Новая эра новой энергетической автомобильной промышленности несет двойную миссию промышленной трансформации и модернизации и защиты атмосферной среды, что в значительной степени стимулирует промышленное развитие высоковольтных кабелей и других сопутствующих аксессуаров для электромобилей, а производители кабелей и органы сертификации вложили много энергии в исследования и разработки высоковольтных кабелей для электромобилей. Высоковольтные кабели для электромобилей имеют высокие эксплуатационные требования во всех аспектах и должны соответствовать стандарту RoHSb, требованиям стандарта огнестойкости UL94V-0 и мягким характеристикам. В этой статье представлены материалы и технология подготовки высоковольтных кабелей для электромобилей.
1.Материал высоковольтного кабеля
(1) Материал проводника кабеля
В настоящее время существует два основных материала слоя проводника кабеля: медь и алюминий. Некоторые компании считают, что алюминиевый сердечник может значительно снизить их производственные затраты, добавляя медь, железо, магний, кремний и другие элементы на основе чистых алюминиевых материалов, с помощью специальных процессов, таких как синтез и отжиг, улучшая электропроводность, характеристики изгиба и коррозионную стойкость кабеля, чтобы соответствовать требованиям той же грузоподъемности, чтобы достичь того же эффекта, что и проводники с медным сердечником или даже лучше. Таким образом, себестоимость производства значительно экономится. Однако большинство предприятий по-прежнему считают медь основным материалом слоя проводника, прежде всего, удельное сопротивление меди низкое, а затем большая часть характеристик меди лучше, чем у алюминия на том же уровне, например, большая пропускная способность по току, низкие потери напряжения, низкое потребление энергии и высокая надежность. В настоящее время при выборе проводников обычно используется национальный стандарт 6 мягких проводников (удлинение одиночной медной проволоки должно быть более 25%, диаметр моноволокна должен быть менее 0,30), чтобы обеспечить мягкость и прочность медного моноволокна. В таблице 1 перечислены стандарты, которым должны соответствовать обычно используемые материалы медных проводников.
(2) Материалы изоляционного слоя кабелей
Внутренняя среда электромобилей сложна, при выборе изоляционных материалов, с одной стороны, необходимо обеспечить безопасное использование изоляционного слоя, с другой стороны, по возможности выбирать легкообрабатываемые и широко используемые материалы. В настоящее время наиболее часто используемыми изоляционными материалами являются поливинилхлорид (ПВХ),сшитый полиэтилен (XLPE), силиконовый каучук, термопластичный эластомер (ТПЭ) и т. д., а их основные свойства приведены в таблице 2.
Среди них ПВХ содержит свинец, однако Директива RoHS запрещает использование свинца, ртути, кадмия, шестивалентного хрома, полибромированных дифениловых эфиров (ПБДЭ) и полибромированных бифенилов (ПББ) и других вредных веществ, поэтому в последние годы ПВХ заменяют сшитым полиэтиленом (XLPE), силиконовым каучуком, ТПЭ и другими экологически чистыми материалами.
(3) Материал экранирующего слоя кабеля
Экранирующий слой делится на две части: полупроводящий экранирующий слой и плетеный экранирующий слой. Объемное удельное сопротивление полупроводящего экранирующего материала при 20 °C и 90 °C и после старения является важным техническим показателем для измерения экранирующего материала, который косвенно определяет срок службы высоковольтного кабеля. Обычные полупроводящие экранирующие материалы включают этиленпропиленовый каучук (ЭПР), поливинилхлорид (ПВХ) иполиэтилен (ПЭ)на основе материалов. В случае, если сырье не имеет преимуществ и уровень качества не может быть улучшен в краткосрочной перспективе, научно-исследовательские институты и производители кабельных материалов сосредотачиваются на исследовании технологии обработки и соотношения формулы экранирующего материала, а также ищут инновации в соотношении состава экранирующего материала для улучшения общих характеристик кабеля.
2.Процесс подготовки высоковольтного кабеля
(1) Технология жильного провода
Основной процесс производства кабеля был разработан в течение длительного времени, поэтому в промышленности и на предприятиях также существуют собственные стандартные спецификации. В процессе волочения проволоки, в соответствии с режимом раскручивания одиночной проволоки, скручивающее оборудование можно разделить на раскручивающую крутильную машину, раскручивающую крутильную машину и раскручивающую/раскручивающую крутильную машину. Из-за высокой температуры кристаллизации медного проводника, температуры и времени отжига больше, целесообразно использовать оборудование раскручивающей крутильной машины для выполнения непрерывного вытягивания и непрерывного вытягивания monwire для улучшения удлинения и скорости разрушения волочения проволоки. В настоящее время кабель из сшитого полиэтилена (XLPE) полностью заменил кабель из масляной бумаги между уровнями напряжения от 1 до 500 кВ. Существует два распространенных процесса формирования проводника для проводников XLPE: круговое уплотнение и скручивание проволоки. С одной стороны, сердечник провода может избежать высокой температуры и высокого давления в сшитом трубопроводе, чтобы вдавить свой экранирующий материал и изоляционный материал в зазор многожильного провода и вызвать отходы; с другой стороны, он также может предотвратить просачивание воды вдоль направления проводника, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию кабеля. Сам медный проводник представляет собой концентрическую структуру скрутки, которая в основном производится обычной рамной скручивающей машиной, вилочной скручивающей машиной и т. д. По сравнению с процессом кругового уплотнения, он может обеспечить круглое формирование скрутки проводника.
(2) Процесс производства кабельной изоляции из сшитого полиэтилена
Для производства высоковольтного кабеля из сшитого полиэтилена используются два процесса формования: цепная сухая сшивка (CCV) и вертикальная сухая сшивка (VCV).
(3) Процесс экструзии
Ранее производители кабелей использовали вторичный процесс экструзии для производства изоляционного сердечника кабеля, на первом этапе одновременно экструдировали экран проводника и слой изоляции, а затем сшивали и наматывали на кабельный лоток, помещали на некоторое время, а затем экструзировали экран изоляции. В 1970-х годах в изолированном сердечнике провода появился трехслойный процесс экструзии 1+2, позволяющий выполнить внутреннее и внешнее экранирование и изоляцию в одном процессе. Процесс сначала экструдирует экран проводника, после короткого расстояния (2~5 м), а затем одновременно экструдирует изоляцию и экран изоляции на экран проводника. Однако первые два метода имеют большие недостатки, поэтому в конце 1990-х годов поставщики оборудования для производства кабелей представили трехслойный процесс производства совместной экструзией, который экструдировал экран проводника, изоляцию и экран изоляции одновременно. Несколько лет назад зарубежные страны также выпустили новую конструкцию головки экструдера с цилиндрической головкой и изогнутой сетчатой пластиной, которая путем балансировки давления потока в полости головки шнека снижает накопление материала, продлевает время непрерывного производства, заменяя непрерывное изменение спецификаций конструкции головки, что также может значительно сократить затраты на простои и повысить эффективность.
3. Заключение
Новые энергетические транспортные средства имеют хорошие перспективы развития и огромный рынок, нуждаются в серии высоковольтных кабельных изделий с высокой грузоподъемностью, высокой термостойкостью, эффектом электромагнитного экранирования, сопротивлением изгибу, гибкостью, длительным сроком службы и другими отличными характеристиками для производства и занимают рынок. Материал высоковольтного кабеля для электромобиля и процесс его подготовки имеют широкие перспективы развития. Электромобиль не может повысить эффективность производства и обеспечить безопасность использования без высоковольтного кабеля.
Время публикации: 23-авг-2024