Nová éra automobilového priemyslu s novou energiou nesie dvojitú úlohu priemyselnej transformácie a modernizácie a ochrany atmosférického prostredia, čo výrazne poháňa priemyselný rozvoj vysokonapäťových káblov a iného súvisiaceho príslušenstva pre elektrické vozidlá. Výrobcovia káblov a certifikačné orgány investovali veľa energie do výskumu a vývoja vysokonapäťových káblov pre elektrické vozidlá. Vysokonapäťové káble pre elektrické vozidlá majú vysoké výkonnostné požiadavky vo všetkých aspektoch a mali by spĺňať normu RoHSb, požiadavky normy UL94V-0 pre samozhášavosť a mäkký výkon. Tento článok predstavuje materiály a technológiu prípravy vysokonapäťových káblov pre elektrické vozidlá.
1. Materiál vysokonapäťového kábla
(1) Vodivý materiál kábla
V súčasnosti existujú dva hlavné materiály na výrobu vodivých vrstiev káblov: meď a hliník. Niektoré spoločnosti si myslia, že hliníkové jadro môže výrazne znížiť ich výrobné náklady. Pridaním medi, železa, horčíka, kremíka a ďalších prvkov na báze čistého hliníka sa pomocou špeciálnych procesov, ako je syntéza a žíhanie, zlepší elektrická vodivosť, ohybové vlastnosti a odolnosť kábla voči korózii, aby sa splnili požiadavky na rovnakú nosnosť a dosiahol sa rovnaký alebo dokonca lepší účinok ako pri medených vodičoch. Výrobné náklady sa tak výrazne znížia. Väčšina spoločností však stále považuje meď za hlavný materiál vodivých vrstiev. V prvom rade má medi nízky odpor a väčšina vlastností medi je na rovnakej úrovni lepšia ako u hliníka, ako napríklad veľká prúdová zaťažiteľnosť, nízke straty napätia, nízka spotreba energie a vysoká spoľahlivosť. V súčasnosti sa pri výbere vodičov všeobecne používa národný štandard 6 mäkkých vodičov (predĺženie jedného medeného drôtu musí byť väčšie ako 25 %, priemer monofilu musí byť menší ako 0,30 m), aby sa zabezpečila mäkkosť a húževnatosť medeného monofilu. V tabuľke 1 sú uvedené normy, ktoré musia byť splnené pre bežne používané medené vodičové materiály.
(2) Materiály izolačných vrstiev káblov
Vnútorné prostredie elektrických vozidiel je zložité. Pri výbere izolačných materiálov sa na jednej strane zabezpečí bezpečné používanie izolačnej vrstvy a na druhej strane sa zvolia čo najjednoduchšie spracovateľné a široko používané materiály. V súčasnosti sa bežne používanými izolačnými materiálmi stáva polyvinylchlorid (PVC).zosieťovaný polyetylén (XLPE), silikónový kaučuk, termoplastický elastomér (TPE) atď. a ich hlavné vlastnosti sú uvedené v tabuľke 2.
Medzi nimi PVC obsahuje olovo, ale smernica RoHS zakazuje používanie olova, ortuti, kadmia, šesťmocného chrómu, polybrómovaných difenyléterov (PBDE) a polybrómovaných bifenylov (PBB) a iných škodlivých látok, takže v posledných rokoch bolo PVC nahradené XLPE, silikónovým kaučukom, TPE a inými ekologickými materiálmi.
(3) Materiál tieniacej vrstvy kábla
Tieniaca vrstva je rozdelená na dve časti: polovodivú tieniacu vrstvu a opletenú tieniacu vrstvu. Objemový odpor polovodivého tieniaceho materiálu pri teplote 20 °C a 90 °C a po starnutí je dôležitým technickým ukazovateľom na meranie tieniaceho materiálu, ktorý nepriamo určuje životnosť vysokonapäťového kábla. Medzi bežné polovodivé tieniace materiály patrí etylénpropylénový kaučuk (EPR), polyvinylchlorid (PVC) a...polyetylén (PE)materiály na báze. V prípade, že surovina nemá žiadnu výhodu a úroveň kvality sa nedá v krátkodobom horizonte zlepšiť, vedeckovýskumné inštitúcie a výrobcovia káblových materiálov sa zameriavajú na výskum technológie spracovania a pomeru zloženia tieniaceho materiálu a hľadajú inovácie v pomere zloženia tieniaceho materiálu s cieľom zlepšiť celkový výkon kábla.
2. Proces prípravy vysokonapäťového kábla
(1) Technológia vodičových prúžkov
Základný proces výroby káblov sa vyvíjal už dlhú dobu, takže v priemysle a podnikoch existujú aj vlastné štandardy. V procese ťahania drôtov sa podľa spôsobu odvíjania jedného drôtu môže spletacie zariadenie rozdeliť na odvíjací spletací stroj, odvíjací spletací stroj a odvíjací/odvíjací spletací stroj. Vzhľadom na vysokú teplotu kryštalizácie medených vodičov, dlhšiu teplotu a čas žíhania je vhodné použiť odvíjací spletací stroj na vykonávanie kontinuálneho ťahania a kontinuálneho ťahania drôtu, aby sa zlepšila predĺženie a miera lomu ťahaného drôtu. V súčasnosti zosieťovaný polyetylénový kábel (XLPE) úplne nahradil papierový kábel medzi napäťovými úrovňami 1 a 500 kV. Existujú dva bežné procesy tvarovania vodičov pre vodiče z XLPE: kruhové zhutňovanie a krútenie drôtu. Na jednej strane sa jadro drôtu môže vyhnúť vysokej teplote a vysokému tlaku v zosieťovanom potrubí, ktoré by vtlačili jeho tieniaci materiál a izolačný materiál do medzery medzi spletenými drôtmi a spôsobili by odpad; Na druhej strane môže tiež zabrániť prenikaniu vody pozdĺž smeru vodiča, čím sa zabezpečí bezpečná prevádzka kábla. Medený vodič samotný má sústrednú štruktúru splietania, ktorá sa väčšinou vyrába pomocou bežného rámového splietacieho stroja, vidlicového splietacieho stroja atď. V porovnaní s kruhovým zhutňovacím procesom môže zabezpečiť okrúhly tvar splietania vodiča.
(2) Výrobný proces izolácie káblov z XLPE
Na výrobu vysokonapäťového XLPE kábla sa používajú dva procesy tvárnenia: suché zosieťovanie v trolejovom vedení (CCV) a vertikálne suché zosieťovanie (VCV).
(3) Proces extrúzie
Výrobcovia káblov predtým používali na výrobu izolačného jadra káblov proces sekundárnej extrúzie, pričom prvým krokom bolo súčasné extrúzia tienenia vodiča a izolačnej vrstvy, ktoré sa potom zosieťovali a navili na káblový žľab, umiestnili na určitý čas a následne extrúzia izolačného tienenia. V 70. rokoch 20. storočia sa objavil proces trojvrstvovej extrúzie izolovaného drôteného jadra 1+2, ktorý umožnil dokončiť vnútorné a vonkajšie tienenie a izoláciu v jednom procese. Proces najprv extrúziou tienenia vodiča po krátkej vzdialenosti (2 ~ 5 m) nanesie izoláciu a izolačný tienenie na tienenie vodiča súčasne. Prvé dve metódy však majú veľké nevýhody, preto koncom 90. rokov 20. storočia dodávatelia zariadení na výrobu káblov zaviedli proces trojvrstvovej koextrúzie, pri ktorom sa súčasne extrúzia tienenia vodiča, izolácie a izolačného tienenia. Pred niekoľkými rokmi aj zahraničné krajiny uviedli na trh novú konštrukciu valcovej hlavy extrudéra a zakrivenej sieťovej dosky. Vyvážením tlaku prúdenia v dutine skrutkovej hlavy sa zmierni hromadenie materiálu, predĺži sa nepretržitý výrobný čas a nahradením neustálej zmeny špecifikácií konštrukcie hlavy sa tiež výrazne ušetria náklady na prestoje a zvýši sa efektivita.
3. Záver
Vozidlá s novou energiou majú dobré vyhliadky na rozvoj a obrovský trh. Do výroby a na trhu je potrebný rad vysokonapäťových káblových produktov s vysokou nosnosťou, odolnosťou voči vysokým teplotám, elektromagnetickým tienením, odolnosťou proti ohybu, flexibilitou, dlhou životnosťou a ďalšími vynikajúcimi vlastnosťami. Materiál vysokonapäťových káblov pre elektrické vozidlá a proces ich prípravy majú široké vyhliadky na rozvoj. Bez vysokonapäťového kábla elektrické vozidlá nemôžu zlepšiť efektivitu výroby a zabezpečiť bezpečnosť používania.
Čas uverejnenia: 23. augusta 2024