专利名称：高压、超高压直流交联聚乙烯绝缘海底电力电缆的制作方法
技术领域：
高压、超高压直流交联聚乙烯绝缘海底电力电缆技术领域[0001]本实用新型属于电缆的技术领域，具体涉及一种敷设于海洋使用环境中，具有优良的机械性能和防腐性能的高压、超高压直流输电交联聚乙烯绝缘海底电力电缆或光电复合海底电力电缆，该电缆采用了正、负向直流输电电缆线芯集合成缆构造。
背景技术：
[0002]近年来，随着高压、超高压海底直流输电工程应用技术领域的拓展，尤其是在敷设环境较差的长距离海底电力电缆输电工程系统，远距离的海上风能发电工程系统中，选择交联聚乙烯绝缘直流高压海底电力电缆输电网络替代交流高压海底电力电缆输电网络的应用系统越来越多。但是敷设在海水中的常规单芯交联聚乙烯绝缘镀锌钢丝铠装直流高压电力电缆，由于存在直流高压电场的极化电池效应，使直流高压海底电力电缆的外层增强保护“镀锌钢丝铠装层”，在海水中的原电池效应环境里，经过一段不太长的时期就被电腐蚀损伤。因此过去常规的单芯交联聚乙烯绝缘直流高压海底电力电缆的铠装镀锌钢丝，其外层均包裹有一层防腐塑料层。这种海底电缆铠装专用防腐涂塑钢丝制造较困难，成本也较高。另外，单芯交联聚乙烯绝缘直流高压海底电力电缆，敷设施工较困难。所占海岸滩涂敷设路由资源也较多。发明内容[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种士 100 400kV交联聚乙烯绝缘、铅套屏蔽+半导电塑料增强护层，正、负向直流输电线芯集合成缆构造的二芯直流输电海底电力电缆。这种直流海底电力电缆能有效地免除外层金属铠装层的极化电场腐蚀效应，金属铠装层采用普通镀锌低碳钢丝制造。[0004]为了解决上述的技术问题，本实用新型的技术方案是[0005]一种高压、超高压直流交联聚乙烯绝缘海底电力电缆，外被层内为金属铠装层、金属铠装层为成缆捆扎带，正向直流输电电缆线芯和负向直流输电电缆线芯由成缆捆扎带捆扎，正、负向直流输电电缆线芯由内到外均依次为阻水导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、半导电阻水缓冲层和金属屏蔽层，正向直流输电电缆线芯和负向直流输电电缆线芯之间填充有填充条。[0006]正向直流输电电缆线芯和负向直流输电电缆线芯之间的成缆空间中至少还设有一根海底光缆单元。[0007]海底光缆单元由内层到外层分别包括数据通讯单模光纤，填充光纤膏，塑料松套管，填充条，增强钢丝，填充绳，铝塑复合纵包隔水层，塑料增强保护层，海光缆合金铅套防腐层，以及海光缆高密度聚乙烯塑料增强保护层。[0008]海底光缆单元其内层至外层依次分别包括数据通讯单模光纤，填充光纤膏，塑料松套管，不锈钢松套管；填充光纤膏填充在塑料松套管与不锈钢松套管之间，在不锈钢松套管外有海光缆高强度细钢丝铠装层，以及海光缆高密度聚乙烯塑料增强保护层。3说明书
2/4页所述阻水导体采用单根实芯铝导体。金属铠装层用普通镀锌低碳钢丝制成。本实用新型提供的高压、超高压直流交联聚乙烯绝缘海底电力电缆，采用了交联聚乙烯绝缘、铅套屏蔽+半导电塑料增强护层，正、负向直流输电线芯集合式二芯成缆构造，它能有效地免除外层金属铠装层的极化电场腐蚀效应；金属铠装层可以用普通镀锌低碳钢丝制造，敷设于恶劣的海洋使用环境中，具有更优良的机械性能和适用性能。直流海底电力电缆的导电线芯，由于不需要考虑趋肤效应，因此直流海底电力电缆的导电线芯可以采用单根实芯导体。由于铝导体较柔软，大截面的铝导体加工工艺也较成熟，同时铝导体比重也较小，价格也很低，同时大截面铝导体的机械强度也能很好满足海底电力电缆的敷设张力要求。因此直流海底电力电缆的导电线芯选择，可以优先考虑采用单根实芯铝导体，这样也可以大幅度降低海底电力电缆的制造成本。采用单根实芯导体的海底电力电缆，导电线芯阻水性能更好。本实用新型阻水导体采用单根实芯铝导体，其阻水性能更好，并可大幅度降低直流海底电力电缆的制造成本。本实用新型所述的直流海底电缆可用一般的海底电力电缆敷设船一次性施工敷设，海底埋设施工也较方便。电缆制造成本及敷设施工成本较低。并且少占用海岸滩涂敷设路由资源，每年少缴许多海岸滩涂占用资源费。本实用新型所述的正、负向直流输电线芯集合成缆构造的二芯直流输电海底电力电缆，特别适用于海底高压、超高压“柔性直流输电系统”工程。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型电缆的结构示意图。图2是装有光缆单元的本实用新型的结构示意图。图3是采用合金铅护套、中心钢丝增强的海底复合光缆单元的结构图。图4是采用细钢丝铠装、不锈钢复合松套管的海底光缆单元的结构图。
具体实施方式
实施例1 一种高压、超高压直流交联聚乙烯绝缘海底电力电缆，外被层11内为金属铠装层10、金属铠装层10为成缆捆扎带9，正向直流输电电缆线芯和负向直流输电电缆线芯由成缆捆扎带9捆扎，正、负向直流输电电缆线芯由内到外均依次为阻水导体1、导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4、半导电阻水缓冲层5和金属屏蔽层6，正向直流输电电缆线芯和负向直流输电电缆线芯之间填充有填充条8。所述的绝缘层3由改性直流交联聚乙烯绝缘料构成。以交联聚乙烯为绝缘材料的海底电力电缆的各项机械性能较好，在恶劣的海洋敷设环境中，抗浪涌冲击性能强，有较好的弯曲性能，抗震性好，免维护。因此交联聚乙烯绝缘电缆更适用于海底电缆恶劣的工作环境。绝缘层3的直流交联聚乙烯绝缘料，可以采用国产“改性交联聚乙烯(XLPE) ”直流电缆绝缘料；也可采用“北欧化工”的直流交联聚乙烯绝缘料。直流海底电力电缆的导电线芯，由于不需要考虑趋肤效应，因此直流海底电力电缆的导电线芯可以采用单根实芯导体。小截面铜导电线芯的直流海底电力电缆可采用单根实芯铜导体，大截面铜导电线芯直流海底电力电缆可采用块结构集束铜导体，这样海底电缆导电线芯的阻水结构较简单。由于铝导体较柔软，大截面的铝导体加工工艺也较成熟，同时铝导体比重也较小，价格也很低，同时大截面铝导体的机械强度也能很好满足海底电力电缆的敷设张力要求。因此直流海底电力电缆的导电线芯选择，采用单根实芯铝导体，这样也可以大幅度降低海底电力电缆的制造成本。采用单根实芯导体的海底电力电缆，导电线芯阻水性能更好。[0023]在半导电阻水缓冲层5的外面为径向密闭的金属屏蔽层6，海底电力电缆的金属屏蔽层6因为有特殊的防海水腐蚀要求和机械强度要求，一般均应采用挤包的合金铅套管金属屏蔽层结构。合金铅套管屏蔽层与半导电塑料增强保护层7联合构成海底电缆径向阻水和防止海水腐蚀的屏障隔离结构。所述的半导电塑料增强保护层7可以用改性半导电聚乙烯(PE)或半导电聚氯乙烯(PVC)塑料制造。[0024]合金铅套管屏蔽层的制造采用连续挤铅机。用于海底电缆制造的合金铅，依照不同的电缆结构和各电缆制造企业的使用习惯，可以有多种合金铅的配合牌号。应用于大长度海底电缆制备的合金铅材料及连续挤铅机，应能保证长达数日或十数日的连续挤制工艺性能。[0025]为了消除直流高压海底电力电缆的电场极化电场腐蚀效应。本实用新型采用了正、负向直流输电线芯集合成缆构造的二芯直流海底电力电缆设计结构。二芯直流海底电力电缆的成缆工序在大型立式成缆机上完成。正、负向直流输电的二根电缆线芯其合金铅套管金属护层上的极化电场，经过半导电塑料增强保护层短路消除，同时直流海底电力电缆的外部铠装钢丝紧紧包裹在二根电缆线芯的外层，不再存有极化电场，因此可以采用普通镀锌低碳钢丝做我们的直流海底电力电缆金属铠装层。[0026]所述金属铠装层10外为外被层11。二芯直流海底电力电缆的外被层11可以采用增强塑料粘胶带包裹制成。可采用浙青浸渍聚丙烯(PP)绳缠绕制造工艺或采用浙青浸渍聚丙烯(PP)绳缠绕制造工艺。[0027]实用新型专利扩展具体实施方案说明[0028]实施例2 [0029]图2是本实用新型的另一技术设计应用实例它与图1方案的主要区别是在正、负向直流输电线芯集合成缆工序，二根电缆线芯的成缆空间中加入了一根或二根海底光缆单元12。构成了一种士 100 400kV交联聚乙烯绝缘、铅套屏蔽+半导电塑料增强护层，粗钢丝铠装、二芯直流输电光电复合海底电力电缆。[0030]图2实施说明一种用于士 100 400kV交联聚乙烯绝缘、铅套屏蔽+半导电塑料增强护层，粗钢丝铠装、二芯直流输电光电复合海底电力电缆。如图2所示，其内层至外层依次分别包括电缆的阻水导体1、导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4、半导电阻水缓冲层5、金属屏蔽层6、半导电塑料增强保护层7、填充条8、成缆捆扎带9、金属铠装层10、外被层11、以及海底电缆复合光缆单元12。[0031]海底电缆复合光缆单元12可采用如图3所示的合金铅护套、中心钢丝增强结构或图4所示的细钢丝铠装、不锈钢复合松套管结构。[0032]图3所示一种合金铅护套、中心钢丝增强的海底复合光缆单元结构说明海底光缆单元12由内层到外层分别包括数据通讯单模光纤13，填充光纤膏14，塑料松套管15，填充条16，增强钢丝17，填充绳18，铝塑复合纵包隔水层19，塑料增强保护层20，海光缆合金铅套防腐层21，以及海光缆高密度聚乙烯塑料增强保护层22。 图4所示一种细钢丝铠装、不锈钢复合松套管的海底光缆单元结构说明海底光缆单元I2其内层至外层依次分别包括数据通讯单模光纤13，填充光纤膏23，塑料松套管 15，不锈钢松套管24 ；填充光纤膏23填充在塑料松套管23与不锈钢松套管24之间，在不锈钢松套管24外有海光缆高强度细钢丝铠装层25，以及海光缆高密度聚乙烯塑料增强保护层22。
权利要求1.一种高压、超高压直流交联聚乙烯绝缘海底电力电缆，外被层(11)内为金属铠装层 (10)、金属铠装层(10)内为成缆捆扎带(9)，其特征在于正向直流输电电缆线芯和负向直流输电电缆线芯由成缆捆扎带(9)捆扎，正、负向直流输电电缆线芯由内到外均依次为阻水导体(1)、导体屏蔽层(2)、绝缘层(3)、绝缘屏蔽层(4)、半导电阻水缓冲层(5)和金属屏蔽层(6)，正向直流输电电缆线芯和负向直流输电电缆线芯之间填充有填充条(8)。
2.根据权利要求1所述的高压、超高压直流交联聚乙烯绝缘海底电力电缆，其特征在于正向直流输电电缆线芯和负向直流输电电缆线芯之间的成缆空间中至少还设有一根海底光缆单元(12)。
3.根据权利要求2所述的高压、超高压直流交联聚乙烯绝缘海底电力电缆，其特征在于海底光缆单元(12)由内层到外层分别包括数据通讯单模光纤(13)，填充光纤膏(14)， 塑料松套管(15)，填充条(16)，增强钢丝(17)，填充绳(18)，铝塑复合纵包隔水层(19)，塑料增强保护层(20)，海光缆合金铅套防腐层(21)，以及海光缆高密度聚乙烯塑料增强保护层(22)。
4.根据权利要求2所述的高压、超高压直流交联聚乙烯绝缘海底电力电缆，其特征在于海底光缆单元(12)其内层至外层依次分别包括数据通讯单模光纤(13)，填充光纤膏 (14)，塑料松套管(15)，不锈钢松套管(24)；填充油膏(23)填充在塑料松套管(15)与不锈钢松套管(24)之间，在不锈钢松套管(24)外有海光缆高强度细钢丝铠装层(25)，以及海光缆高密度聚乙烯塑料增强保护层(22 )。
5.根据权利要求1所述的高压、超高压直流交联聚乙烯绝缘海底电力电缆，其特征在于所述阻水导体(1)采用单根实芯铝导体。
6.根据权利要求1所述的高压、超高压直流交联聚乙烯绝缘海底电力电缆，其特征在于金属铠装层(10)用普通镀锌低碳钢丝制成。
专利摘要一种高压、超高压直流交联聚乙烯绝缘海底电力电缆，其内层至外层依次分别包括阻水导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、半导电阻水缓冲层、金属屏蔽层、半导电塑料增强保护层、填充条、成缆捆扎带、金属铠装层和外被层。本实用新型高压、超高压直流交联聚乙烯绝缘海底电力电缆采用了正、负向直流输电线芯集合成缆构造，免除了金属铠装层的极化电场腐蚀效应，电缆金属铠装层可以用普通镀锌低碳钢丝制造。同时二芯直流高压海底电力电缆，比单芯直流高压海缆敷设更方便，少占用海岸滩涂敷设路由资源。直流高压海底电力电缆可以采用单根实芯铝导体，制造成本低，阻水性能更好。
文档编号H01B9/02GK202258511SQ201120373560
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者吴建宁, 吴弘, 戚景赞, 曾学忠, 郑运焱, 郑顺山 申请人:宜昌联邦电缆有限公司, 郑运焱