智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆及制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆及制造方法，电缆由内至外依次为缆芯、半导电缓冲阻水带、金属护层、隔离层、金属丝铠装层和外护层；所述缆芯包括至少一根绝缘线芯；每根绝缘线芯由内至外依次为阻水导体、半导电导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层；所述绝缘线芯外设置金属屏蔽层；所述阻水导体为绞合的金属单丝外纵向包覆阻水纱，且孔隙处填充阻水粉。本发明实现了近距离水底连续方式电力传输的能力，可满足防水防腐蚀及海水冲刷大张力的要求，能够代替结构复杂的传统海底电缆，简化了电缆的制造过程，提高生产效率，避免不必要的成本浪费。
【专利说明】
智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆及制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆及制造方法。
【背景技术】
[0002]我国是一个海洋大国，拥有300多万平方公里的海域和18000公里长的海岸线，沿海分布有6000多个岛屿，在浅海大陆架蕴藏着丰富的海底油田和天然气，沿海又是我国经济发达区，国内沿海岛屿发展急需用电，由于建设电站成本高、周期长，再加上燃料供应困难等因素，故此，对中小型海岛的供电、通信(尤其是军用保密通信)都需要通过海底电缆来解决。
[0003]随着浅海近岸风电的开发，近海岛屿与内陆湖泊的旅游兴起，连接大陆与浅海风场、湖泊边岸与湖心岛屿以及过江过湖的电缆需求不断增多。这些特定场合，各设施间的距离远至3?5km，近的距离也就是几十、几百米之间，采用传统的大长度海底电缆连接方式传输电力和通讯，就显得大材小用不相宜了，同时在海岸潮汐滩涂区，普通电缆又难以满足防水防腐蚀及海水冲刷大张力的要求，因此市场迫切需求一种新型轻型浅海湖泊专用电缆。
[0004]目前，35kV及以下海底电缆主要是以分相挤包铅合金护套为主，其特征在于在分相缆芯导体纵向阻水与挤包铅合金套径向组水相结合，但铅套是个重污染源，环保问题严重。因此针对浅海与湖泊这一特定场合，不适宜采用原有海底电缆的铅护套结构。
【发明内容】
[0005]本发明的第一个目的是提供一种防水耐长期浸泡、耐腐蚀环保无重金属污染、电气绝缘性能好、抗拉、抗张能力强、固定联接敷设的智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆。
[0006]实现本发明目的的技术方案是智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆，由内至外依次为缆芯、半导电缓冲阻水带、金属护层、隔离层、金属丝铠装层和外护层;所述缆芯包括至少一根绝缘线芯;每根绝缘线芯由内至外依次为阻水导体、半导电导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层;所述绝缘线芯外设置金属屏蔽层;所述阻水导体为绞合的金属单丝外纵向包覆阻水纱，且孔隙处填充阻水粉。
[0007]所述绝缘线芯为多根，多根绝缘线芯与半导电缓冲阻水带之间设置阻水填充。
[0008]所述金属护层的第一种结构为纵向包覆于缆芯外的铝塑复合带及挤包于铝塑复合带外的一层聚乙烯护套的复合结构；第二种结构为纵向包覆于缆芯外的波纹铝金属护套、金属铝护套外涂覆的沥青或热熔胶防腐层以及防腐层外挤包的一层聚乙烯护套的复合结构。
[0009]所述金属丝销装层的第一种结构为多股非磁性的直径为3.15mm或者4.0mm的不锈钢丝的绞合结构;第二种结构为多股直径为3.15mm或者4.0mm的的镀锌钢丝绞合的结构。
[0010]所述外护层的结构为内层的径向防水聚乙烯与外层的防腐聚丙烯纤维的复合层。
[0011]本发明的第二个目的是提供能够制造出防水耐长期浸泡、耐腐蚀环保无重金属污染、电气绝缘性能好、抗拉、抗张能力强、固定联接敷设，适用于浅海、湖泊等水下环境传输电力的电缆的方法。
[0012]实现本发明第二个目的的技术方案是:一种智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆的制造方法，电缆结构采用如前所述;制造方法包括以下步骤:
[0013]步骤一:制作阻水导体；
[0014]步骤二:制作绝缘线芯并成缆;若采用单根绝缘线芯结构，则绝缘线芯外包覆金属屏蔽层成为缆芯;若采用多根绝缘线芯的结构，则在每根绝缘线芯外包覆金属屏蔽层，然后采用盘绞机进行多根线芯绞合，在绞合中间间隙添加阻水绳作为阻水填充，成缆后包绕一层半导电缓冲阻水带；
[0015]步骤三:制作金属护层；
[0016]步骤四:制作隔离层；
[0017]步骤五:制作金属丝铠装层；
[0018]步骤六:制作外护层。
[0019]所述步骤一中，采用法国Pourtier型91盘框绞机对金属单丝进行圆形紧压绞制，在绞制的层间结构纵向包入阻水纱，并添加阻水粉，对制作完成的阻水导体进行直流电阻和透水测试。
[0020]所述步骤二中，通过CCV悬链式生产线将半导电导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层三层共挤，制作完成的绝缘线芯进行烘房加热脱气。
[0021]所述步骤二中，金属屏蔽层为铜带、铝带或铝合金带。
[0022]所述隔离层为聚乙烯护层。
[0023]采用了上述技术方案后，本发明具有以下的积极的效果:(I)本发明实现了近距离水底连续方式电力传输的能力，可满足防水防腐蚀及海水冲刷大张力的要求，能够代替结构复杂的传统海底电缆，简化了电缆的制造过程，提高生产效率，避免不必要的成本浪费。
[0024](2)本发明的金属护层采用铝塑复合带综合护层或皱纹金属铝护套，具有优良的径向防水、防腐性能，可替代传统海底电缆中的重金属铅护层，避免了生产中采用金属挤出的热加工方式，降低了电缆制造的工艺难度，另外本发明的金属护层机械强度高、重量轻，在安装敷设过程中更为便捷有利，并且铝不属于重金属污染源，对环境环保护要求高的场合更为适宜。
[0025](3)本发明在电缆导体和电缆线芯中加入的阻水纱和阻水带，在电缆受到外力破坏出现渗水故障时，可有效的阻断水分沿电缆轴向方向蔓延，减少水分浸入电缆的长度，电缆分段后可继续使用，提高利用率减少成本损失。
[0026](4)本发明的方法制造的电缆具有防水耐长期浸泡、耐腐蚀，抗拉、抗张能力强，性能安全可靠的特点。
【附图说明】
[0027]为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0028]图1为本发明实施例1的结构示意图，图中为单芯结构。
[0029]图2为本发明实施例2的结构示意图，图中为三芯结构。
[0030]附图中标号为:
[0031]缆芯1、绝缘线芯11、阻水导体11-1、半导电导体屏蔽层11-2、交联聚乙烯绝缘层11-3、半导电绝缘屏蔽层11-4、金属屏蔽层12、阻水填充13、半导电缓冲阻水带2、金属护层
3、隔离层4、金属丝铠装层5、外护层6。
【具体实施方式】
[0032]见图1，本实施例的智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆，采用单芯结构，由内至外依次为缆芯1、半导电缓冲阻水带2、金属护层3、隔离层4、金属丝铠装层5和外护层6;缆芯I包括一根绝缘线芯11;绝缘线芯11由内至外依次为阻水导体11-1、半导电导体屏蔽层11-2、交联聚乙烯绝缘层11-3和半导电绝缘屏蔽层11-4;绝缘线芯11外设置金属屏蔽层12;阻水导体11-1为绞合的金属单丝外纵向包覆阻水纱，且孔隙处填充阻水粉。金属护层3的结构为纵向包覆于缆芯I外的铝塑复合带及挤包于铝塑复合带外的一层聚乙烯护套的复合结构;或者为纵向包覆于缆芯I外的波纹铝金属护套、金属铝护套外涂覆的沥青或热熔胶防腐层以及防腐层外挤包的一层聚乙烯护套的复合结构。金属丝铠装层5的结构为多股非磁性的直径为3.15mm或者4.0mm的不锈钢丝的绞合结构；或者为多股直径为3.15mm或者4.0mm的的镀锌钢丝绞合的结构。外护层6的结构为内层的径向防水聚乙烯与外层的防腐聚丙烯纤维的复合层。
[0033]制造方法包括以下步骤:
[0034]步骤一:制作阻水导体11-1;采用法国Pourtier型91盘框绞机对金属单丝进行圆形紧压绞制，在绞制的层间结构纵向包入阻水纱，并添加阻水粉，对制作完成的阻水导体11-1进行直流电阻和透水测试。
[0035]步骤二:制作绝缘线芯11并成缆;绝缘线芯11外包覆金属屏蔽层12成为缆芯I;成缆后包绕一层半导电缓冲阻水带2;通过CCV悬链式生产线将半导电导体屏蔽层11-2、交联聚乙烯绝缘层11-3和半导电绝缘屏蔽层11-4三层共挤，制作完成的绝缘线芯11进行烘房加热脱气，提高绝缘线芯的电气和机械强度。金属屏蔽层12为铜带、铝带或铝合金带。
[0036]步骤三:制作金属护层3;本实施例采用波纹状金属铝护套，通过氩弧焊管机在电缆缆芯纵向包覆一层铝带高温焊接成管，再经过乳纹工具将铝管制成均匀连续的波纹状，提高金属套的弯曲性能和机械强度，在金属护套表面均匀涂覆一层沥青防腐层。本步骤制作的金属护套通过高压气密性试验，确保了金属套的密封性能。
[0037]步骤四:制作隔离层4;为防止钢丝铠装与金属护套电气接触，挤包聚乙烯护层作为隔离层9。
[0038]步骤五:制作金属丝铠装层5;本步骤采用多股直径3.15mm的镀锌钢丝绞合而成，钢丝的根数可根据电缆前序外径进行选择设计。
[0039]步骤六:制作外护层6;在金属丝铠装层5外挤包一层聚乙烯外护套，作为径向阻水的第一道防线，并在聚乙烯护套包覆一层聚丙烯纤维，对电缆最外层在水下环境中起到防腐蚀的作用。
[0040]按照本实施例的方法制造一根完整的电缆，按照国家标准进行径向防水耐腐蚀试验和卷绕与张力弯曲试验，测试结果均满足标准要求。取长度不少于3米的成品电缆试样，弯曲打圈后将除两端头以外电缆整体浸没在Nac1: MgcI = 7:1，浓度30g/L，PH范围7.0?8.0，温度40°C±rC模拟海水14天，浸泡结束后去除绝缘屏蔽层以外的所有覆盖物，用肉眼观察，电缆试样的绝缘屏蔽层外表面干燥，无任何可视水汽和水渍痕迹。分别按JB/T11167.1-2011(额定电压1kV至IlOkV交联聚乙烯绝缘大长度交流海底电缆及附件第一部分:试验方法和要求)中第8.8.2.1和第8.8.2.2的规定进行，电缆试样没有产生绝缘、金属套和外护套破坏及导体或铠装永久变形的现象。
[0041 ]见图2，本实施例的电缆和实施例1的区别在于采用三芯结构。三根根绝缘线芯11与半导电缓冲阻水带2之间设置阻水填充13。在每根绝缘线芯11外包覆金属屏蔽层12，然后采用盘绞机进行多根线芯绞合，在绞合中间间隙添加阻水绳作为阻水填充13。
[0042]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆，其特征在于:由内至外依次为缆芯(I)、半导电缓冲阻水带(2)、金属护层(3)、隔离层(4)、金属丝铠装层(5)和外护层(6);所述缆芯(I)包括至少一根绝缘线芯(11);每根绝缘线芯(11)由内至外依次为阻水导体(11-1)、半导电导体屏蔽层(11-2)、交联聚乙烯绝缘层(11-3)和半导电绝缘屏蔽层(11-4);所述绝缘线芯(11)外设置金属屏蔽层(12);所述阻水导体(11-1)为绞合的金属单丝外纵向包覆阻水纱，且孔隙处填充阻水粉。2.根据权利要求1所述的智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆，其特征在于:所述绝缘线芯(11)为多根，多根绝缘线芯(11)与半导电缓冲阻水带(2)之间设置阻水填充(13)。3.根据权利要求2所述的智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆，其特征在于:所述金属护层(3)的结构为纵向包覆于缆芯(I)外的铝塑复合带及挤包于铝塑复合带外的一层聚乙烯护套的复合结构;或者为纵向包覆于缆芯(I)外的波纹铝金属护套、金属铝护套外涂覆的沥青或热熔胶防腐层以及防腐层外挤包的一层聚乙烯护套的复合结构。4.根据权利要求3所述的智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆，其特征在于:所述金属丝销装层(5)的结构为多股非磁性的直径为3.15mm或者4.0mm的不锈钢丝的绞合结构;或者为多股直径为3.15_或者4.0mm的的镀锌钢丝绞合的结构。5.根据权利要求4所述的智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆，其特征在于:所述外护层(6)的结构为内层的径向防水聚乙烯与外层的防腐聚丙烯纤维的复合层。6.—种智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆的制造方法，其特征在于:电缆结构采用如权利要求5所述;制造方法包括以下步骤: 步骤一:制作阻水导体(11-1);步骤二:制作绝缘线芯(11)并成缆;若采用单根绝缘线芯(11)结构，则绝缘线芯(11)外包覆金属屏蔽层(12)成为缆芯(I);若采用多根绝缘线芯(11)的结构，则在每根绝缘线芯(II)外包覆金属屏蔽层(12)，然后采用盘绞机进行多根线芯绞合，在绞合中间间隙添加阻水绳作为阻水填充(13)，成缆后包绕一层半导电缓冲阻水带(2); 步骤三:制作金属护层(3); 步骤四:制作隔离层(4); 步骤五:制作金属丝铠装层(5); 步骤六:制作外护层(6)。7.根据权利要求6所述的智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆的制造方法，其特征在于:所述步骤一中，采用法国Pourtier型91盘框绞机对金属单丝进行圆形紧压绞制，在绞制的层间结构纵向包入阻水纱，并添加阻水粉，对制作完成的阻水导体(11-1)进行直流电阻和透水测试。8.根据权利要求7所述的智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆的制造方法，其特征在于:所述步骤二中，通过CCV悬链式生产线将半导电导体屏蔽层(11-2)、交联聚乙烯绝缘层(11-3)和半导电绝缘屏蔽层(11-4)三层共挤，制作完成的绝缘线芯(11)进行烘房加热脱气。9.根据权利要求8所述的智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆的制造方法，其特征在于:所述步骤二中，金属屏蔽层(12)为铜带、铝带或铝合金带。10.根据权利要求9所述的智慧能源用交联聚乙烯绝缘浅海湖泊电力电缆的制造方法，其特征在于:所述隔离层(4)为聚乙烯护层。
【文档编号】H01B7/285GK106024187SQ201610514723
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】陈东, 周锋, 张鹏, 陆正荣, 刘学
【申请人】远东电缆有限公司