专利名称：高压电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种挤出型高压电缆，其包括导体，具有至少三 个螺旋缠绕金属线同心层；围绕该导体的挤出型内部半导体层，以 及挤出型电绝缘体。本发明还涉及一种用于制造高压电缆的方法。
背景技术：
挤出型高压电缆通常包括导体、布置于导体周围的第一导电 层、包括同心地布置于第一导电层周围的聚合物的绝缘层、以及布 置于绝缘层周围的第二导电层。通常还存在同心地布置于第二导电 层周围的保护层。绝缘层中的聚合物通常是交联聚合物，例如，聚 乙烯，乙烯-丙烯橡胶(EPM, EPDM)或硅橡胶。导电层通常由上 述聚合物之一和炭黑制成。有时在导体和第一导电层之间布置纵向 的半导体条带，以防止第一导电层的材料被推入导体中临近导线之 间的缝隙。纵向条带，例如，由聚酯和炭黑制成，并具有大于导体 周长的宽度。
挤出型高压电缆的导体通常通过布置多个成段金属导线(也称 作分段导体)来制作，或将在同心层中的多个金属导线(也称为同 心层绞(lay)导体)绞合在一起来制作。
同心层绞导体的几何形状可以例如^^艮据以下加以布置在第一 层中将六根导线稳固地布置于单独的中心导线周围。第二层包括12 根导线，并被同心地布置于第一层周围。第三层包括18根导线，并 被同心地布置于第二层周围，等等。每层比下面的层多六根导线。 相对于电缆所需电流来决定同心层绞导体中层的数目。关于在不同 层中导线的数目存在某些标准。通常第二、第三以及每个连续层的 导线在前一层周围螺旋缠绕。可以例如使用实心导体或空心导体来
5代替第 一层中具有六根围绕导线的中心导线。
在同心层中布置导线带来了导体中的空隙，导体因此被压紧以 增大导体横截面中的金属部分并减小导体的直径。此压紧通常通过 拉丝型模或通过辊针对每个导线层来完成。可以在最外层已经层绞 后，针对完整的导体完成压紧。
针对挤出型高压电缆的制造，导体已制成之后的下 一 步骤是在 导体周围同心地挤出导电层和绝缘层。压紧的导体通常缠绕在电缆 巻筒上并被传输至挤出生产线。在挤出之前的步骤中，可以将纵向 的半导体条带包覆在导体周围以防止来自内部导电层的材料被推入 导体外部层中临近导线之间的缝隙。在挤出生产线中完成挤出，在 该生产线中导体被馈送进入挤出头，其中通常在相同的操作步骤将 内部导电层、绝缘层、以及外部导电层挤出于导体周围。
在挤出内部导电层期间，导体的外部层致密是很重要的，即外 部层中临近导线之间没有缝隙。对于具有大横截面的导体的情况，
例如横截面在800-3000mn^之间，尤其如此。如果稀+>导体，即其 外部层不致密，被馈送至挤出生产线的十字头(crosshead),当对 于十字头而言直径变得过大时，则可能通过十字头将导体的外部层 向后推送，外部层将被卡住并将在短时间内形成称为"鸟笼"的结构。 如果是这样的情况则必须马上停止挤出生产线。当导体从拉丝机传 输时，以及当电缆缠绕在电缆巻筒上时进行挤出后，导体暴露于弯 曲。
有时候稀松导体能够穿过挤出生产线而不立刻出现问题，并且 不会被发觉。由于导体的外部层中临近导线之间的缝隙，内部导电 层的内部接触面可能变为不规则。这可能引起接触面处电场增大并 可能因此导致在电缆的高压测试中电击穿。
为了最小化稀松导体在挤出模中卡住的风险，通常在挤出之前 以半导体条带螺旋缠绕导体的外部表面，或允许挤出生产线中的十
字头具有的公差比如果具有稀松导体的风险非常低时的所需公差更 大。十字头的大公差可能给出这样的电缆，其中电缆中导体的中心
6定位无法与没有由于稀松导体的风险而增大十字头公差时 一 样良好。
发明内容
本发明的目的在于提供改进的挤出型高压电缆以及用于生产 挤出型高压电缆的方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种根据独立权利要求1的特 征部分中的技术特征的挤出型高压电缆。根据下文描述以及从属权 利要求，本发明的优选实施方式将变得清楚。
根据本发明一个实施方式，挤出型高压电缆包括具有至少三个 螺旋缠绕金属线同心层的导体。挤出型内部导电层围绕导体以及挤 出型电绝缘体被布置于内部导电层之外。导体的两个最外层具有相 同的层绞方向。
"层绞方向，，是指在每层中缠绕金属线的螺旋方向。层绞方向可 以是右手向层绞或左手向层绞。
挤出型高压电缆包括在两个最外层具有相同的层绞方向的导 体，这提供了致密并光滑的导体表面，以便提供良好条件的挤出型 内部导电层以及电绝缘体层。这使导体可以进入挤出生产线的十字 头而不需要在最外层巻覆导体条带，这带来了具有成本效益的电缆 制造。进一步地，其最小化了导体外部表面和电绝缘体之间的接触 面上电场增大的风险。
根据本发明一个实施方式，最外层的绞距短于第二最外层的绞 距。这进一步地改进了导体和电缆绝缘体之间接触面和导体表面的 特性。
绕导体轴转一周的距离。
根据本发明一个实施方式，最外层的绞距短于第二最外层的绞 距，以及最外层的绞距与第二最外层的绞距之间的差大于或等于导 体外径的两倍。已发现这给出了具有进一步改进的表面特性的导体
7外部表面。这还避免了当制造导体时来自最外层的导线落入第二最 外层中的问题。
根据本发明一个实施方式，其中导体中位于两个最外层之内的 至少一个层被布置为具有与两个最外层的层绞方向反向的层绞方 向。当将在两个外部层下面的层之一布置为与两个最外层反向时， 扭转性质在轴向加载期间得到改进。
根据本发明一个实施方式，导体包括至少五个螺旋缠绕金属线
的同心层，以及导体具有大于700mm2的横截面面积。对于大于 700mn^的导体，将导体两个最外层布置为相同方向提供了相当可观
具有充足的表面特性，即对于挤出过程，导体具有致密的最外层。
根据一个实施方式，导体具有800mm2与3000mm2之间的横截面。
根据本发明一个实施方式，内部半导体层被直接布置并接触导
体最外层。
根据本发明一个实施方式，内部半导体层被直接布置在纵向的 半导体条带上，该半导体条带被布置为接触导体最外层并在导体最 外层的周围。相比于使用导体条带的螺旋巻覆以在导体上挤出绝缘 系统之前保持导线聚拢并获得光滑的导体外部表面，这提供了相当 可观的成本节约。
导体的材料为例如铜或铝。绝缘体的材料包括例如交联聚乙 烯，交联乙烯-丙烯橡胶(EPM, EPDM)或硅橡胶。
根据本发明的第二方面，提供了 一种根据权利要求9用于制造 高压电缆的方法。根据对从属权利要求10-17的描述，本方法的优选 实施方式将变得清楚。
根据本发明一个实施方式，制造挤出型高压电缆包括通过在 中心导体周围螺旋缠绕至少三层金属线来制造导体，缠绕金属线层
使得两个最外层以相同的层绞方向缠绕。在导体的外部表面周围挤 出内部导电层，使得其围绕导体，以及将绝缘层布置于内部导电层
8之外并在内部导电层周围。
根据本发明的实施方式，该方法包括压紧导体使得导体直径减 小。压紧带来了导体横截面中金属部分增大的密集导体。
根据本发明的实施方式，该方法包括螺旋缠绕导体的两个最外 层使得最外层的绞距短于第二最外层的绞距。
根据本发明的实施方式，该方法包括缠绕导体的两个最外层使
得最外层的绞距短于第二最外层的绞距以及最外层(3 )的绞距(L2 ) 与第二最外层(4)的绞距(Ll )之间的差大于或等于导体外径(D)
的两倍。
根据本发明的实施方式，该方法包括相比于两个最外层以反向 缠绕位于所述两个最外层之下的至少一个层。
根据本发明的实施方式，该方法包括缠绕在中心导线周围具有
至少六层的导体。
根据本发明的实施方式，该方法包括挤出被直接布置在纵向的 半导体条带上的内部半导体层，该条带被布置为接触导体最外层并 在导体最外层的周围。
挤出型高压电缆，这带来了电缆制造中相当可观的成本节约以及在 生产之后电缆测试时电缆绝缘体中电击穿的风险降低。
将通过对实施方式的描述并参考附图更详细地描述本发明，其
中
图1示出了根据本发明一个实施方式的挤出型高压电缆，其具 有的两个导体外部层被布置为相同的层绞方向，
图2示出了根据本发明一个实施方式的挤出型高压电缆，其中 两个最外层下面的导体层之一被布置为与两个最外层不同方向，
图3是图1中挤出型高压电缆的剖面图，以及
图4示出了根据本发明一个实施方式的两个最外层的绞距的
9差。
具体实施例方式
图1示出了包括同心层绞导体2的高压电缆1。基本上笔直的导 线的第一层8围绕单独的中心导线14。在第一层8周围，布置有螺 旋缠绕金属线ll、 12的五个层3、 4、 5、 6、 7。导体的两个最外层 3、 4被布置为相同的层绞方向。在图2中，两个最外层3、 4下面的 三层5、 6、 7被布置为与两个最外层相同的层绞方向。两个最外层3、 4按右手层绞方向来层绞。五个螺旋缠绕导线层3、 4、 5、 6、 7穿过 电缆l的长度延伸；不过，为了示出每个后续层的层绞方向，图l 中的每个层在末端已切掉了一段距离。挤出型内部导电层9被布置 为同心地位于纵向的半导体条带(未示出)的周围，并接触该纵向 的半导体条带，该条带被布置为接触导体最外层并同心地位于导体 最外层的周围。绝缘层10和外部导电层13被同心地布置于内部导 电层的周围。可以使用实心导体或空心中心导体，来替代第一层中 的具有六根围绕导线的中心导线。
在根据图1的同心层绞导体2的制造期间，金属线的第一层8 稳固地被布置于单独的中心导线14周围。金属线的第二层7同心地 螺旋缠绕于第一层8周围。金属线的第三层6同心地螺旋缠绕于第 二层周围，以此类推直至制造了具有五个螺旋缠绕金属线层3、 4、 5、 6、 7的同心层绞导体。
通过拉丝型模或多对辊针对每个导线层来压紧导体2,以避免导 体2中的空隙。当导体2已被压紧，其被馈送通过挤出模和内部导 电层9、绝缘层10,同心挤出型导电层13被挤出在导体2周围，使 得内部导电层9紧紧地固定于导体2的最外层。
图2示出了根据上述示例性实施方式的挤出型高压电缆1,相对 于图1存在以下不同，两个最外层3、 4下面的层5、 6、 7之一相比 于两个最外层3、 4的层绞方向以相反的层绞方向布置。
图3示出了图1的挤出型高压电缆1的剖面图。该电缆包括导
10体2,其中该导体是具有在第一层8周围的五个螺旋缠绕金属线11、 12层3、 4、 5、 6、 7的同心层绞导体，该第一层8是被布置于中心 导线14周围的基本上笔直的导线。六个螺旋缠绕导线ll、 12层延 伸经过电缆1的长度。挤出型内部导电层9被同心地布置于纵向的 半导体条带(未示出)的周围并接触该纵向的半导体条带，该条带 被布置为接触导体最外层，并同心地位于导体最外层的周围。绝缘 层IO被同心地布置于内部导电层9的周围，外部导电层13被同心 地布置于绝缘层10的周围。通常还存在保护层(未示出)，其被同 心地布置于外部导电层13的周围。所有的导电、绝缘以及保护层延 伸经过电缆的长度。
图4示出了本发明的一个示例性实施方式，其中最外层3的绞 距L2短于第二最外层4的绞距Ll。最外层3的绞距L2与第二最外 层4的绞距L1之间的差(Ll-L2)大于或等于导体外径D的两倍。 例如，如果外径D为50mm，最外层3的绞距L2与第二最外层的绞 距Ll之间的差应为100mm,或大于100mm,以提供导体外部表面 的所需性质。在图4中仅示出两个最外层中的导线11、 12中其一。 图4中的层3、 4具有右手向层绞。图4中未示出导体三个最外层3、 4、 5层下面的层。
尽管仅描述了本发明的若干优选实施方式，但在不脱离本发明 范围的情况下，许多修改与变化对于本领域技术人员将是明显的， 本发明的范围是在说明书与附图的支持下由所附权利要求书所限定 的。
例如，在说明书中仅描述了具有六个导线层的挤出型电缆的示 例，但层的数目可以取决于所需要的导体大小。并且，两个最外层 下面的层的层绞方向可以被布置为与根据上文所述的两个示例不同
的层绞方向。
ii
权利要求
1. 一种挤出型高压电缆(1)，包括具有至少三个螺旋缠绕金属线同心层(3，4，5，6，7)的导体(2)，围绕所述导体(2)的挤出型内部导电层(9)，以及被布置于所述内部导电层(9)外部的挤出型电绝缘体(10)，其特征在于，所述导体(2)的两个最外层(3，4)具有相同的层绞方向。
2. 根据权利要求1所述的挤出型高压电缆(1)，其中所述最 外层(3)的绞距(L2)短于所述第二最外层(4)的绞距(Ll)。
3. 根据权利要求2所述的挤出型高压电缆(1)，其中所述最 外层(3)的所述绞距(L2)与所述第二最外层(4)的所述绞距(Ll ) 之间的差大于或等于所述导体的外径(D)的两倍。
4. 根据前述任一项权利要求所述的挤出型高压电缆(1)，其 中所述导体(2)包括至少五个螺旋缠绕金属线(11， 12)层(3， 4, 5, 6, 7)。
5. 根据前述任一项权利要求所述的挤出型高压电缆(1 )，其 中在所述导体(2)中位于所述两个最外层(3, 4)之内的层(5, 6, 7)其中至少之一被布置为具有与所述两个最外层(3， 4)的层绞方 向反向的层绞方向。
6. 根据前述任一项权利要求所述的挤出型高压电缆，其中所述 螺旋缠绕金属线层(3, 4, 5, 6, 7)缠绕于中心导体(14)的周围， 以及在所述中心导体(14)和所述最内部螺旋缠绕层(7)之间是基 本上笔直的导线(8)的层。
7. 根据前述任一项权利要求所述的挤出型高压电缆(1)，其 中所述导体(2)具有大于700mn^的横截面。
8. 根据前述任一项权利要求所述的挤出型高压电缆(1),其 中在所述导体(2)上直接挤出所述内部导电层(9)使得所述内部 导电层(9)接触所述导体(2)的所述最外层(3)。
9. 根据权利要求1-7中任一项所述的挤出型高压电缆(1 ),其中所述内部导电层(9)在纵向的半导体条带上被直接挤出，该半导 体条带被布置于所述导体(2)的所述最外层(3)周围并与之接触。
10. —种用于制造挤出型高压电缆(1 )的方法，包括-螺旋缠绕具有至少三个金属线层(3， 4, 5, 6， 7, 8)的导体 (2),-缠绕所述导体(2)使得金属线的两个最外层(3， 4)以相同 的层绞方向缠绕，-在所述导体(2)的外部表面上挤出内部导电层(9)，使得其 围绕所述导体，以及-挤出绝缘层，使得其被布置于所述内部导电层(9)之外并环 绕所述内部导电层(9)。
11. 根据权利要求10所述的方法，包括压紧所述导体(2)使 得所述导体的直径减小。
12. 根据权利要求10或11所述的方法，包括螺旋缠绕所述导 体的所述两个最外层(3, 4)使得所述最外层(3)的绞距(L2)短 于所述第二最外层(4)的绞距(Ll)。
13. 根据权利要求12所述的方法，包括缠绕所述导体(2)的 所述两个最外层(3， 4)使得所述最外层(3)的所述绞距(L2)与 所述第二最外层(4)的所述绞距(Ll )之间的差大于或等于所述导 体的外径(D)的两倍。
14. 根据权利要求10-13中任一项所述的方法，包括通过以下来 制造所述导体(2):将所述螺旋缠绕金属线层(3, 4, 5, 6, 7) 缠绕于中心导体(14)的周围，以及在所述中心导体(14)和所述 最内部的螺旋缠绕层(7)之间布置基本上笔直的导线的层。
15. 根据权利要求10-14中任一项所述的方法，包括相比于所述 两个最外层，以反向缠绕位于所述两个最外层(3, 4)之下的所述 层(5， 6, 7)中的至少一个。
16. 根据权利要求10-15中任一项所述的方法，包括在所述导体 (2)的所述最外层(3)上直接挤出所述内部导电层(9)。
17.根据权利要求10-15中任一项所述的方法，包括直接在纵向的半导体条带上挤出所述内部导电层(9),所述半导体条带被布置 于所述导体(2)的所述最外层(3)周围并与之接触。
全文摘要
一种挤出型高压电缆(1)包括具有至少三个螺旋缠绕金属线(11，12)同心层(3，4，5，6，7)的导体(2)；围绕导体(2)的挤出型内部导电层(9)；以及被布置于内部导电层(9)外部的挤出型电绝缘体(10)。导体(2)的两个最外层(3，4)具有相同的层绞方向。
文档编号H01B9/04GK101536118SQ200780040742
公开日2009年9月16日 申请日期2007年10月18日 优先权日2006年11月3日
发明者B·卡尔斯特兰德, C-O·奥尔森, E·斯特兰德莫, M·查驰, P·帕特尔, T·约翰森, U·奥贝格 申请人:Abb研究有限公司