技术领域
[0001] 本
发明属于电缆领域，具体涉及一种高压脉冲传输电缆及制备方法领域。
背景技术
[0002] 随着工农业和科学技术的发展，特别是军事工业的需要，无线电脉冲技术已经广泛的应用于雷达、电视、
电子计算机等各种各样的电子设备中。在
原子能工业等离子物理、
加速器技术中还大量应用高压脉冲技术，而高压脉冲电缆就是专
门用于传输各种高压脉冲的。它最初应用于雷达设备上，出现了一系列的雷达用脉冲电缆，之后因等离子物理、加速器技术发展，出现了加速器用高压脉冲电缆。随着脉冲技术向高
电压、窄脉冲、瞬时大功率发展，对高压脉冲电缆也提出了耐高压、低衰减、低阻抗、高屏蔽性等方面的要求。
[0003] 目前国内已有150kV、250kV、300kV、400kV等耐压等级的高压脉冲传输电缆。对于较低耐压等级的高压脉冲传输电缆，其结构设计和生产制造的技术工艺已较为成熟，应用也比较广泛。
[0004] 但随着高能物理研究的深入，对高压脉冲传输电缆的耐压等级提出了更高的要求，耐压等级的提高也大大增加了电缆的设计和生产难度，
现有技术中尚无能达到600kV高压脉冲传输电缆及制备方法，急需填补该技术空白。
[0005] 为使电缆达到600kV耐压等级要求，电缆结构设计需最大程度地抑制电缆局部放电，避免击穿，且尽可能提高电缆绝缘一致性，避免绝缘
缺陷，以满足耐压要求。而目前现有的高压传输电缆结构随着施加电压的升高局部放电明显增大，造成电缆击穿。且现有的绝缘挤出加工方式无法避免杂质混入，造成绝缘缺陷，大大降低了绝缘高压耐受能
力。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的问题是克服现有技术存在的问题，提供一种高压脉冲传输电缆及制备方法，以解决现有技术中尚无能达到600kV高压脉冲传输电缆及制备方法，无法满足高能物理领域内的使用需求的问题。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是这样实现的：
[0008] 一种高压脉冲传输电缆，其特征在于：所述高压脉冲传输电缆从内到外依次由内导体1、内半导电屏蔽层2、绝缘层3、外半导电屏蔽层4、外导体5、护套6组成。
[0009] 进一步的，所述内半导电屏蔽层2为半导电聚烯
烃且20℃体积
电阻率不大于60Ω·cm，所述外半导电屏蔽层4为可剥离半导电聚烯烃且20℃体积电阻率不大于60Ω·cm，所述外半导电屏蔽层4
剥离强度不大于20N/cm。
[0010] 进一步的，所述绝缘层3为交联聚乙烯或所含杂质颗粒不大于100μm的超纯净聚乙烯。
[0011] 进一步的，所述外导体5、所述内导体1均为纯
铜。
[0012] 进一步的，所述护套6为聚乙烯。
[0013] 一种高压脉冲传输电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0014] 步骤一，绞合内导体，同时挤出内半导电屏蔽层、绝缘层、外半导电屏蔽层，具体为：
[0015] 选用截面积在160mm2-200mm2之间的纯铜绞线作为内导体，在内导体外分别使用Φ45、Φ150、Φ80
挤出机同时挤出内半导电屏蔽层、绝缘层、外半导电屏蔽层；
[0016] 步骤二，分段梯度式冷却，具体为：
[0017] 在步骤一电缆三层共挤挤出后，采用分段梯度式冷却工艺，将制得电缆通过
温度由高到低阶梯式递减的
冷却水槽，对电缆进行逐级冷却；
[0018] 步骤三，绕包外导体，具体为：
[0019] 在步骤二电缆冷却后，采用铜带绕包外导体，绕包搭盖率在10％～30％之间，绕包后电缆外径在64mm～67mm之间；
[0020] 步骤四，挤出护套层，具体为：
[0021] 对步骤三绕包外导体后电缆挤出外护套，护套挤出后电缆外径小于78mm，护套厚度不小于3mm；
[0022] 步骤五，热释气处理，具体为：
[0023] 对电缆成品进行热释气工艺处理，热释气处理温度在65℃～75℃之间，处理时间在120h以上。
[0024] 进一步的，在所述步骤一中，三层同步挤出过程中用在线测径仪和在线同心度测试仪对绝缘外径和绝缘同心度进行监控，并控制绝缘外径在60.5mm～63.5mm之间且绝缘同心度大于85％。
[0025] 进一步的，所述步骤三中外导体采用1×100mm纯铜带绕包且搭盖率在20％以上。
[0026] 进一步的，所述步骤二中分段梯度式冷却包括四段水槽冷却，电缆经过水槽温度依次为90℃、75℃、60℃、30℃以避免骤冷导致绝缘
变形和
应力残留。
[0027] 本发明
专利电缆具有稳定的高压脉冲
信号传输性能，引入内外半导电屏蔽层，避免了内导体与绝缘层、绝缘层与外导体之间的直接
接触，避免气隙的产生，均化
电场，提高了可靠性，并通过对选材、电缆结构、工艺方法的设计，使得电缆电场均化，满足耐压等级600kV的使用需求。
[0028] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照
说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳
实施例，并配合
附图，详细说明如下。
附图说明
[0029] 图1为本发明高压脉冲传输电缆结构示意图；
[0030] 图2为本发明高压脉冲传输电缆制作工艺
流程图；
[0031] 图中：
[0032] 1内导体 2内半导电屏蔽层 3绝缘层
[0033] 4外半导电屏蔽层 5外导体 6护套
具体实施方式
[0034] 为进一步阐述本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的一种高压脉冲传输电缆及制备方法具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
[0035] 实施例1
[0036] 一种高压脉冲传输电缆，从内到外依次由内导体1、内半导电屏蔽层2、绝缘层3、外半导电屏蔽层4、外导体5、护套6组成。内半导电屏蔽层2为半导电聚烯烃且20℃体积电阻率为60Ω·cm，外半导电屏蔽层4为可剥离半导电聚烯烃且20℃体积电阻率为60Ω·cm，外半导电屏蔽层4剥离强度为20N/cm。绝缘层3为交联聚乙烯。外导体5、内导体1均为纯铜。护套6为聚乙烯。
[0037] 上述高压脉冲传输电缆的制备方法，包括以下步骤：
[0038] 步骤一，绞合内导体，同时挤出内半导电屏蔽层、绝缘层、外半导电屏蔽层，具体为：选用截面积为160mm2的纯铜绞线作为内导体，在内导体外分别使用Φ45、Φ150、Φ80挤出机同时挤出内半导电屏蔽层、绝缘层、外半导电屏蔽层；三层同步挤出过程中用在线测径仪和在线同心度测试仪对绝缘外径和绝缘同心度进行监控，并控制绝缘外径在60.5mm且绝缘同心度为85％。
[0039] 步骤二，分段梯度式冷却，在步骤一电缆三层共挤挤出后，采用分段梯度式冷却工艺，将制得电缆通过温度由高到低阶梯式递减的冷却水槽，对电缆进行逐级冷却；分段梯度式冷却包括四段水槽冷却，电缆经过水槽温度依次为90℃、75℃、60℃、30℃以避免骤冷导致绝缘变形和应力残留。
[0040] 步骤三，绕包外导体，具体为：
[0041] 在步骤二电缆冷却后，采用铜带绕包外导体，绕包搭盖率为10％，绕包后电缆外径在64mm；外导体采用1×100mm纯铜带绕包且搭盖率在20％以上。
[0042] 步骤四，挤出护套层，具体为：
[0043] 对步骤三绕包外导体后电缆挤出外护套，护套挤出后电缆外径为78mm，护套厚度为3mm；
[0044] 步骤五，热释气处理，具体为：
[0045] 对电缆成品进行热释气工艺处理，热释气工艺采用高温烘箱对电缆进行一定时间的
烘烤处理，以达到消除电缆绝缘内部杂质和气隙的作用，热释气处理温度设定为65℃，处理时间在120h以上。
[0046] 实施例1电缆导电线芯选用纯铜导体，绝缘材料选用交联聚乙烯，内半导电屏蔽层材料选用半导电聚烯烃，外半导电屏蔽层材料选用可剥离半导电聚烯烃，外导体选用纯铜带，护套材料选择聚乙烯。电缆内半导电屏蔽层、绝缘、外半导电屏蔽层采用三层共挤技术，Φ45、Φ150、Φ80挤出机共同挤出，在挤出过程中采用在线测径仪和在线同心度测试仪，对绝缘外径和绝缘同心度进行实时监控，并进行反馈，冷却水槽温度由高到低阶梯式递减，对电缆进行逐级冷却。外导体采用1×100mm纯铜带绕包，搭盖率20％。护套采用挤出成型方式。成型后的电缆最后经
过热释气工序处理，在65～75℃恒温烘箱中放置120小时以上。所制得的电缆满足特性阻抗50Ω，耐压等级600kV。
[0047] 实施例2
[0048] 一种高压脉冲传输电缆，高压脉冲传输电缆从内到外依次由内导体1、内半导电屏蔽层2、绝缘层3、外半导电屏蔽层4、外导体5、护套6组成。
[0049] 内半导电屏蔽层2为半导电聚烯烃且20℃体积电阻率为45Ω·cm，外半导电屏蔽层4为可剥离半导电聚烯烃且20℃体积电阻率为30Ω·cm，外半导电屏蔽层4剥离强度为20N/cm。绝缘层3为所含杂质颗粒不大于100μm超纯净聚乙烯。外导体5、内导体1均为纯铜。
护套6为聚乙烯。
[0050] 实施例2高压脉冲传输电缆的制备方法，包括以下步骤：
[0051] 步骤一，绞合内导体，同时挤出内半导电屏蔽层、绝缘层、外半导电屏蔽层，具体为：选用截面积在200mm2纯铜绞线作为内导体，在内导体外分别使用Φ45、Φ150、Φ80挤出机同时挤出内半导电屏蔽层、绝缘层、外半导电屏蔽层；三层同步挤出过程中用在线测径仪和在线同心度测试仪对绝缘外径和绝缘同心度进行监控，并控制绝缘外径在63.5mm之间且绝缘同心度为90％。
[0052] 步骤二，分段梯度式冷却，具体为：
[0053] 在步骤一电缆三层共挤挤出后，采用分段梯度式冷却工艺，将制得电缆通过温度由高到低阶梯式递减的冷却水槽，对电缆进行逐级冷却；分段梯度式冷却包括四段水槽冷却，电缆经过水槽温度依次为95℃、80℃、65℃、35℃以避免骤冷导致绝缘变形和应力残留。
[0054] 步骤三，绕包外导体，具体为：在步骤二电缆冷却后，采用铜带绕包外导体，绕包搭盖率为30％，绕包后电缆外径为67mm；外导体采用1×100mm纯铜带绕包且搭盖率在25％。
[0055] 步骤四，挤出护套层，具体为：对步骤三绕包外导体后电缆挤出外护套，护套挤出后电缆外径为76mm，护套厚度为4mm；
[0056] 步骤五，热释气处理，具体为：对电缆成品进行热释气工艺处理，热释气处理温度在65℃～75℃之间，处理时间在120h以上。
[0057] 两实施例有益效果总体补充叙述如下：
[0058] 1)结构设计解决方案
[0059] 本发明结构包括内导体、内半导电屏蔽层、绝缘层、外半导电屏蔽层、外导体以及护套，电缆结构示意图如图1所示，引入内外半导电屏蔽层，避免了内导体与绝缘层、绝缘层与外导体之间的直接接触，避免气隙的产生，均化电场，提高了可靠性。
[0060] 2)原材料解决方案
[0061] 绝缘材料优选交联聚乙烯，聚乙烯经过交联后，大大提高了聚乙烯的机械性能、电性能、耐温等级及耐环境开裂性能，相较于普通的聚乙烯绝缘电缆，采用交联聚乙烯作为绝缘材料的电缆，在同样结构尺寸的前提下，耐压等级更高；内半导电屏蔽层材料选择半导电聚烯烃，其与聚烯烃类材料相似相容的特性，能与绝缘结合紧密，更好地起到均化电场的作用；外半导电屏蔽层材料选择可剥离半导电聚烯烃，其可剥离特性能够方便电缆剥头安装。此外，选用所含杂质颗粒不大于100μm超纯净聚乙烯可以增强绝缘耐压性能，提升电缆的耐压等级。
[0062] 3)生产制造解决方案
[0063] 本发明采用三层共挤工艺，即内半导电屏蔽层、主绝缘、外半导电屏蔽层一次性挤出。该三层共挤工艺可保证内、外半导电屏蔽层与主绝缘形成“绝对整体”绝缘，显著提高电缆绝缘的电气性能。电缆三层共挤挤出后采用分段梯度式冷却工艺，各段之间温度逐级降低，避免骤冷导致绝缘变形和应力残留。对电缆成品进行“热释气”工艺处理，去除绝缘中低分子物质的含量，进一步提高产品的耐压性能。
[0064] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
