신에너지 자동차 산업의 새로운 시대는 산업 변혁과 대기 환경의 업그레이드 및 보호라는 두 가지 사명을 동시에 안고 있습니다. 이는 전기자동차용 고전압 케이블 및 기타 관련 부품의 산업 발전을 크게 촉진하고 있으며, 케이블 제조업체와 인증 기관은 전기자동차용 고전압 케이블 연구 개발에 많은 노력을 기울이고 있습니다. 전기자동차용 고전압 케이블은 모든 측면에서 높은 성능 요건을 충족해야 하며, RoHSb 표준, 난연 등급 UL94V-0 표준 요건 및 연성 성능을 충족해야 합니다. 본 논문에서는 전기자동차용 고전압 케이블의 소재 및 제조 기술을 소개합니다.
1.고압케이블의 재질
(1) 케이블의 도체 재질
현재 케이블 도체층의 주요 소재는 구리와 알루미늄 두 가지입니다. 일부 기업은 순수 알루미늄 소재에 구리, 철, 마그네슘, 실리콘 등의 원소를 첨가하고 합성 및 어닐링 처리와 같은 특수 공정을 통해 케이블의 전기 전도도, 굽힘 성능, 내식성을 향상시킴으로써 생산 비용을 크게 절감할 수 있다고 생각합니다. 이를 통해 구리 심선과 동일한 부하 용량 요건을 충족하고, 구리 심선과 동일하거나 그 이상의 효과를 얻을 수 있습니다. 따라서 생산 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 그러나 대부분의 기업은 여전히 구리를 도체층의 주요 소재로 간주합니다. 구리는 저항률이 낮고, 동급 알루미늄보다 높은 전류 용량, 낮은 전압 손실, 낮은 에너지 소비, 높은 신뢰성 등 대부분의 성능이 우수하기 때문입니다. 현재 도체 선택은 일반적으로 국가 표준 6 연성 도체(단일 구리선 연신율 25% 이상, 모노필라멘트 직경 0.30mm 미만)를 사용하여 구리 모노필라멘트의 부드러움과 인성을 보장합니다. 표 1은 일반적으로 사용되는 구리 도체 재료에 대해 충족해야 하는 표준을 나열합니다.
(2) 케이블의 절연층 재료
전기 자동차의 내부 환경은 복잡합니다. 따라서 절연 재료 선정 시, 한편으로는 절연층의 안전한 사용을 보장하는 동시에, 다른 한편으로는 가공이 용이하고 널리 사용되는 재료를 최대한 선택해야 합니다. 현재 일반적으로 사용되는 절연 재료는 폴리염화비닐(PVC)입니다.가교 폴리에틸렌(XLPE), 실리콘 고무, 열가소성 엘라스토머(TPE) 등이 있으며, 이들의 주요 특성은 표 2에 나타내었다.
그 중 PVC에는 납이 포함되어 있지만, RoHS 지침에서는 납, 수은, 카드뮴, 6가 크롬, 폴리브롬화 디페닐 에테르(PBDE), 폴리브롬화 비페닐(PBB) 및 기타 유해 물질의 사용을 금지하고 있어 최근 몇 년 동안 PVC는 XLPE, 실리콘 고무, TPE 및 기타 친환경 소재로 대체되었습니다.
(3) 케이블 차폐층 재료
차폐층은 반도체 차폐층과 편조 차폐층의 두 부분으로 나뉩니다. 20°C와 90°C에서 그리고 노화 후 반도체 차폐재의 체적 저항률은 차폐재를 측정하는 중요한 기술 지표이며, 고전압 케이블의 수명을 간접적으로 결정합니다. 일반적인 반도체 차폐재로는 에틸렌-프로필렌 고무(EPR), 폴리염화비닐(PVC) 등이 있습니다.폴리에틸렌(PE)원자재의 장점이 부족하고 단기간에 품질 수준을 개선하기 어려운 경우, 과학 연구 기관과 케이블 소재 제조업체는 차폐재의 가공 기술 및 배합 비율 연구에 집중하고, 차폐재의 구성 비율 혁신을 통해 케이블의 전반적인 성능을 향상시키고자 합니다.
2.고압 케이블 준비 공정
(1) 도체 가닥 기술
케이블의 기본 공정은 오랫동안 개발되어 왔기 때문에 업계와 기업마다 자체 표준 규격이 있습니다.와이어 인발 공정에서 단선의 꼬임 풀기 방식에 따라 연선 장비는 꼬임 풀기 연선기, 꼬임 풀기 연선기, 꼬임 풀기/꼬임 풀기 연선기로 나눌 수 있습니다.구리 도체의 결정화 온도가 높고 어닐링 온도와 시간이 길기 때문에 꼬임 풀기 연선기 장비를 사용하여 연속 인발 및 연속 인발 몬와이어를 수행하여 와이어 인발의 신장 및 파단률을 개선하는 것이 적합합니다.현재 가교 폴리에틸렌 케이블(XLPE)은 1~500kV 전압 레벨에서 오일 페이퍼 케이블을 완전히 대체했습니다.XLPE 도체에는 원형 압축과 와이어 꼬임의 두 가지 일반적인 도체 형성 공정이 있습니다.한편으로 와이어 코어는 가교 파이프라인의 고온 고압으로 인해 차폐재와 절연재가 연선 틈에 눌려 낭비가 발생하는 것을 피할 수 있습니다. 한편, 도체 방향으로 물이 침투하는 것을 방지하여 케이블의 안전한 작동을 보장합니다. 구리 도체 자체는 동심원 연선 구조로, 대부분 일반 프레임 연선기, 포크 연선기 등으로 제작됩니다. 원형 압착 공정과 비교하여 도체 연선의 원형 형성을 보장합니다.
(2) XLPE 케이블 절연 생산 공정
고전압 XLPE 케이블을 생산하기 위해서는 가선형 건식 가교결합(CCV)과 수직 건식 가교결합(VCV)이라는 두 가지 형성 공정이 있습니다.
(3) 압출공정
이전에 케이블 제조업체는 2차 압출 공정을 사용하여 케이블 절연 코어를 생산했습니다.첫 번째 단계는 도체 차폐와 절연 층을 동시에 압출한 다음 가교 및 권취하여 케이블 트레이에 일정 시간 동안 놓은 다음 절연 차폐를 압출했습니다.1970년대에는 절연 전선 코어에 1+2 3층 압출 공정이 등장하여 내부 및 외부 차폐 및 절연을 단일 공정으로 완료할 수 있었습니다.이 공정은 먼저 도체 차폐를 압출한 후 짧은 거리(2~5m)를 거쳐 도체 차폐 위에 절연과 절연 차폐를 동시에 압출합니다.그러나 처음 두 가지 방법은 큰 단점이 있었기 때문에 1990년대 후반 케이블 생산 장비 공급업체는 도체 차폐, 절연 및 절연 차폐를 동시에 압출하는 3층 공압출 생산 공정을 도입했습니다. 몇 년 전, 외국에서도 새로운 압출기 배럴 헤드와 곡선형 메쉬 플레이트 디자인을 출시하여 스크류 헤드 캐비티 유동 압력을 균형 있게 조절하여 재료 축적을 완화하고, 연속 생산 시간을 연장하며, 헤드 디자인의 사양을 끊임없이 변경하던 기존 방식을 대체하여 가동 중지 비용을 크게 절감하고 효율성을 개선했습니다.
3. 결론
신에너지 자동차는 개발 전망이 밝으며 시장 규모도 매우 큽니다. 따라서 고부하 용량, 고온 저항, 전자파 차폐 효과, 굽힘 저항성, 유연성, 긴 작동 수명 등 우수한 성능을 갖춘 고전압 케이블 제품군이 생산되어 시장을 선점해야 합니다. 전기차 고전압 케이블 소재 및 그 제조 공정은 향후 개발 전망이 밝습니다. 고전압 케이블 없이는 전기차 생산 효율을 높이고 사용 안전성을 확보할 수 없습니다.
게시 시간: 2024년 8월 23일