Het nieuwe tijdperk van de auto-industrie met nieuwe energieën draagt de dubbele missie van industriële transformatie en upgrading en bescherming van het atmosferische milieu, wat de industriële ontwikkeling van hoogspanningskabels en andere bijbehorende accessoires voor elektrische voertuigen sterk stimuleert. Kabelfabrikanten en certificeringsinstanties hebben veel energie gestoken in onderzoek en ontwikkeling van hoogspanningskabels voor elektrische voertuigen. Hoogspanningskabels voor elektrische voertuigen stellen hoge prestatie-eisen in alle opzichten en moeten voldoen aan de RoHSb-norm, de eisen van de vlamvertragende klasse UL94V-0 en de zachte eigenschappen. Dit artikel introduceert de materialen en de voorbereidingstechnologie van hoogspanningskabels voor elektrische voertuigen.
1. Het materiaal van de hoogspanningskabel
(1) Geleidermateriaal van de kabel
Momenteel zijn er twee hoofdmaterialen voor de kabelgeleiderlaag: koper en aluminium. Sommige bedrijven denken dat een aluminium kern hun productiekosten aanzienlijk kan verlagen door koper, ijzer, magnesium, silicium en andere elementen toe te voegen aan zuiver aluminium. Door middel van speciale processen zoals synthese en gloeibehandeling worden de elektrische geleidbaarheid, buigprestaties en corrosiebestendigheid van de kabel verbeterd, om te voldoen aan de eisen van hetzelfde draagvermogen, om hetzelfde effect te bereiken als koperen kerngeleiders, of zelfs beter. Dit bespaart aanzienlijk op de productiekosten. De meeste bedrijven beschouwen koper echter nog steeds als het belangrijkste materiaal voor de geleiderlaag. Ten eerste is de soortelijke weerstand van koper laag en ten tweede zijn de meeste prestaties van koper op hetzelfde niveau beter dan die van aluminium, zoals een hoge stroombelastbaarheid, laag spanningsverlies, laag energieverbruik en hoge betrouwbaarheid. Momenteel worden bij de selectie van geleiders doorgaans de nationale norm 6 zachte geleiders gebruikt (de rek van de enkele koperdraad moet groter zijn dan 25%, de diameter van het monofilament moet kleiner zijn dan 0,30) om de zachtheid en taaiheid van het kopermonofilament te garanderen. Tabel 1 bevat de normen waaraan veelgebruikte koperen geleidermaterialen moeten voldoen.
(2) Isolatielaagmaterialen van kabels
De interne omgeving van elektrische voertuigen is complex. Enerzijds moet de keuze van isolatiematerialen een veilige toepassing van de isolatielaag garanderen, anderzijds moet er zoveel mogelijk worden gekozen voor eenvoudig te verwerken en veelgebruikte materialen. De meest gebruikte isolatiematerialen zijn momenteel polyvinylchloride (PVC),vernet polyethyleen (XLPE), siliconenrubber, thermoplastisch elastomeer (TPE), enz., en hun belangrijkste eigenschappen worden weergegeven in Tabel 2.
PVC bevat lood, maar de RoHS-richtlijn verbiedt het gebruik van lood, kwik, cadmium, zeswaardig chroom, polybroomdifenylethers (PBDE's) en polybroombifenylen (PBB's) en andere schadelijke stoffen. Daarom is PVC de afgelopen jaren vervangen door XLPE, siliconenrubber, TPE en andere milieuvriendelijke materialen.
(3) Materiaal van de kabelafschermingslaag
De afschermingslaag bestaat uit twee delen: een halfgeleidende afschermingslaag en een gevlochten afschermingslaag. De volumeweerstand van het halfgeleidende afschermingsmateriaal bij 20 °C en 90 °C en na veroudering is een belangrijke technische index om het afschermingsmateriaal te meten, wat indirect de levensduur van de hoogspanningskabel bepaalt. Veelvoorkomende halfgeleidende afschermingsmaterialen zijn onder andere ethyleenpropyleenrubber (EPR), polyvinylchloride (PVC) enpolyethyleen (PE)op basis van materialen. Indien de grondstof geen voordelen biedt en het kwaliteitsniveau niet op korte termijn kan worden verbeterd, richten wetenschappelijke onderzoeksinstellingen en fabrikanten van kabelmaterialen zich op onderzoek naar de verwerkingstechnologie en de formuleverhouding van het afschermingsmateriaal. Daarnaast streven ze naar innovatie in de samenstellingsverhouding van het afschermingsmateriaal om de algehele prestaties van de kabel te verbeteren.
2. Voorbereidingsproces van hoogspanningskabels
(1) Geleiderstrengtechnologie
Het basisproces voor het maken van kabels is al lange tijd ontwikkeld, waardoor er ook eigen standaardspecificaties zijn in de industrie en bedrijven. Tijdens het draadtrekken, afhankelijk van de onttwistmodus van enkelvoudige draden, kan de vlechtapparatuur worden onderverdeeld in een onttwistmachine, een onttwistmachine en een onttwist-/onttwistmachine. Vanwege de hoge kristallisatietemperatuur van koperen geleiders, zijn de gloeitemperatuur en -tijd langer. Het is daarom raadzaam om de onttwistmachine te gebruiken voor continu trekken en continu trekken aan monodraad om de rek- en breuksnelheid van het draadtrekken te verbeteren. Momenteel heeft de vernet polyethyleenkabel (XLPE) de oliepapierkabel tussen 1 en 500 kV spanningsniveaus volledig vervangen. Er zijn twee gangbare geleidervormingsprocessen voor XLPE-geleiders: cirkelvormig verdichten en draadtwisten. Enerzijds kan de draadkern de hoge temperatuur en hoge druk in de vernet leiding vermijden, waardoor het afschermings- en isolatiemateriaal in de spleet van de geslagen draad wordt gedrukt en er verspilling ontstaat; Aan de andere kant kan het ook waterinfiltratie langs de geleiderrichting voorkomen om een veilige werking van de kabel te garanderen. De koperen geleider zelf bestaat uit een concentrische litzenstructuur, die meestal wordt geproduceerd met een gewone frame-litzenmachine, vork-litzenmachine, enz. Vergeleken met het circulaire verdichtingsproces kan het een ronde litzenstructuur garanderen.
(2) Productieproces van XLPE-kabelisolatie
Voor de productie van hoogspannings-XLPE-kabels zijn bovenleidingdroogvernetting (CCV) en verticale droogvernetting (VCV) twee vormingsprocessen.
(3) Extrusieproces
Vroeger gebruikten kabelfabrikanten een secundair extrusieproces om kabelisolatiekern te produceren. De eerste stap bestond uit het gelijktijdig extruderen van de geleiderafscherming en de isolatielaag. Vervolgens werden de kernen vernet en om de kabelgoot gewikkeld, gedurende een bepaalde tijd geplaatst en vervolgens geëxtrudeerd. In de jaren 70 verscheen een 1+2 drielaags extrusieproces in de geïsoleerde draadkern, waardoor de interne en externe afscherming en isolatie in één proces konden worden voltooid. Het proces extrudeert eerst de geleiderafscherming, na een korte afstand (2~5 m), en extrudeert vervolgens tegelijkertijd de isolatie en de isolatieafscherming op de geleiderafscherming. De eerste twee methoden hebben echter grote nadelen, dus introduceerden leveranciers van kabelproductieapparatuur eind jaren 90 een drielaags co-extrusieproductieproces, waarbij de geleiderafscherming, isolatie en isolatieafscherming tegelijkertijd werden geëxtrudeerd. Een paar jaar geleden introduceerden ook buitenlandse landen een nieuw ontwerp voor de extrudeercilinderkop en een gebogen gaasplaat, door de stromingsdruk in de schroefkopholte in evenwicht te brengen om de ophoping van materiaal te verminderen, de continue productietijd te verlengen en door het vervangen van de continue wijziging van specificaties van het kopontwerp, kunnen ook aanzienlijk worden bespaard op de kosten van stilstand en kan de efficiëntie worden verbeterd.
3. Conclusie
Nieuwe energievoertuigen hebben goede ontwikkelingsperspectieven en een enorme markt. Ze vereisen een reeks hoogspanningskabelproducten met een hoge belastbaarheid, hoge temperatuurbestendigheid, elektromagnetische afscherming, buigvastheid, flexibiliteit, een lange levensduur en andere uitstekende prestaties. Hoogspanningskabelmaterialen voor elektrische voertuigen en het bijbehorende productieproces bieden ruime ontwikkelingsmogelijkheden. Elektrische voertuigen kunnen de productie-efficiëntie niet verbeteren en de veiligheid niet garanderen zonder hoogspanningskabels.
Plaatsingstijd: 23-08-2024