本發(fā)明涉及絕緣電纜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型大截面EPR絕緣直流供電電纜。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)化建設(shè)速度的明顯加快，作為有效解決城市交通擁堵的運(yùn)輸工具——地下鐵道獲得空前的發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)目前我國約有四十多個(gè)城市正在建設(shè)或運(yùn)營地下鐵道系統(tǒng)。

牽引直流供電系統(tǒng)是整個(gè)地下鐵道系統(tǒng)的一個(gè)核心關(guān)鍵子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)向牽引網(wǎng)給車輛提供可靠電源，這時(shí)從牽引變電所到牽引網(wǎng)的供電回路需要使用大量的1500V或750V直流電纜。

地下鐵道的顯著特點(diǎn)是行車密度高、車站距離短、機(jī)車啟停頻繁、牽引負(fù)荷大、直流系統(tǒng)短路電流大，對(duì)于牽引直流供電系統(tǒng)而言，由于采用750V或1500V電壓供電，電壓低，牽引用直流電纜所需承載的負(fù)荷電流特別大，同時(shí)每回還需要多根電纜組成。一般情況下，一條26公里的地下鐵道線路需要設(shè)置約20個(gè)車站，對(duì)于牽引直流750V供電系統(tǒng)而言，需要設(shè)置約17個(gè)牽引變電所，每個(gè)正線牽引變電所設(shè)計(jì)4回直流饋線，每回饋線通常由5根400mm²的直流750V電纜組成。

由于直流電纜直接承擔(dān)著向牽引車輛供電的任務(wù)，其可靠性直接關(guān)系著地下鐵道車輛的正點(diǎn)安全運(yùn)營和交通運(yùn)輸秩序。另外由于使用在地下鐵道牽引直流供電系統(tǒng)，要求該電纜必須滿足低煙無鹵阻燃等特性。

目前，地下鐵道牽引用直流電纜大多采用由交流單芯電纜演變過來的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，絕緣材料采用交聯(lián)聚乙烯，導(dǎo)體截面最大采用400mm²。電纜單回路多采用4-6根電纜并聯(lián)應(yīng)用，以滿足工程實(shí)際需求。

目前，現(xiàn)有的電纜絕緣材料及結(jié)構(gòu)在工程實(shí)際應(yīng)用中存在的問題主要有：

①交聯(lián)聚乙烯絕緣材料本身存在著缺陷，由于材料本身是極性分子材料，在直流電場(chǎng)作用下，其材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生空間電荷并累積，在長期運(yùn)行條件下進(jìn)而導(dǎo)致絕緣缺陷，對(duì)電纜的安全運(yùn)行構(gòu)成較大威脅，降低了其運(yùn)行時(shí)的安全性和可靠性。另外由于交聯(lián)聚乙烯材料屬于塑料，不能在環(huán)境溫度零度以下施工，可彎曲性、耐候性較差，耐電暈、耐電龜裂化性能一般。

②交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層次較多，通常至少由7層組成，分別為導(dǎo)體、交聯(lián)聚乙烯絕緣、隔離層、鋁塑復(fù)合帶、防水層、內(nèi)護(hù)層、外護(hù)套，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同等導(dǎo)體條件下，其整體直徑較大，從而導(dǎo)致其生產(chǎn)工藝和過程復(fù)雜，同時(shí)生產(chǎn)成本也相對(duì)高。

③由于交聯(lián)聚乙烯材料在收到潮濕和浸水的情況下，更容易老化和絕緣擊穿，為此在結(jié)構(gòu)上需增加電纜防水層，采用鋁-塑粘接層，即由涂塑鋁帶與聚乙烯護(hù)套粘接組合而成，使得電纜硬度和層次增加。

④由于交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的結(jié)構(gòu)層次較多，導(dǎo)致其載流時(shí)散熱效果變差，從而降低了其本身的正常使用載流量，為了滿足系統(tǒng)通流要求，需要增加電纜的并聯(lián)數(shù)量，增加了電纜的工程造價(jià)和投資。

⑤直流電纜一般敷設(shè)在車站站臺(tái)板以下或是區(qū)間隧道內(nèi)，敷設(shè)空間狹小，尤其是車站變電所區(qū)域電纜敷設(shè)密集。由于交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的本身特性以及電纜的結(jié)構(gòu)層次多(導(dǎo)致電纜外徑加大)，根據(jù)交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜最小彎曲半徑要求不小于20倍的電纜直徑的要求，通常其最小彎曲半徑不小于1.2米，從而導(dǎo)致電纜導(dǎo)體截面選擇一般不超過400mm²，工程上限制了大截面該型電纜的選用，同時(shí)造成敷設(shè)時(shí)的空間加大，且安裝敷設(shè)時(shí)的工程量加大，從而造成運(yùn)營維護(hù)工作量大，維護(hù)檢修極不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明根據(jù)城市軌道交通牽引直流供電系統(tǒng)特點(diǎn)以及工程實(shí)際應(yīng)用環(huán)境條件，通過充分研究論證，采用新型絕緣材料和結(jié)構(gòu)，提出一種新型大截面EPR絕緣直流供電電纜，可有效改善和解決上述存在問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種新型大截面EPR絕緣直流供電電纜，包括銅導(dǎo)體1、EPR絕緣層8、隔火層9、外護(hù)套7，所述外護(hù)套7位于電纜的最外層，由內(nèi)層至外層依次為銅導(dǎo)體1、EPR絕緣層8、隔火層9和外護(hù)套7。

進(jìn)一步的，所述銅導(dǎo)體1的截面積為400-800mm²。

進(jìn)一步的，所述銅導(dǎo)體1采用第5類或者第6類軟導(dǎo)體。

進(jìn)一步的，所述電纜的外徑≤80mm，彎曲半徑≤480mm。

本發(fā)明的有益效果在于：①本發(fā)明的絕緣材料采用EPR(乙丙橡膠)，它是非極性分子材料，更適合直流系統(tǒng)；②本發(fā)明采用的EPR絕緣材料，其本身就具有優(yōu)良的耐水性能，可以大大提高電纜的徑向防火性能，結(jié)構(gòu)組成簡單、防水效果顯著，且使得電纜柔軟性提升，阻燃層則通過增加高阻燃玻璃纖維帶厚度和繞包層實(shí)現(xiàn)，從而取消了擠包隔氧層的目的；③本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，其本體在通流時(shí)散熱效果好，從而決定了其正常運(yùn)營時(shí)可以承載更大的電流，其生產(chǎn)工藝和過程相對(duì)簡單；④本發(fā)明的線芯導(dǎo)體截面選擇范圍大、載流能力強(qiáng)，安裝難度減??；⑤本發(fā)明電纜截面可選至800mm²，能大大提高單根電纜載流量，減少了現(xiàn)場(chǎng)電纜的施工工程量。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-銅導(dǎo)體，2-交聯(lián)聚乙烯絕緣，3-隔離層，4-鋁塑復(fù)合帶，5-防水層，6-內(nèi)護(hù)層，7-外護(hù)套，8-EPR絕緣層，9-隔火層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

一種新型大截面EPR絕緣直流供電電纜，包括銅導(dǎo)體1、EPR絕緣層8、隔火層9、外護(hù)套7，所述外護(hù)套7位于電纜的最外層，由內(nèi)層至外層依次為銅導(dǎo)體1、EPR絕緣層8、隔火層9和外護(hù)套7。

進(jìn)一步的，所述銅導(dǎo)體1的截面積為400-800mm²。

進(jìn)一步的，所述銅導(dǎo)體1采用第5類或者第6類軟導(dǎo)體。

進(jìn)一步的，所述電纜的外徑≤80mm，彎曲半徑≤480mm。

EPR絕緣材料是一種彈性體，對(duì)外可呈現(xiàn)出類似天然橡膠一樣的可彎曲性，還具有優(yōu)良的耐濕性能及耐電暈、耐電龜裂化性能等，尤其是耐候性能更好，可以在零下20℃進(jìn)行施工，這些特點(diǎn)充分解決和改善了交流聚乙烯絕緣材料的不足與缺點(diǎn)。大大提高了其使用壽命，根本上提高了該種電纜的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性，詳見表1。

表1EPR絕緣電纜與交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜指標(biāo)比較

從表中可以看出，EPR絕緣材料的彎曲柔軟性、耐候性能，尤其是耐空間電荷性能和直流傳輸性能非常突出，其本身相對(duì)于既有使用的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜而言，更適合在直流系統(tǒng)使用。

現(xiàn)有的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜防水層主要采用鋁-塑粘接層，即由涂塑鋁帶與聚乙烯護(hù)套粘接組合而成，使得電纜硬度增加；再加上使用無鹵、低煙、高阻燃隔氧料和無鹵、低煙、高阻燃護(hù)套因硬度高也降低了電纜柔軟性，以上兩處結(jié)構(gòu)在同一根電纜上設(shè)置，經(jīng)常導(dǎo)致電纜彎曲部位開裂。

EPR絕緣材料，其本身就具有優(yōu)良的耐水性能，可以大大提高電纜的徑向防火性能，結(jié)構(gòu)組成簡單、防水效果顯著，且使得電纜柔軟性提升。阻燃層則通過增加高阻燃玻璃纖維帶厚度和繞包層實(shí)現(xiàn)，從而取消了擠包隔氧層的目的。

電纜線芯采用第5類或6類軟導(dǎo)體，EPR絕緣，其敷設(shè)時(shí)的彎曲半徑僅為其外徑的6倍；由于材料的不同，交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜線芯采用第2類導(dǎo)體，其敷設(shè)時(shí)的彎曲半徑要求為其外徑的20倍。因此，400mm²交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的外徑為60mm，其彎曲半徑至少為1.2米，而本發(fā)明800mm²EPR絕緣電纜的外徑為80mm，其彎曲半徑為480mm，可以看出，本發(fā)明的新型電纜在實(shí)際工程敷設(shè)時(shí)，需要的空間大小更小，減小了現(xiàn)場(chǎng)施工難度，更適合在地下鐵道使用。