Naujoji energijos automobilių pramonės era prisiima dvigubą misiją – pramonės transformaciją, atmosferos aplinkos modernizavimą ir apsaugą, o tai labai skatina aukštos įtampos kabelių ir kitų susijusių elektromobilių priedų pramoninę plėtrą, o kabelių gamintojai ir sertifikavimo įstaigos daug investavo į aukštos įtampos kabelių, skirtų elektromobiliams, tyrimus ir plėtrą. Aukštos įtampos kabeliams, skirtiems elektromobiliams, keliami aukšti eksploataciniai reikalavimai visais aspektais ir jie turi atitikti RoHSb standartą, UL94V-0 standarto reikalavimus dėl atsparumo ugniai ir minkšto eksploatavimo. Šiame straipsnyje pristatomos aukštos įtampos kabelių, skirtų elektromobiliams, medžiagos ir paruošimo technologija.
1. Aukštos įtampos kabelio medžiaga
(1) Kabelio laidininko medžiaga
Šiuo metu yra dvi pagrindinės kabelių laidininkų sluoksnių medžiagos: varis ir aliuminis. Kai kurios įmonės mano, kad aliuminio šerdis gali gerokai sumažinti gamybos sąnaudas. Pridėjus vario, geležies, magnio, silicio ir kitų elementų prie gryno aliuminio medžiagų, naudojant specialius procesus, tokius kaip sintezė ir atkaitinimas, pagerėja kabelio laidumas, lenkimo charakteristikos ir atsparumas korozijai, kad būtų pasiektas toks pat apkrovos pajėgumas ir pasiektas toks pat arba net geresnis rezultatas kaip varinių šerdies laidininkų. Taigi, gamybos sąnaudos gerokai sumažėja. Tačiau dauguma įmonių vis dar laiko varį pagrindine laidininkų sluoksnio medžiaga. Visų pirma, vario varža yra maža, o dauguma vario eksploatacinių savybių yra geresnės nei aliuminio, pavyzdžiui, didelė srovės laidumo galia, maži įtampos nuostoliai, mažos energijos sąnaudos ir didelis patikimumas. Šiuo metu laidininkų pasirinkimas paprastai atliekamas pagal nacionalinį standartą 6 minkšti laidininkai (vieno vario laido pailgėjimas turi būti didesnis nei 25 %, monofilamento skersmuo mažesnis nei 0,30), siekiant užtikrinti vario monofilamento minkštumą ir tvirtumą. 1 lentelėje išvardyti standartai, kuriuos turi atitikti dažniausiai naudojamos vario laidininkų medžiagos.
(2) Kabelių izoliacinio sluoksnio medžiagos
Elektromobilių vidinė aplinka yra sudėtinga. Renkantis izoliacines medžiagas, viena vertus, svarbu užtikrinti saugų izoliacinio sluoksnio naudojimą, kita vertus, kiek įmanoma pasirinkti lengvai apdorojamas ir plačiai naudojamas medžiagas. Šiuo metu dažniausiai naudojamos izoliacinės medžiagos yra polivinilchloridas (PVC),skersinio ryšio polietilenas (XLPE), silikoninė guma, termoplastinis elastomeras (TPE) ir kt., o jų pagrindinės savybės pateiktos 2 lentelėje.
Tarp jų PVC sudėtyje yra švino, tačiau RoHS direktyva draudžia naudoti šviną, gyvsidabrį, kadmį, šešiavalentį chromą, polibromintus difenilo eterius (PBDE) ir polibromintus bifenilus (PBB) bei kitas kenksmingas medžiagas, todėl pastaraisiais metais PVC pakeitė XLPE, silikoninė guma, TPE ir kitos aplinkai nekenksmingos medžiagos.
(3) Kabelio ekranavimo sluoksnio medžiaga
Ekranuojantis sluoksnis yra padalintas į dvi dalis: pusiau laidų ekranuojantį sluoksnį ir pintą ekranuojantį sluoksnį. Pusiau laidžios ekranuojančios medžiagos tūrinė varža 20 °C ir 90 °C temperatūroje bei po sendinimo yra svarbus techninis rodiklis ekranuojančiai medžiagai matuoti, kuris netiesiogiai lemia aukštos įtampos kabelio tarnavimo laiką. Įprastos puslaidininkinės ekranuojančios medžiagos yra etileno-propileno kaučiukas (EPR), polivinilchloridas (PVC) ir...polietilenas (PE)pagrindu sukurtos medžiagos. Tuo atveju, kai žaliava neturi jokio pranašumo ir kokybės lygio negalima pagerinti per trumpą laiką, mokslinių tyrimų įstaigos ir kabelių medžiagų gamintojai daugiausia dėmesio skiria ekranuojančios medžiagos apdorojimo technologijos ir formulės santykio tyrimams ir ieško inovacijų ekranuojančios medžiagos sudėties santykio srityje, kad pagerintų bendrą kabelio veikimą.
2. Aukštos įtampos kabelių paruošimo procesas
(1) Laidininkų vijų technologija
Pagrindinis kabelio gamybos procesas buvo kuriamas ilgą laiką, todėl pramonėje ir įmonėse yra ir savo standartinės specifikacijos. Vielos tempimo procese, atsižvelgiant į vieno laido išvyniojimo būdą, vijų rišimo įrangą galima suskirstyti į išvyniojimo staklę, išvyniojimo staklę ir išvyniojimo/išvyniojimo staklę. Dėl aukštos vario laidininko kristalizacijos temperatūros, ilgesnės atkaitinimo temperatūros ir laiko, tikslinga naudoti išvyniojimo staklės įrangą nuolatiniam tempimui ir nuolatiniam vieno laido traukimui, siekiant pagerinti vielos tempimo pailgėjimą ir lūžio greitį. Šiuo metu susiūtas polietileno kabelis (XLPE) visiškai pakeitė alyvos ir popieriaus kabelį nuo 1 iki 500 kV įtampos lygių. XLPE laidininkams yra du įprasti laidininko formavimo procesai: apskritas suspaudimas ir vielos susukimas. Viena vertus, vielos šerdis gali išvengti aukštos temperatūros ir aukšto slėgio susiūtame vamzdyne, kad jos ekranavimo medžiaga ir izoliacinė medžiaga įspaustų į susiūto laido tarpą ir sukeltų atliekas; Kita vertus, tai taip pat gali užkirsti kelią vandens prasiskverbimui laidininko kryptimi, kad būtų užtikrintas saugus kabelio veikimas. Pats varinis laidininkas yra koncentrinės gijos struktūra, kuri dažniausiai gaminama įprastomis rėminėmis gijų gamybos mašinomis, šakinėmis gijų gamybos mašinomis ir kt. Palyginti su apskrito tankinimo procesu, tai gali užtikrinti laidininko apvalią formą.
(2) XLPE kabelių izoliacijos gamybos procesas
Aukštos įtampos XLPE kabelių gamybai kontaktinis sausas kryžminis sujungimas (CCV) ir vertikalus sausas kryžminis sujungimas (VCV) yra du formavimo procesai.
(3) Ekstruzijos procesas
Anksčiau kabelių gamintojai naudojo antrinį ekstruzijos procesą kabelių izoliacijos šerdies gamybai, pirmiausia išspaudžiant laidininko ekraną ir izoliacijos sluoksnį, o tada sujungiant ir suvyniojant ant kabelio lovelio, tam tikrą laiką uždedant ir tik tada ekstruzuojant izoliacijos ekraną. Aštuntajame dešimtmetyje atsirado 1+2 trijų sluoksnių ekstruzijos procesas izoliuotoje vielos šerdyje, leidžiantis vidinį ir išorinį ekranavimą bei izoliaciją atlikti vienu procesu. Proceso metu pirmiausia išspaudžiamas laidininko ekranas, po trumpo atstumo (2–5 m), o tada tuo pačiu metu ant laidininko ekrano išspaudžiama izoliacija ir izoliacijos ekranas. Tačiau pirmieji du metodai turi didelių trūkumų, todėl dešimtojo dešimtmečio pabaigoje kabelių gamybos įrangos tiekėjai pristatė trijų sluoksnių bendro ekstruzijos gamybos procesą, kurio metu vienu metu išspaudžiamas laidininko ekranas, izoliacija ir izoliacijos ekranas. Prieš kelerius metus užsienio šalys taip pat pristatė naują ekstruderio cilindro galvutės ir išlenktos tinklelio plokštės dizainą, subalansuodamos varžto galvutės ertmės srauto slėgį, kad sumažintų medžiagos kaupimąsi, pailgintų nepertraukiamą gamybos laiką, pakeisdamos nuolatinį galvutės konstrukcijos specifikacijų keitimą, taip pat galima gerokai sutaupyti prastovų sąnaudas ir pagerinti efektyvumą.
3. Išvada
Naujos energijos transporto priemonės turi geras plėtros perspektyvas ir didžiulę rinką, todėl gamybai ir rinkai reikalinga serija aukštos įtampos kabelių gaminių, pasižyminčių didele keliamąja galia, atsparumu aukštai temperatūrai, elektromagnetiniu ekranavimu, atsparumu lenkimui, lankstumu, ilgu tarnavimo laiku ir kitomis puikiomis savybėmis. Elektrinių transporto priemonių aukštos įtampos kabelių medžiaga ir jų paruošimo procesas turi plačias plėtros perspektyvas. Elektrinės transporto priemonės negali pagerinti gamybos efektyvumo ir užtikrinti saugos naudojant be aukštos įtampos kabelio.
Įrašo laikas: 2024 m. rugpjūčio 23 d.