Den nya eran av bilindustrin med ny energi axlar det dubbla uppdraget att omvandla industrin och uppgradera och skydda den atmosfäriska miljön, vilket i hög grad driver den industriella utvecklingen av högspänningskablar och andra relaterade tillbehör för elfordon, och kabeltillverkare och certifieringsorgan har investerat mycket energi i forskning och utveckling av högspänningskablar för elfordon. Högspänningskablar för elfordon har höga prestandakrav i alla avseenden och bör uppfylla RoHSb-standarden, flamskyddsklass UL94V-0-standardkraven och mjuk prestanda. Denna artikel introducerar material och beredningsteknik för högspänningskablar för elfordon.
1. Materialet i högspänningskabeln
(1) Kabelns ledares material
För närvarande finns det två huvudmaterial för kabelledarskikt: koppar och aluminium. Ett fåtal företag tror att aluminiumkärnor kan minska deras produktionskostnader avsevärt. Genom att tillsätta koppar, järn, magnesium, kisel och andra element baserat på rena aluminiummaterial, genom speciella processer som syntes och glödgningsbehandling, förbättras kabelns elektriska ledningsförmåga, böjningsprestanda och korrosionsbeständighet för att uppfylla kraven på samma lastkapacitet, för att uppnå samma effekt som kopparkärnor eller ännu bättre. Därmed sparas produktionskostnaderna avsevärt. De flesta företag betraktar dock fortfarande koppar som huvudmaterial för ledarskiktet. För det första är kopparns resistivitet låg, och kopparns prestanda är på samma nivå bättre än aluminium, såsom hög strömförbrukningskapacitet, låg spänningsförlust, låg energiförbrukning och stark tillförlitlighet. För närvarande använder man vid valet av ledare i allmänhet den nationella standarden 6 mjuka ledare (enkel koppartrådsförlängning måste vara större än 25 %, monofilamentets diameter är mindre än 0,30) för att säkerställa kopparmonofilamentets mjukhet och seghet. Tabell 1 listar de standarder som måste uppfyllas för vanligt förekommande kopparledarmaterial.
(2) Isolerande lagermaterial i kablar
Elfordons interna miljö är komplex. Vid val av isoleringsmaterial bör man å ena sidan säkerställa säker användning av isoleringslagret, och å andra sidan välja material som är enkla att bearbeta och används i stor utsträckning. För närvarande är de vanligaste isoleringsmaterialen polyvinylklorid (PVC),tvärbunden polyeten (XLPE), silikongummi, termoplastisk elastomer (TPE), etc., och deras huvudsakliga egenskaper visas i tabell 2.
Bland dem innehåller PVC bly, men RoHS-direktivet förbjuder användning av bly, kvicksilver, kadmium, sexvärt krom, polybromerade difenyletrar (PBDE) och polybromerade bifenyler (PBB) och andra skadliga ämnen, så PVC har under senare år ersatts av XLPE, silikongummi, TPE och andra miljövänliga material.
(3) Material för kabelskärmskikt
Skärmskiktet är uppdelat i två delar: halvledande skärmskikt och flätat skärmskikt. Volymresistiviteten hos det halvledande skärmmaterialet vid 20 °C och 90 °C och efter åldring är ett viktigt tekniskt index för att mäta skärmmaterialet, vilket indirekt avgör högspänningskabelns livslängd. Vanliga halvledande skärmmaterial inkluderar etylen-propylengummi (EPR), polyvinylklorid (PVC) ochpolyeten (PE)baserade material. Om råmaterialet inte har någon fördel och kvalitetsnivån inte kan förbättras på kort sikt, fokuserar vetenskapliga forskningsinstitutioner och kabelmaterialtillverkare på forskning om bearbetningsteknik och formelförhållande för skärmningsmaterialet, och söker innovation i sammansättningsförhållandet för skärmningsmaterialet för att förbättra kabelns totala prestanda.
2. Förberedelseprocess för högspänningskablar
(1) Ledartrådsteknik
Den grundläggande processen för kabeldragning har utvecklats under lång tid, så det finns också egna standardspecifikationer inom industrin och företagen. Vid tråddragningsprocessen, enligt avtvinningsmetoden för enkeltråd, kan tvinnande utrustning delas in i avtvinnande tvinnamaskin, avtvinnande tvinnamaskin och avtvinnande/avtvinnande tvinnamaskin. På grund av kopparledarens höga kristallisationstemperatur är glödgningstemperaturen och -tiden längre, vilket gör det lämpligt att använda avtvinnande tvinnamaskinutrustning för att utföra kontinuerlig dragning och kontinuerlig dragning av en tråd för att förbättra förlängningen och brotthastigheten vid tråddragning. För närvarande har tvärbunden polyetenkabel (XLPE) helt ersatt oljepapperskabeln mellan 1 och 500 kV spänningsnivåer. Det finns två vanliga ledarformningsprocesser för XLPE-ledare: cirkulär kompaktering och trådtvinning. Å ena sidan kan trådkärnan undvika hög temperatur och högt tryck i den tvärbundna rörledningen, vilket pressar dess skärmningsmaterial och isoleringsmaterial in i trådgapet och orsakar avfall; Å andra sidan kan det också förhindra vatteninfiltration längs ledarriktningen för att säkerställa kabelns säkra drift. Kopparledaren i sig är en koncentrisk tvinnad struktur, som mestadels produceras med vanliga ramtvinnamaskiner, gaffeltvinnamaskiner etc. Jämfört med den cirkulära komprimeringsprocessen kan det säkerställa att ledartvinnan bildas i rund form.
(2) Tillverkningsprocess för XLPE-kabelisolering
För produktion av högspännings-XLPE-kablar är kontaktledningsbaserad torrtvärbindning (CCV) och vertikal torrtvärbindning (VCV) två formningsprocesser.
(3) Extruderingsprocess
Tidigare använde kabeltillverkare en sekundär extruderingsprocess för att producera kabelisoleringskärna, där det första steget var att extrudera ledarskärmen och isoleringsskiktet samtidigt, och sedan tvärbinda och linda på kabelrännan, placera under en viss tid och sedan extrudera isoleringsskärmen. Under 1970-talet dök en 1+2 treskiktsextruderingsprocess upp i den isolerade trådkärnan, vilket möjliggjorde intern och extern skärmning och isolering i en enda process. Processen extruderar först ledarskärmen, efter en kort sträcka (2~5 m), och extruderar sedan isoleringen och isoleringsskärmen på ledarskärmen samtidigt. De två första metoderna har dock stora nackdelar, så i slutet av 1990-talet introducerade leverantörer av kabelproduktionsutrustning en treskikts-koextruderingsprocess för produktion, där ledarskärmning, isolering och isoleringsskärmning extruderades samtidigt. För några år sedan lanserade utländska länder också en ny design av extruderhuvudet och den böjda nätplattan. Genom att balansera skruvhuvudets flödestryck i hålrummet minskar man materialansamlingen och förlänger den kontinuerliga produktionstiden. Genom att ersätta den kontinuerliga specifikationsändringen för huvuddesignen kan man också avsevärt minska driftstoppskostnaderna och förbättra effektiviteten.
3. Slutsats
Nya energifordon har goda utvecklingsmöjligheter och en enorm marknad, och behöver en serie högspänningskablar med hög lastkapacitet, hög temperaturbeständighet, elektromagnetisk skärmningseffekt, böjmotstånd, flexibilitet, lång livslängd och andra utmärkta prestanda för att kunna produceras och ta över marknaden. Materialet för högspänningskablar för elfordon och dess beredningsprocess har breda utvecklingsmöjligheter. Utan högspänningskablar kan elfordon inte förbättra produktionseffektiviteten och säkerställa säkerheten.
Publiceringstid: 23 augusti 2024