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2、电缆， 要解决的技术问题是降低架空绝缘电缆成 本。 本发明通过设置架空绝缘电缆用交联聚乙烯 在允许电压下不导电的材料， 导体外包覆有绝缘层， 所述绝缘层的 厚度减5-10。 在交联聚乙烯在允许电压下不导电的材料中添加有 石墨烯和氧化石墨烯， 配合辅助导热剂， 提高了 架空绝缘电缆绝缘层的导热率、 耐紫外线性能和 耐候性能， 使得绝缘层的性能更优异， 相比现 有技术的绝缘层， 架空绝缘电缆绝缘层厚度可减 薄5-10， 大大降低了架空绝缘电缆的成本， 降 低了架设电缆施工的难度。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 111524640 A 2020.08.11 CN 111524640 A 1.一种绝缘架空电缆， 其特。
3、征在于： 包括导体(1)， 所述导体(1)外包覆有绝缘层(2)， 所 述绝缘层(2)的厚度减510。 2.根据权利要求1所述的一种绝缘架空电缆， 其特征在于： 所述导体(1)外包覆有半导 电屏蔽层(3)。 3.根据权利要求2所述的所述的一种绝缘架空电缆， 其特征在于： 所述导体(1)的导热 剂为石墨烯或氧化石墨烯。 4.根据权利要求3所述的一种绝缘架空电缆， 其特征在于： 所述半导电屏蔽层(3)采用 以乙烯-醋酸乙烯共聚物为基材,加入有炭黑的半导电材料， 其电阻率不大于1000.m。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111524640 A 2 一种绝缘架空电缆 技术领域 0001 本发明涉及。
4、电缆领域， 尤其涉及一种绝缘架空电缆。 背景技术 0002 电缆， 如架空绝缘电缆， 架空绝缘电缆(电缆)主要用于城市、 农村配电网中架空敷 设， 电缆长期在室外， 容易受各种恶劣环境影响， 如紫外线、 高温、 低温等， 绝缘层容易 老化， 普通交联聚乙烯绝缘料中添加不少于2.6的炭黑， 仍不满足绝缘料耐紫外线及气候 导致老化的要求， 导致电缆使用寿命降低。 电缆只有一层绝缘层， 散热相对比其他电缆好， 因此载流量较大， 通过导体的电流也较大。 0003 由于空气中温度的变化， 在空气温度变高的情况下， 电缆散热能力降低， 在相同的 电流密度情况下导体温度会升高， 导体温度升高， 导体的直。
5、流电阻会增加， 而直流电阻增加 产生的热量会更多， 电能传输过程中导体温度升高导致的损耗约占传输电能的15左右。 降低导体温度可以减少电能的损耗， 因此降低电缆导体温度具有重要意义。 影响电缆导体 温度的重要因素是导体外的绝缘层， 而可交联聚乙烯绝缘层材料是高阻热材料， 导热系数 很低， 为0.2W/mk， 交联聚乙烯绝缘架空电缆在空气中工作， 空气温度为20， 无风环境下， 当导体温度达到90时， 电缆表面温度只有60， 从导体到电缆表面温度梯度可达 30， 散热非常不好， 导致传输电能损耗增加。 在绝缘料中添加炭黑， 使得绝缘层厚度较厚， 不仅 电缆的重量较大， 成本较高， 还增加了架设电。
6、缆施工的难度。 0004 基于此， 提供一种绝缘架空电缆。 发明内容 0005 本发明的目的就在于： 针对上述提出的问题之一， 提供一种绝缘架空电缆， 绝缘电 缆中含有石墨烯， 可应用于架空使用， 从而解决了现有架空绝缘电缆成本高等问题。 0006 为了实现上述目的， 本发明采用的技术方案是： 0007 一种绝缘架空电缆， 包括导体， 导体外包覆有绝缘层， 所述绝缘层的厚度减5 10。 0008 进一步地， 所述导体外包覆有半导电屏蔽层。 0009 进一步地， 所述导体的导热剂为石墨烯或氧化石墨烯。 0010 进一步地， 所述半导电屏蔽层采用以乙烯-醋酸乙烯共聚物为基材,加入有炭黑的 半导电材。
7、料， 其电阻率不大于1000.m。 0011 与现存技术相比， 本发明的优点在于： 0012 在交联聚乙烯绝缘材料中添加有石墨烯和氧化石墨烯， 配合辅助导热剂， 提高了 架空绝缘电缆绝缘层的导热率、 耐紫外线性能和耐候性能， 使得绝缘层的性能更加优异， 相 比现有技术的绝缘层， 架空绝缘电缆绝缘层厚度可减薄5 10， 大幅度的降低了架空绝缘电 缆的成本， 降低了架设电缆施工的难度。 说明书 1/6 页 3 CN 111524640 A 3 附图说明 0013 图1为本发明的结构示意图； 0014 图2为本发明实施例13的结构示意图； 0015 图中： 1-导体， 2-绝缘层， 3-半导电屏蔽层。 。
8、具体实施方式 0016 下面将对本发明作进一步说明。 0017 实施例1： 0018 参见图1结构所示， 一种绝缘架空电缆， 绝缘电缆为含石墨烯的架空绝缘电缆用交 联聚乙烯绝缘材料(绝缘材料)的电缆， 由以下质量份数的材料组成： 低密度聚乙烯LDPE80 90份， 线性低密度聚乙烯LLDPE1020份， 导热剂0.05 3.5份， 辅助导热剂15份， 硅烷 偶联剂0.53份,抗氧剂0.110.21份， 增塑剂0.030.15份， 引发剂0.030.15份。 0019 低密度聚乙烯LDPE是架空绝缘电缆(电缆)绝缘材料的主要成分， 具有良好的绝缘 性能， 适合的物理机械性能， LDPE分子链上有。
9、较多的短支链， 已利于接枝交联。 0020 线性低密度聚乙烯LLDPE具有良好的绝缘性能， 分子链上短支链很少， 加入可提高 材料的挤出工艺性能。 0021 导热剂为石墨烯或氧化石墨烯。 石墨烯是二维炭材料， 具有优异的导电性和导热 性， 优异的吸收紫外线性能和耐气候老化性能。 导热系数可达5000W/mk。 0022 氧化石墨烯是经化学氧化石墨粉剥离的产物， 性能与石墨烯类似， 导热系数可达 3000W/mk。 由于石墨烯或氧化石墨烯导电性优异， 在电缆绝缘材料中不能多加， 大于某一比 例会大幅度降低电缆绝缘材料的绝缘性能。 0023 辅助导热剂为氮化铝ALN、 氮化硼BN、 碳化硅SiC和。
10、碳纤维的一种以上。 其中， 氮化 铝ALN为15份， 氮化硼BN为15份。 辅助导热剂可偶联以提高绝缘材料的导热性能。 由于 导热剂具有良好的导电性能， 在电缆绝缘材料中不能多加， 加的太少又不能起到提高导热 系数作用， 因此为提高导热系数添加辅助导热剂。 辅助导热剂具有良好的电绝缘性能， 导热 系数在2080W/mk之间， 与导热剂配合使用可明显提高电缆绝缘材料的导热系数。 0024 硅烷偶联剂采用乙烯基三甲氧基硅烷， 为交联剂， 聚乙烯交联后， 热塑性聚乙烯PE 变为热固联聚乙烯XLPE， 可将电缆绝缘材料的耐温等级由70提高到90， 使得电缆 的载流量大幅度提高。 0025 抗氧剂为。
11、抗氧剂1010和抗氧剂300#。 其中， 抗氧剂1010为0.10.2份， 抗氧剂300# 为0.01份。 抗氧剂用于防止电缆绝缘材料氧化降解， 提高常规使用的寿命。 0026 增塑剂采用二月桂酸二丁基锡。 增塑剂可以增强绝缘材料的柔韧性， 并容易加工。 0027 引发剂为过氧化二异丙苯DCP。 引发剂用与启动硅烷交联反应。 0028 本发明绝缘电缆含石墨烯， 且采用交联聚乙烯绝缘材料， 按现有技术的方法制作, 包括以下步骤： 0029 1.按质量份数， 将低密度聚乙烯LDPE粒子料8090份、 线性低密度聚乙烯LLDPE粒 子料1020份计量混合。 0030 2.按质量份数， 将导热剂0.053.。
12、5份、 辅助导热剂15份计量混合。 0031 3.按质量份数， 将硅烷偶联剂0.53份、 抗氧剂0.110.21份、 增塑剂 0.03 说明书 2/6 页 4 CN 111524640 A 4 0.15份和引发剂0.030.15份计量混合。 0032 4.将步骤1、 2和3得到的混合材料分别经过造粒机捏合、 塑化、 切粒得到粒子， 粒子 经风冷冷却系统冷却至室温(25)。 0033 5.冷却后的粒子形状为直径23mm的圆形或扁圆形， 混合后经过真空包装， 得到 含石墨烯的架空绝缘电缆用交联聚乙烯绝缘材料的混合物粒子。 0034 制作电缆时， 按现有技术方法将混合物粒子挤制包覆在架空绝缘电缆导体。
13、外或导 体屏蔽外， 再经过48小时的温度不低于90的水中或水蒸气中交联。 0035 用实施例得到绝缘材料制作架空绝缘电缆， 要满足以下国家标准。 0036 导体直流电阻按照GB/T3048.4-2007 电线电缆电性能试验方法 第4部分： 导体直 流电阻试验进行测试， 检验结果要符合GB/T12527-2008 额定电压1kV 及以下架空绝缘电 缆 和GB/T14049-2008 额定电压10kV架空绝缘电缆 的要求。 0037 交流电压试验按照GB/T3048.8-2007 电线电缆电性能试验方法 第8部分： 交流电 压试验， 满足额定电压为0.6/1kV电缆3500V试验电压5min不击穿。
14、； 满足额定电压为10kV普 通型电缆18kV试验电压5min不击穿； 满足轻型薄绝缘结构电缆12kV试验电压5min不击穿。 0038 绝缘抗张强度按照GB/T2951.11-2008 电缆绝缘和护套材料通用试验方法 第11 部分： 通用试验方法第一节机械性能试验检测， 结果不小于12.5N/mm2。 0039 老化后绝缘断裂伸长率按照GB/T2951.12-1997 电缆绝缘和护套材料通用试验方 法 第12部分： 通用试验方法-热老化试验检测， 结果不小于200。 0040 老化后绝缘抗张强度试验按照GB/T2951.12-2008 电缆绝缘和护套材料通用试验 方法 第12部分： 通用试验。
15、方法-热老化试验检测， 老化后抗张强度变化率不大于25。 0041 老化后绝缘断裂伸长率按照GB/T29511.12-2008 电缆绝缘和护套材料通用试验 方法 第12部分： 通用试验方法-热老化试验检测， 老化后断裂伸长率变化率不大于25。 0042 热延伸试验按照GB/T2951.21-2008 电缆绝缘和护套材料通用试验方法 第21部 分： 弹性体混合料专用实验方法-耐臭氧试验-热延伸试验-浸矿物油试验， 试验结果符合 GB/T12527-2008和GB/T14049-2008的要求。 0043 绝缘耐紫外线、 耐候试验按照GB/T12527-2008 额定电压1kV及以下架空绝缘电 缆。
16、 附录A和GB/T14049-2008 额定电压10kV架空绝缘电缆 附录C检测， 试验结果符合其要 求。 0044 电缆绝缘材料的导热系数试验按照GB/T10297-1998 非金属固体材料导热系数的 测定热线法 的试验方法， 材料导热系数不小于0.30W/mk。 0045 实施例1， 绝缘电缆， 由以下质量份数的材料组成： 低密度聚乙烯80份， 线份， 硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷 0.5份， 抗氧剂10100.2份， 抗氧剂300#0.01份， 增塑剂二月桂酸二丁基锡0.03份， 引发剂 DCP0.03份。 0046 实。
17、施例2， 绝缘电缆， 由以下质量份数的材料组成： 低密度聚乙烯90份， 线份， 导热剂氧化石墨烯3.5， 辅助导热剂氮化铝1份， 硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅 烷3份， 抗氧剂10100.1份， 抗氧剂300#0.01份， 增塑剂二月桂酸二丁基锡0.15份， 引发剂 DCP0.15份。 0047 实施例3， 绝缘电缆， 由以下质量份数的材料组成： 低密度聚乙烯85份， 线.5， 辅助导热剂氮化铝3份， 硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷1 份， 抗氧剂10100.1份， 抗氧剂300#。
18、0.01份， 增塑剂二月桂酸二丁基锡0.1份， 引发剂DCP0.1 份。 0048 实施例4， 绝缘电缆， 由以下质量份数的材料组成： 低密度聚乙烯85份， 线份， 硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷1.4 份， 抗氧剂10100.12份， 抗氧剂300#0.01份， 增塑剂二月桂酸二丁基锡0.08份， 引发剂 DCP0.08份。 0049 实施例5， 绝缘电缆， 由以下质量份数的材料组成： 低密度聚乙烯85份， 线份， 硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷 1.4份， 抗氧剂10。
19、100.12份， 抗氧剂300#0.01份， 增塑剂二月桂酸二丁基锡0.08份， 引发剂 DCP0.08份。 0050 实施例6， 绝缘电缆， 由以下质量份数的材料组成： 低密度聚乙烯85份， 线份， 导热剂氧化石墨烯1.2份， 辅助导热剂氮化铝4份， 硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基 硅烷1.4份， 抗氧剂10100.12份， 抗氧剂300#0.01 份， 增塑剂二月桂酸二丁基锡0.08份， 引 发剂DCP0.08份。 0051 实施例712， 分别采用实施例16得到的绝缘材料， 制作电压等级为 0.6/1kV的 架空绝缘电缆。 如图1所示， 架空绝缘电缆包括导体1、 导体1外的。
20、绝缘层2。 导体1截面为多股 导线绞合而成的圆形紧压结构， 采用铜、 铝或铝合金导线并带有钢芯的绞线外挤 制包覆(挤包)有绝缘层2， 绝缘层2分别采用实施例16的绝缘材料挤包而成。 0052 实施例1318， 如所示， 分别采用实施例16得到的绝缘材料， 制作电压等级为 10kV的架空绝缘电缆。 如图2所示， 架空绝缘电缆包括导体1， 包覆在导体1外的半导电屏蔽 层3， 在半导电屏蔽层3 外挤制包覆有绝缘层2， 绝缘层2分别采用实施例16的绝缘材料挤 包而成。 半导电屏蔽层3采用以乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA为基材, 加入有炭黑的半导电材 料， 其电阻率不大于1000.m， 起到均化。
21、电场作用， 减少由于导体尖角而产生的过高场强。 0053 按照GB/T10297-1998 非金属固体材料导热系数的测定热线法 的试验方法测试 并分析： 0054 采用实施例1的绝缘材料挤包的绝缘层导热系数为0.22W/mk， 由于添加导热剂份 数较少， 有导热效果但不明显。 0055 采用实施例2的绝缘材料挤包的绝缘层导热系数为0.41W/mk， 导热效果好， 由于添 加氧化石墨烯份数较多， 成本比较高。 0056 采用实施例3的绝缘材料挤包的绝缘层导热系数为0.24W/mk， 相对采用实施例1的 绝缘材料， 增加了导热剂石墨烯的量， 导热效果增加。 0057 采用实施例4的绝缘材料挤包的绝缘。
22、层导热系数为0.34W/mk， 导热效果较好， 由于 添加导热剂石墨烯份数较多， 成本相对较高。 0058 采用实施例5的绝缘材料挤包的绝缘层导热系数为0.31W/mk， 导热效果较好， 成本 相对不高， 比较理想。 0059 采用实施例6的绝缘材料挤包的绝缘层采用氧化石墨烯， 导热系数为 0.32W/mk， 导热效果较好， 成本相对不高， 比较理想。 0060 实施例712、 1318的其他检验项目： 说明书 4/6 页 6 CN 111524640 A 6 0061 导体直流电阻按照GB/T3048.4-2007 电线电缆电性能试验方法 第4部分： 导体直 流电阻试验进行测试， 检验结果符。
23、合GB/T12527-2008 额定电压1kV及以下架空绝缘电缆 和GB/T14049-2008 额定电压10kV架空绝缘电缆 的要求。 0062 交流电压试验按照GB/T3048.8-2007 电线电缆电性能试验方法 第8部分： 交流电 压试验， 额定电压为0.6/1kV电缆3500V试验电压5min不击穿； 额定电压为10kV普通型电缆 18kV试验电压5min不击穿； 轻型薄绝缘结构电缆12kV 试验电压5min不击穿。 0063 绝缘抗张强度按照GB/T2951.11-2008 电缆绝缘和护套材料通用试验方法 第11 部分： 通用试验方法第一节机械性能试验检测， 结果不小于12.5N/。
24、mm2。 0064 老化后绝缘断裂伸长率按照GB/T2951.12-1997 电缆绝缘和护套材料通用试验方 法 第12部分： 通用试验方法-热老化试验检测， 结果不小于200。 0065 老化后绝缘抗张强度试验按照GB/T2951.12-2008 电缆绝缘和护套材料通用试验 方法 第12部分： 通用试验方法-热老化试验检测， 老化后抗张强度变化率不大于25。 0066 老化后绝缘断裂伸长率按照GB/T29511.12-2008 电缆绝缘和护套材料通用试验 方法 第12部分： 通用试验方法-热老化试验检测， 老化后断裂伸长率变化率不大于25。 0067 热延伸试验按照GB/T2951.21-20。
25、08 电缆绝缘和护套材料通用试验方法 第21部 分： 弹性体混合料专用实验方法-耐臭氧试验-热延伸试验-浸矿物油试验， 试验结果符合 GB/T12527-2008和GB/T14049-2008的要求。 0068 绝缘耐紫外线、 耐候试验按照GB/T12527-2008 额定电压1kV及以下架空绝缘电 缆 附录A和GB/T14049-2008 额定电压10kV架空绝缘电缆 附录C检测， 试验结果符合其要 求。 0069 经测试， 采用实施例5的电缆绝缘层导热系数达到0.31W/mk。 采用实施例 6的电缆 绝缘层导热系数达到0.32W/mk， 按照上面绝缘耐紫外线、 耐候试验其他检验项目也均符合。
26、 上述国家标准的规定。 0070 将架空绝缘电缆绝缘层的导热率提高， 可有效的降低导体温度。 石墨烯导热率可 达到5000W/mk左右， 氧化石墨烯也达到3000W/mk， 是非常好的导热材料， 且牢固坚硬， 结构 稳定。 同时， 石墨烯和氧化石墨烯具有良好的耐紫外线、 耐候性能， 可以提高架空绝缘电缆 绝缘层的耐紫外线、 耐候性能。 还由于石墨烯和氧化石墨烯又是非常好的导电材料， 鉴于绝 缘层材料对其绝缘性能和对电缆绝缘抗张强度、 绝缘断裂伸长率的特殊要求， 本发明在绝 缘材料中加入合适量的石墨烯或氧化石墨烯， 配合辅助导热剂， 对绝缘层材料进行改性， 在 保持电缆绝缘抗张强度、 绝缘断裂伸。
27、长率符合国家标准的情况下， 提高其导热率， 在导体温 度达到90时的负载条件下， 将绝缘层导热系数从0.20W/mk提高到 0.3W/mk以上， 电缆导 体温度可降低24， 如按照导体温度90不变的情况， 电缆载流量可提高34。 0071 本发明的绝缘材料由于添加有石墨烯和氧化石墨烯， 配合辅助导热剂， 提高了架 空绝缘电缆绝缘层的导热率、 耐紫外线性能和耐候性能， 使得绝缘层的性能更加优异， 相比 现存技术的绝缘层， 架空绝缘电缆绝缘层厚度可减薄5 10， 大幅度的降低了架空绝缘电缆 的成本， 降低了架设电缆施工的难度。 0072 以上对本发明所提供的一种绝缘架空电缆的结构及应用效果进行了详尽介绍， 本 文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于 帮助理解本发明的方法及其核心思想； 同时， 对于本领域的一般技术人员， 依据本发明的思 说明书 5/6 页 7 CN 111524640 A 7 想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处， 对本发明的变更和改进将是可能的， 而 不会超出附加权利要求所规定的构思和范围， 综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发 明的限制。 说明书 6/6 页 8 CN 111524640 A 8 图1 图2 说明书附图 1/1 页 9 CN 111524640 A 9 。
