一种抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆的制作方法

1.本实用新型涉及电缆制造技术领域，特别涉及一种抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆。


背景技术：

2.随着海洋开发的发展，海上风电产业蓬勃发展，海上风电单机容量越来越大。近海沿岸风力资源越来越少，海上风电将向风力资源更加充沛的深远海发展，深远海风力发电趋向设计采用大功率风机，海上风机的大功率化发展对阵列海缆带来技术挑战。
3.在海洋风电发展过程中，海底电缆安装和打捞时的工作张力与工作水深、水流速度和海底电缆水中所受重力有关，深远海风力发电工程需要减轻海底电缆自身所受重力来满足大水深工作张力要求；同时，海上风电将逐渐进入全面竞价时代，并网电价格下降，通过技术革新降低海上线路造价是市场发展趋势，设计更轻薄的绝缘、屏蔽结构，开发轻型海底电缆是技术发展趋势。
4.传统海底电缆的导体由圆形铜单丝绞合而成，绞合过程中通过分层紧压，导体紧压系数低，且单丝过模后，易产生毛刺，对海缆小型化和安全运行不利，导体采用型线结构，可有效避免上述缺陷。
5.传统的绝缘海缆不具有抗水树性、需要采用铅套作为防水保护、且绝缘厚度大，重量大，成本高，安装敷设、维修难度也高。因此对运行稳定性要求极高的海底电缆而言，选用抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆有着明显的技术优势。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆，以解决目前海上风电所用电缆存在的问题。
7.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
8.一种抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆，包括外防护层、外防护层内的若干导体线缆和光纤，导体线缆中心对称设置，导体线缆和光纤及外防护层之间填充有填充层；外防护层由外至内包括pp外被层、铠装层、pp内衬层和成缆包带；
9.导体线缆由内至外包括型形导体、导体阻水层、导体屏蔽层、xlpe绝缘层、绝缘屏蔽层、外阻水层、金属丝层、金属带层、阻水带、铝塑复合带和聚乙烯层。
10.作为优选，pp外被层与铠装层之间还设置有沥青层。
11.作为优选，铠装层为镀锌钢丝。
12.作为优选，导体线缆为梯形导体绞合线。
13.作为优选，型形导体中心还设置有钢丝线。
14.作为优选，金属丝层为铜丝。
15.作为优选，金属带层为铜带。
16.本实用新型的有益效果是：
17.能够有效地抑制水树的产生,防止蛀船虫等微生物对电缆的侵蚀,提高电缆的使用寿命,同时具有环保,重量轻,成本低,工艺简单等优点；
18.相较于普通海底电缆依据jb/t 11 167—2011 标准采用“干式”绝缘设计、并用铅作为防水层，而本申请的轻型海缆采用“湿式”设计，不含铅套，具有绝缘厚度小、重量轻、成本低等优点，因此轻型海底电缆具有更大的装载长度；轻型海缆允许的最大工作张力更大，具有更大的工作水深；轻型海缆不含铅，具有更低的成本，解决了大容量风机发电传输的瓶颈,具有显著的社会意义和经济意义。
附图说明
19.图1给出的是本实用新型的结构示意图。
20.图2给出的是本实用新型的导体线缆的结构示意图。
21.图中：1外防护层，2导体线缆，3光纤，4型形导体，5导体屏蔽层，6xlpe绝缘层，7绝缘屏蔽层，8外阻水层，9金属丝层，10金属带层，11阻水带，12铝塑复合带，13聚乙烯层，14填充层，15成缆包带，16pp内衬层，17铠装层，18沥青层，19pp外被层，20钢丝线，21导体阻水层。
具体实施方式
22.现在将进一步细化基于附图所示的代表性实施方案。在以下的详细描述中，参考了形成说明书的一部分的附图，并且在附图中以举例说明的方式示出了根据所述实施方案的具体实施方案。
23.一种抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆，如图1和图2所示，该海底电缆包括外防护层、外防护层内的若干导体线缆和光纤，导体线缆中心对称设置，导体线缆和光纤及外防护层之间填充有填充层。
24.如图1所示，外防护层由外至内包括pp外被层、铠装层、pp内衬层和成缆包带；改进后，在pp外被层与铠装层之间还设置有沥青层。
25.如图2所示，导体线缆由内至外包括型形导体、导体阻水层、导体屏蔽层、xlpe绝缘层、绝缘屏蔽层、外阻水层、金属丝层、金属带层、阻水带、铝塑复合带和聚乙烯层。
26.上述结构中，铠装层为镀锌钢丝，金属丝层为铜丝，金属带层为铜带，导体线缆为梯形导体绞合线。
27.进一步改进后，型形导体中心还设置有钢丝线。钢丝线用于增强抗拉强度。
28.材料采用超净型抗水树型xlpe绝缘材料，控制绝缘线芯中杂质、微孔和凸起，具有优异的抗水树性能，因此轻型海缆允许绝缘能够直接与海水长期接触。
29.海缆绝缘厚度是基于在其预期使用寿命内能安全承受各种可能电压条件来确定的，一般先确定出工频耐受厚度以及冲击耐受厚度，然后取其中较大者。现有研究结果表明，xlpe工频耐受厚度要大于冲击耐受厚度。因此，将工频绝缘厚度的确定作为重点。因此本方案中仅对工频下绝缘强度进行了设计。
30.工频下绝缘厚度设计主要依据绝缘最小击穿强度及寿命指数进行确定，见下公式
[0031] ，
[0032]
式中：t为绝缘厚度，elac为符合韦伯尔分布的工频击穿电压所确定的平均击穿强度的最低值，单位为kv/mm， um为系统最高电压，k1为老化系数； k2为温度系数；k3为裕度系数。
[0033]
海底电缆的金属屏蔽层应满足正常运行时电容电流和短路电流容量要求，海底电缆屏蔽层应根据阻水、机械、电气及重量等要求设计，本专利产品轻型海缆设计采用铜丝屏蔽，铜丝内外均采用阻水带绕包，具有重量轻、外径尺寸小、承受短路电流能力强、电缆线芯柔软、便于敷设安装等特点。
[0034]
本实用新型能够有效地抑制水树的产生,防止蛀船虫等微生物对电缆的侵蚀,提高电缆的使用寿命,同时具有环保,重量轻,成本低,工艺简单等优点.
[0035]
普通海底电缆，符合jb/t 11 167—2011标准的海底电缆采用“干式”绝缘设计，用铅作为防水层。而本实用新型的轻型海缆采用“湿式”设计，不含铅套，具有绝缘厚度小、重量轻、成本低等优点，因此轻型海底电缆具有更大的装载长度；轻型海缆允许的最大工作张力更大，具有更大的工作水深；轻型海缆不含铅，具有更低的成本，解决了大容量风机发电传输的瓶颈,具有显著的社会意义和经济意义。
[0036]
为了便于进行解释，上述描述中使用特定命名以提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，实施上述实施方案不需要这些具体细节。因此，出于说明和描述的目的呈现了对本文所述的具体实施方案的上述描述。其目的并非在于穷举或将实施方案限制到所公开的具体精确形式。对于本领域技术人员而言显而易见的是，在上述教导内容的基础，还能够进行一定的修改、组合和以及变型。


技术特征：
1.一种抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆，其特征在于：包括外防护层、外防护层内的若干导体线缆和光纤，导体线缆中心对称设置，导体线缆和光纤及外防护层之间填充有填充层；外防护层由外至内包括pp外被层、铠装层、pp内衬层和成缆包带；导体线缆由内至外包括型形导体、导体阻水层、导体屏蔽层、xlpe绝缘层、绝缘屏蔽层、外阻水层、金属丝层、金属带层、阻水带、铝塑复合带和聚乙烯层。2.根据权利要求1所述的一种抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆，其特征在于：pp外被层与铠装层之间还设置有沥青层。3.根据权利要求1所述的一种抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆，其特征在于：铠装层为镀锌钢丝。4.根据权利要求1所述的一种抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆，其特征在于：导体线缆为梯形导体绞合线。5.根据权利要求4所述的一种抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆，其特征在于：型形导体中心还设置有钢丝线。6.根据权利要求1所述的一种抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆，其特征在于：金属丝层为铜丝。7.根据权利要求1所述的一种抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆，其特征在于：金属带层为铜带。

技术总结
本实用新型涉及电缆制造技术领域，特别涉及一种抗水树交联聚乙烯绝缘轻型海底电缆。包括外防护层、外防护层内的若干导体线缆和光纤，导体线缆中心对称设置，导体线缆和光纤及外防护层之间填充有填充层；外防护层由外至内包括PP外被层、铠装层、PP内衬层和成缆包带；导体线缆由内至外包括型形导体、导体阻水层、导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层、外阻水层、金属丝层、金属带层、阻水带、铝塑复合带和聚乙烯层。该电缆具有绝缘厚度小、重量轻、成本低等优点，因此轻型海底电缆具有更大的装载长度；轻型海缆允许的最大工作张力更大，具有更大的工作水深。工作水深。工作水深。


技术研发人员：杨丽伟 张治刚 魏学志
受保护的技术使用者：杭州电缆股份有限公司
技术研发日：2021.07.29
技术公布日：2022/1/4