[发明专利]纳米石墨烯低压电力电缆及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低压电力电缆及其制造方法的改进，具体地说是一种纳米石墨烯低压电力电缆及其制造方法。

背景技术

导电性能是权衡电线电缆质量的一大关键，目前现有技术典型的电缆，由导体1、绝缘层2、包带层3和外护套层4构成，如图1所示，导体1和包覆在导体1外的绝缘层2组成一组绝缘线芯，由包带层3将两组以上的绝缘线芯包住，在包带层3外再挤出外护套层4。由于这种电缆结构不利于导体材料充分发挥作用，靠成材料的浪费。石墨烯具有导电性极强的优秀特性，是能隙为零的半导体，电子的运动速度能到达光速的1/300，远超其他金属导体或半导体的运动速度。常温下其载流子迁移率最高，它的电阻率约10^-6Ω·cm，比铜或银更低，为目前世界上电阻率最小的材料。正是由于石墨烯具有导电性优良等特性，故若被应用于电缆导体中可以增加相同导体的导电量。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种具有纳米石墨烯层，降低电缆的制造成本，提高电缆的载流量，降低电缆自身截面面积，自身重量较轻的纳米石墨烯低压电力电缆。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案：该纳米石墨烯低压电力电缆，包括导体、绝缘层和外护套层，导体由多根铜丝或铝丝沿长度方向绞合形成，其特征在于：所述导体外包覆设有纳米石墨烯层，在纳米石墨烯层外包覆有绝缘层，构成一根绝缘线芯；在绝缘线芯的外侧包覆设有外护套层。

所述的绝缘线芯设有2—6根，在所有的绝缘线芯的外侧设有包带层，构成缆芯；缆芯外包覆有外护套层。

所述导体与长度方向垂直的截面的外缘为圆形、扇形或瓦形。

所述的纳米石墨烯层采用静电粉末喷涂制成，厚度为5～30μm。

本发明的另一个目的在于提供一种上述的纳米石墨烯低压电力电缆的制造方法，其采用静电涂覆纳米石墨烯层，从而降低电缆的制造成本，提高电缆的载流量。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案：该纳米石墨烯低压电力电缆的制作方法，包括拉丝、绞制导体、挤塑绝缘层成绝缘线芯、缠绕包带层成缆芯和挤出外护套层，其特征在于：

步骤（1）、拉丝并绞制导体：采用符合GB/T3952或GB/T3954标准的铜杆或铝杆，按现有技术拉制成直径Φ1.5～Φ4mm的单丝；将多根单丝在框绞机上绞制，得到绞合的导体，绞制时导体出线速度为4.5～60m/min，气动碟式控制放线张力，大小可调，张力范围250～3000N，导体的最外层节距为导体直径的13～15倍,次外层节距为导体直径的17～19倍，内层节距为导体直径的19～22倍，导体外径偏差为+0.2mm—0mm；

步骤（2）、静电涂覆纳米石墨烯层：将纳米石墨烯粉末装入粉桶内，占粉桶容积的三分之二，调整粉桶内的沸腾气压在0.05～0.08Mpa，调整供粉气压0.08～0.12Mpa，使供粉量在80～150g/min之间，纳米石墨烯粉末在压缩空气作用下均匀雾化，喷室内设有4～50KV高压静电，当导体穿过喷室时，用喷枪对导体进行喷涂，纳米石墨烯粉末在高压电场的作用下均匀地吸附于导体表面，喷枪喷头与导体的的距离应保持在100～180mm之间，生产速度为1～15米/秒，涂覆纳米石墨烯层5的厚度为5～30μm；

步骤（3）、挤制绝缘层：用挤塑机在导体外挤制绝缘层，挤塑机机身加热段分为六段，第一段至第六段的工作温度分别为165℃、170℃、180℃、195℃、200℃、200℃，机头温度为190℃；挤出前将绝缘料直接在70～80℃温度下干燥不小于6小时，熔融态经过40目和80目滤网过滤，挤出量150kg/h，制成绝缘线芯；

步骤（4）、缠绕包带层制成缆芯：将2—6根绝缘线芯按顺时针方向排列，缠绕包带层，包带的重叠宽度应控制在包带宽度的15～30%之间，制成缆芯；

步骤（5）、挤出外护套层：用挤塑机在缆芯外侧挤出外护套层，挤塑机机身加热段分为六段，第一段至第六段的工作温度分别为145℃、155℃、155℃、165℃、165℃、175℃，机头温度为165℃；挤出前将护套料在70～80℃温度下干燥不小于4小时，熔融态经1～2层40目过滤网过滤，挤出量260kg/h，制成外护套层，从而最终得到纳米石墨烯低压电力电缆。

本发明的有益效果在于：本发明与现有技术相比，通过利用集肤效应及纳米石墨烯的高导电率，使电缆导体截面减少了15～30%，载流量可提高5%，大大降低了生产成本，提高了传导性能，并且减轻了电缆自身重量，易于安装。

附图说明

图1为现有技术中的电缆截面结构放大示意图。