Novo obdobje nove energetske avtomobilske industrije nosi dvojno poslanstvo industrijske preobrazbe in nadgradnje ter zaščite atmosferskega okolja, kar močno poganja industrijski razvoj visokonapetostnih kablov in drugih povezanih dodatkov za električna vozila, proizvajalci kablov in certifikacijski organi pa so vložili veliko energije v raziskave in razvoj visokonapetostnih kablov za električna vozila. Visokonapetostni kabli za električna vozila imajo visoke zahteve glede zmogljivosti v vseh pogledih in bi morali izpolnjevati standard RoHSb, standardne zahteve stopnje zaviranja gorenja UL94V-0 in mehko delovanje. Ta članek predstavlja materiale in tehnologijo priprave visokonapetostnih kablov za električna vozila.
1. Material visokonapetostnega kabla
(1) Material prevodnika kabla
Trenutno obstajata dva glavna materiala za plast kabelskega prevodnika: baker in aluminij. Nekaj podjetij meni, da lahko aluminijasto jedro močno zmanjša njihove proizvodne stroške z dodajanjem bakra, železa, magnezija, silicija in drugih elementov na osnovi čistih aluminijastih materialov s posebnimi postopki, kot sta sinteza in žarjenje, izboljšanje električne prevodnosti, upogibanje zmogljivosti in odpornosti proti koroziji kabla, da bi izpolnili zahteve enake nosilnosti, da bi dosegli enak učinek kot vodniki z bakrenim jedrom ali celo boljši. Tako so proizvodni stroški močno prihranjeni. Vendar večina podjetij še vedno meni, da je baker glavni material prevodniške plasti, najprej je upornost bakra nizka, nato pa je večina zmogljivosti bakra boljša od učinkovitosti aluminija na isti ravni, kot je velik tok nosilnost, nizka izguba napetosti, nizka poraba energije in velika zanesljivost. Trenutno izbira vodnikov na splošno uporablja nacionalni standard 6 mehkih vodnikov (raztezek posamezne bakrene žice mora biti večji od 25 %, premer monofilamenta je manjši od 0,30), da se zagotovi mehkoba in žilavost bakrenega monofilamenta. Tabela 1 navaja standarde, ki jih morajo izpolnjevati običajno uporabljeni materiali za bakrene prevodnike.
(2) Materiali izolacijske plasti kablov
Notranje okolje električnih vozil je zapleteno, pri izbiri izolacijskih materialov, na eni strani, da se zagotovi varna uporaba izolacijskega sloja, na drugi strani, kolikor je to mogoče, da se izbere enostavno obdelavo in široko uporabljene materiale. Trenutno so pogosto uporabljeni izolacijski materiali polivinilklorid (PVC),zamrežen polietilen (XLPE), silikonska guma, termoplastični elastomer (TPE) itd., njihove glavne lastnosti pa so prikazane v tabeli 2.
Med njimi PVC vsebuje svinec, vendar direktiva RoHS prepoveduje uporabo svinca, živega srebra, kadmija, šestvalentnega kroma, polibromiranih difenil etrov (PBDE) in polibromiranih bifenilov (PBB) ter drugih škodljivih snovi, zato je PVC v zadnjih letih nadomeščen z XLPE, silikonska guma, TPE in drugi okolju prijazni materiali.
(3) Material zaščitne plasti kabla
Zaščitni sloj je razdeljen na dva dela: polprevodni zaščitni sloj in pleteni zaščitni sloj. Volumska upornost polprevodnega zaščitnega materiala pri 20 °C in 90 °C ter po staranju je pomemben tehnični indeks za merjenje zaščitnega materiala, ki posredno določa življenjsko dobo visokonapetostnega kabla. Običajni polprevodni zaščitni materiali vključujejo etilen-propilensko gumo (EPR), polivinilklorid (PVC) inpolietilen (PE)materiali na osnovi. V primeru, da surovina nima prednosti in ravni kakovosti ni mogoče kratkoročno izboljšati, se znanstvenoraziskovalne ustanove in proizvajalci kabelskega materiala osredotočajo na raziskave tehnologije obdelave in razmerja formule zaščitnega materiala ter iščejo inovacije v razmerje sestave zaščitnega materiala za izboljšanje splošne učinkovitosti kabla.
2. Postopek priprave visokonapetostnega kabla
(1) Tehnologija žičnih prevodnikov
Osnovni postopek kabla je bil razvit že dolgo, tako da obstajajo tudi lastne standardne specifikacije v industriji in podjetjih. V procesu vlečenja žice lahko glede na način odvijanja enojne žice opremo za sukanje razdelimo na stroj za odvijanje pramenov, stroj za odvijanje pramenov in stroj za odvijanje/odvijanje pramenov. Zaradi visoke kristalizacijske temperature bakrenega prevodnika sta temperatura in čas žarjenja daljša, zato je primerno uporabiti opremo stroja za odvijanje pramenov za neprekinjeno vlečenje in neprekinjeno vlečenje monwire za izboljšanje raztezka in stopnje zloma pri vlečenju žice. Trenutno je kabel iz zamreženega polietilena (XLPE) popolnoma nadomestil kabel iz oljnega papirja med napetostnimi nivoji od 1 do 500 kV. Obstajata dva običajna postopka oblikovanja prevodnikov za prevodnike iz XLPE: krožno zbijanje in zvijanje žice. Po eni strani se lahko jedro žice izogne visoki temperaturi in visokemu tlaku v zamreženem cevovodu, da pritisne svoj zaščitni material in izolacijski material v režo nasedle žice in povzroči odpadke; Po drugi strani pa lahko prepreči tudi infiltracijo vode vzdolž smeri prevodnika, da zagotovi varno delovanje kabla. Sam bakreni vodnik je koncentrična vijugasta struktura, ki se večinoma proizvaja z običajnim strojem za vijuganje okvirja, strojem za vijuganje vilic itd. V primerjavi s postopkom krožnega zbijanja lahko zagotovi okroglo tvorbo vijuganja prevodnika.
(2) Postopek izdelave kabelske izolacije iz XLPE
Za proizvodnjo visokonapetostnega kabla iz XLPE sta dva postopka oblikovanja suho zamreženje verižne mreže (CCV) in navpično suho zamreženje (VCV).
(3) Postopek iztiskanja
Prej so proizvajalci kablov uporabili sekundarni postopek iztiskanja za izdelavo izolacijskega jedra kabla, prvi korak hkrati iztiskanje prevodnika ščita in izolacijske plasti, nato pa navzkrižno povezane in navite na kabelski pladenj, postavljene za nekaj časa in nato ekstrudiranje izolacijski ščit. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja se je v izoliranem žičnem jedru pojavil postopek troslojnega iztiskanja 1+2, ki je omogočal notranjo in zunanjo zaščito in izolacijo v enem samem procesu. Postopek najprej iztisne oklop prevodnika po kratki razdalji (2 ~ 5 m), nato pa hkrati iztisne izolacijo in izolacijski oklop na oklopu prevodnika. Vendar imata prvi dve metodi velike pomanjkljivosti, zato so v poznih devetdesetih letih prejšnjega stoletja dobavitelji opreme za proizvodnjo kablov uvedli proizvodni proces troslojne koekstruzije, ki je hkrati ekstrudiral oklop prevodnika, izolacijo in izolacijski oklop. Pred nekaj leti so tuje države predstavile tudi novo zasnovo glave soda ekstruderja in ukrivljene mrežaste plošče, tako da uravnavajo tlak pretoka v votlini glave vijaka, da ublažijo kopičenje materiala, podaljšajo čas neprekinjene proizvodnje in nadomeščajo nenehno spreminjanje specifikacij zasnova glave lahko tudi močno prihrani stroške izpadov in izboljša učinkovitost.
3. Zaključek
Nova energetska vozila imajo dobre razvojne možnosti in ogromen trg, potrebujejo vrsto visokonapetostnih kabelskih izdelkov z visoko nosilnostjo, visoko temperaturno odpornostjo, elektromagnetnim zaščitnim učinkom, odpornostjo na upogibanje, prilagodljivostjo, dolgo življenjsko dobo in drugimi odličnimi zmogljivostmi v proizvodnjo in zasedajo trgu. Material visokonapetostnega kabla za električna vozila in postopek njegove priprave imata široke možnosti za razvoj. Električno vozilo ne more izboljšati učinkovitosti proizvodnje in zagotoviti varnost brez visokonapetostnega kabla.
Čas objave: 23. avgusta 2024