外依次設(shè)有聚酯帶9、編織鍍錫銅絲屏蔽層10、無(wú)堿玻璃絲纖維帶11以及阻燃聚氯乙烯外護(hù)套12，構(gòu)成了整個(gè)電纜結(jié)構(gòu)。
所述的導(dǎo)體單線(xiàn)層為兩層，內(nèi)層由多個(gè)瓦楞形導(dǎo)體單線(xiàn)組成，外層由多個(gè)“Z”型導(dǎo)體單線(xiàn)組成，都是一種自支撐結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，導(dǎo)體單線(xiàn)之間沒(méi)有間隙，無(wú)需緊壓，即可滿(mǎn)足導(dǎo)體單線(xiàn)之間連接更緊密的要求；中空的自支撐結(jié)構(gòu)保證了強(qiáng)度，可以替代金屬螺旋管（如不銹鋼螺旋管、青銅螺旋管等）、拉拔的銅管或塑料等材質(zhì)的支撐管，與分割導(dǎo)體股塊之間間隙小，而且不會(huì)降低整個(gè)導(dǎo)體的柔軟度。中空結(jié)構(gòu)也最大程度利用了導(dǎo)體截面，更大幅度的降低了“集膚效應(yīng)”的不利影響。所述的集合的分割扇形導(dǎo)體股塊的截面達(dá)1500-2500mm2，使導(dǎo)體整個(gè)截面增加，滿(mǎn)足了超大截面的要求。
本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。