±150kV～500kV直流超高压交联聚乙烯绝缘光电复合电力电缆的制作方法

本实用新型涉及一种专用于直流输电的电力电缆。特别是一种带有铜丝屏蔽及光纤单元、金属带纵包加塑料护套综合阻水层电力电缆。应用于大型直流输电智能电网、电站，在线运行数据采集及控制信息传输的±150kV～500kV直流超高压交联聚乙烯绝缘光电复合电力电缆。

背景技术：

随着国家电力工业的高速发展，国内±150kV～500kV超高压、大容量、远距离直流输电智能电网建设工程已开始启动，智能电网的建设需要传输高电压线路运行在线检测信号。

虽然在，CN102610320 A中公开了一种750～1100kV特高压交联聚乙烯绝缘不锈钢套光电复合电缆，此电缆能够满足特高压输变电工程智能电网在线光纤量测信号及数据通讯的需求，适用于750～1100kV 特高压输变电系统，其独特的交联聚乙烯料制造的绝缘层、 软铜丝制成的铜丝屏蔽层以及不锈钢管护套等设计，使电缆具有优良的机械性能和防腐蚀性能，较高的短路电流容量。但是此光电复合电缆无法适用于现有的超高压直流输电智能电网的建设需求。

为适应国家超高压直流输电智能电网建设的需要，设计制造了一种±150kV～500kV直流输电超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆和直流输电超高压交联聚乙烯绝缘光电复合电力电缆。

技术实现要素：

本实用新型为国家提供了一种适用于大型直流输电电网、电站，±150kV～500kV超高压、大容量直流输电，并能在线进行智能电网运行数据采集，及自动化控制信息传输的光电复合直流电力电缆。

为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：±150kV～500kV直流超高压交联聚乙烯绝缘光电复合电力电缆，电缆从内层至外层依次包括导体、半导电捆扎带、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、第一半导电阻水层、铜丝屏蔽层和第二半导电阻水层，所述第二半导电阻水层外层为金属塑料复合带包覆综合阻水层，所述金属塑料复合带包覆综合阻水层外层为塑料外护层，所述铜丝屏蔽层内部设有多根高强度松套管光纤单元；所述金属塑料复合带包覆综合阻水层采用铜塑复合带制成或铝塑复合带制成。

用于直流输电的电力电缆，由于其导电线芯不存在趋肤效应，因此，所述导体采用紧压铜导体或紧压铝导体。

所述绝缘层采用专用于直流输电的交联聚乙烯绝缘料或聚烯烃直流电缆料制成。

所述铜丝屏蔽层采用多根软铜丝成S、Z绞合制成，铜丝屏蔽层设置于第一半导电阻水层和第二半导电阻水层之间。

光纤单元与电力电缆的复合。由于本实用新型设计的光电复合电缆的结构特点，能方便地解决光纤单元与电力电缆的复合问题，并能使光纤单元得到很好的机械保护。按客户需要，所述高强度松套管光纤单元采用外部有金属导电层的高强度松套管光纤单元2-4根，置于电缆的两侧，夹在密布的铜丝中间，与铜丝同时做S、Z绞合，随之用薄铜带绕包捆绑，或者直接绕包第二层半导电阻水带。

所述高强度松套管光纤单元选用薄铝塑带或铜塑带包裹的高强度塑料松套管光纤单元。

所述高强度松套管光纤单元采用表面金属喷涂的高强度塑料松套管光纤单元。

为了满足直流超高压电力电缆的径向阻水要求，设计的直流电力电缆其防水结构采用金属塑料复合带包覆综合阻水层。所述金属塑料复合带包覆综合阻水层采用铜或铝塑复合带纵包熔接，同时挤包聚乙烯塑料护套所构成的综合阻水层。

所述金属塑料复合带包覆综合阻水层采用铜或铝塑复合带绕包后，浇热熔沥青，同时挤包聚乙烯塑料护套阻水层。

所述塑料外护层采用聚乙烯护套料制成或聚氯乙烯绝缘护套；所述聚乙烯护套采用改性中密度聚乙烯护套。

本实用新型有如下有益效果：

1、本实用新型直流输电超高压交联聚乙烯绝缘光电复合电力电缆，具有很好的机械性能和优良的防水、防腐蚀性能，制造工艺性也很好，制造成本也较低。

2、电缆的铜丝屏蔽层有较高的短路电流容量，重要的是电缆内部的高强度松套管光纤单元结构及放置位置设计合理，不会轻易受损伤。

3、本实用新型为国家提供了一种适用于大型直流输电电网、电站，±150kV～500kV超高压、大容量直流输电，并能在线进行智能电网运行数据采集，及自动化控制信息传输的光电复合直流电力电缆。

4、光纤单元与电力电缆的复合，由于本实用新型设计的光电复合电缆的结构特点，能方便地解决光纤单元与电力电缆的复合问题，并能使光纤单元得到很好的机械保护。按客户需要，选用外部有金属导电层的高强度松套管光纤单元2～4根，置于电缆的两侧，夹在密布的铜丝中间，与铜丝同时做S、Z绞合，随之用薄铜带绕包捆绑，或者直接绕包第二层半导电阻水带。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型没有设置高强度松套管光纤单元的整体结构示意图。

图3是本实用新型有金属导电层的高强度松套管光纤单元结构示意图。

图中：导体1、半导电捆扎带2、导体屏蔽层3、绝缘层4、绝缘屏蔽层5、第一半导电阻水层6、铜丝屏蔽层7、第二半导电阻水层8、金属塑料复合带包覆综合阻水层9、塑料外护层10、高强度松套管光纤单元11。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

如图1所示，±150kV～500kV直流超高压交联聚乙烯绝缘光电复合电力电缆，电缆从内层至外层依次包括导体1、半导电捆扎带2、导体屏蔽层3、绝缘层4、绝缘屏蔽层5、第一半导电阻水层6、铜丝屏蔽层7和第二半导电阻水层8，所述第二半导电阻水层8外层为金属塑料复合带包覆综合阻水层9，所述金属塑料复合带包覆综合阻水层9外层为塑料外护层10，所述铜丝屏蔽层7内部设有多根高强度松套管光纤单元11；所述金属塑料复合带包覆综合阻水层9采用铜塑复合带制成或铝塑复合带制成。

进一步的，用于直流输电的电力电缆，由于其导电线芯不存在趋肤效应，因此，所述导体1采用紧压铜导体或紧压铝导体。

进一步的，导体外设置有绕包的半导电捆扎带2，绕包半导电捆扎带2的目是为了增强导体结构的稳固性。绕包的半导电捆扎带2和导体屏蔽层3联合构成了电缆的导体屏蔽。

进一步的，直流输电超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其绝缘层4应采用专用于直流输电的交联聚乙烯绝缘料，也可采用其它特殊配方的聚烯烃直流电缆料制成，但绝不可采用用于超高压交流输电电缆制造的超净化交联聚乙烯绝缘电力电缆料制造。所述的导体屏蔽层3、绝缘屏蔽层5采用超光滑半导电聚烯烃屏蔽料制造。导体屏蔽层3、绝缘层4、绝缘屏蔽层5采用三层共挤交联电缆生产线一次挤出制造完成。

进一步的，为了满足直流超高压电力电缆较大的短路容量要求，电缆的金属屏蔽采用圆周排列密布的铜丝绞合屏蔽，所述的铜丝屏蔽层7根据设计要求，由数十根软铜丝成S、Z绞合制成，铜丝屏蔽层7设置于第一半导电阻水层6和第二半导电阻水层8之间。

进一步的，直流超高压交联聚乙烯绝缘光电复合电力电缆中，所述的高强度松套管光纤单元11与铜丝屏蔽层7同时放置于两层半导电阻水缓冲层之间。为了防止直流超高压电力电缆导电线芯的绝缘屏蔽与金属屏蔽层之间产生局部电场畸变，高强度松套管光纤单元11必须采用外部有金属导电层的高强度松套管光纤单元。首选薄铝塑带包裹的高强度塑料松套管光纤单元；或是采用表面金属喷涂的高强度塑料松套管光纤单元；原则是松套管光纤单元表面必须有导电层，并保有合适的机械强度。有外部金属导电层的高强度松套管光纤单元结构示意图见图3。

如图3，一种有外部金属导电层的高强度松套管光纤单元结构，其内层至外层依次分别包括光纤12，填充光纤膏13，高强度塑料松套管14，有色金属带包覆层15。光纤12根据客户需要，可松套数根数据通讯光纤，温度传感光纤或力学传感光纤。高强度塑料松套管14可采用高模量的聚脂塑料松套管，也可以根据客户要求采用耐高温、耐腐蚀、高绝缘、低磨擦系数、有良好机械强度的铁氟龙PVDF光纤松套管。有色金属带包覆层15可采用总厚度为0.05mm以下的铝塑带纵包或绕包在高强度塑料松套管14的外层即可。这种结构的金属带包覆高强度松套管光纤单元，内部高强度塑料松套管14有很好的高压绝缘性能和物理隔离性能；外层的金属带包覆层除了有很好的导电性能，并且容易剥离；使本实用新型的金属带包覆高强度松套管光纤单元，在电缆安装施工中布置应用和光纤接续操作非常方便。

进一步的，光纤单元与电力电缆的复合。由于本实用新型设计的光电复合电缆的结构特点，能方便地解决光纤单元与电力电缆的复合问题，并能使光纤单元得到很好的机械保护。按客户需要，所述高强度松套管光纤单元11采用外部有金属导电层的高强度松套管光纤单元2-4根，置于电缆的两侧，不得置于电缆圆周的上、下端，夹在密布的铜丝中间，与铜丝同时做S、Z绞合，随之用薄铜带绕包捆绑，或者直接绕包第二层半导电阻水带。这种结构的单芯光电复合电力电缆，在装盘及敷设时，光纤单元都有足够的冗余长度，不会使光纤单元受到过量的拉伸以至损坏。

进一步的，所述高强度松套管光纤单元11选用薄铝塑带包裹的高强度塑料松套管光纤单元。薄铝塑带根据设计需要可以选总厚度为0.05mm以下铝塑复合带。

进一步的，所述高强度松套管光纤单元11也可采用表面金属喷涂的高强度塑料松套管光纤单元。

进一步的，为了满足直流超高压电力电缆的径向阻水要求，设计的直流电力电缆其防水结构采用金属塑料复合带包覆综合阻水层。所述金属塑料复合带包覆综合阻水层9采用铜或铝塑复合带纵包熔接，同时挤包聚乙烯塑料护套所构成的综合阻水层。

进一步的，所述金属塑料复合带包覆综合阻水层9采用铜或铝塑复合带绕包后，浇热熔沥青，同时挤包聚乙烯塑料护套阻水层。

进一步的，所述塑料外护层10采用聚乙烯护套料制成或聚氯乙烯绝缘护套；所述聚乙烯护套采用改性中密度聚乙烯护套。

制作综合阻水层的金属塑料复合带，根据设计需要可以选金属萡厚度为0.1～0.2mm的铜（铝）塑复合带。

本实用新型的直流电力电缆金属塑料复合带包覆综合阻水层9，以采用铜（铝）塑复合带纵包熔接+同时挤包聚乙烯塑料护套所构成的综合阻水层为优选。也可以采用铜（铝）塑复合带绕包后，浇热熔沥青+同时挤包聚乙烯塑料护套阻水层的工艺为次选。

铜（铝）塑复合带纵包熔接+同时挤包聚乙烯塑料护套所构成的综合阻水层制造工艺。选好一定厚度和宽度的铜（铝）塑复合带材；经特殊设计的成型模纵向包覆在电缆线芯的第二半导电阻水层8上，同时经热风机吹塑，使包覆成圆筒状的铜（铝）塑带的重叠接缝处的塑料吹熔粘固。与此同时对包覆好铜（铝）塑复合阻水层9的电缆线芯同时挤包聚乙烯塑料护套10，经过高温热塑状的聚乙烯塑料护套覆盖，使电缆线芯上纵向包覆成圆筒形的铜（铝）塑带层9上的塑胶层，与挤包的热塑状的聚乙烯塑料护套10，牢固地的熔结成一体。可靠构成了直流电力电缆的铜（铝）塑复合综合阻水层。

制成的直流超高压电力电缆的铜（铝）塑复合综合阻水层的内部铜萡，紧贴在在第二半导电阻水层8上。这样直流电力电缆绝缘屏蔽层5→经第一半导电阻水缓冲层6→铜丝屏蔽层7→第二半导电阻水缓冲层8→铜（铝）塑复合综合阻水层9构成了完整的直流电力电缆金属屏蔽电连续通路。该工艺设计与制造正确与否极为重要，与铝纵包焊管金属护套直流电力电缆相比较，本实用新型设计直流输电超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆有效地避免了产生电晕放电的风险。

由于国家超电压输电工程“在线电光量测信号转换技术”应用的普及和智能电网建设的需要，国家电网超高压直流输变电电网及大电站建设，往往都是定制光电复合电力电缆，不排除也有定制不带光纤量测、通讯单元的直流超高压输电电力电缆。图2为本实用新型不带光纤量测、通讯单元的±150kV～500kV直流输电超高压交联聚乙烯绝缘、铜丝屏蔽、铜（铝）塑复合带纵包+聚乙烯塑料护套综合阻水层电力电缆的结构示意图。

图2与图1相比较的主要区别，是在电缆制造过程中，没有设置高强度松套管光纤单元11。

本实用新型直流电力电缆具有很好的机械性能和优良的防水、防腐蚀性能，制造工艺性也很好，制造成本也较低。电缆的铜丝屏蔽层有较高的短路电流容量，重要的是电缆内部的高强度松套管光纤单元结构及放置位置设计合理，不会轻易受损伤。本实用新型为国家提供了一种适用于大型直流输电电网、电站，±150kV～500kV超高压、大容量直流输电，并能在线进行智能电网运行数据采集，及自动化控制信息传输的光电复合直流电力电缆。

上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。