一种同心直流电力电缆的制作方法

本实用新型涉及一种电力电缆，特别涉及一种同心直流电力电缆，适用于额定电压在3000V及以上，其主要作为舰船特高脉冲电流电力电缆，也可用于类似特高电能传输系统用电缆。

背景技术：

电力电缆按传输电流的不同可分为直流电力电缆和交流电力电缆。相比之下直流电力电缆存在许多优点，如线路成本低、线路损耗小、没有无功功率和没有交流磁场等。普通直流电力电缆存在载流能力小、允许工作温度范围有限、外径大、重量大等不足。

中国专利公告号CN201796633U公开一种大截面直流电缆，包括导体，导体包裹有隔离带，隔离带外层包裹有绝缘层，绝缘层外层包裹有内衬层，内衬层外层包裹有包带层，包带层外包裹有外护套。其导体采用圆形绞合紧压软铜导体，柔韧度得到增强，弯曲系数5～6倍，适合电缆长距离铺设；包带层为两层低烟无卤重叠阻燃带，能有效阻燃，双重隔离易燃源。但是其使用电压等级为1500V，不能满足5000V及以上的电压使用需求。

中国专利公告号CN201812526U公开一种乙丙橡胶绝缘直流电缆，包括线芯，线芯外包裹有绝缘层，多根线芯构成导线，导线外包裹有包带层，包带层和绝缘层之间填充有非吸湿性阻燃材料，包带层外包裹有内衬层，内衬层外包裹有铠装层，铠装层外包裹有外护套。绝缘层采用乙丙橡胶，内衬层为无卤低烟阻燃材料，外护套采用聚烯烃材料，线芯的数量至少为一根。该电缆在3000V及以上电压下运行时，较容易出现击穿现象，电缆的安全运行难以保证。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题为：提供一种电缆，能够适用于额定电压在3000V及以上的直流电能传输。可以作为舰船特高脉冲电流电力电缆，也可用于类似特高电能传输系统用电缆。

同时，该电缆在符合电缆的功能、性能要求的前提下，要具有轻型化、小外径、载流能力大、柔软性能优异、环保、电气性能安全可靠、使用寿命长的特点。

本实用新型的技术方案为：

一种同心直流电力电缆，其结构是由内而外依次为内导体1、内导体绝缘层3、外导体层、绕包层6、外导体绝缘层7和外护套8；还包括第一半导电绕包屏蔽层2、和第二半导电绕包屏蔽层4；第一半导电绕包屏蔽层2绕包在所述内导体1外，且在内导体绝缘层3内；第二半导电绕包屏蔽层4绕包在内导体绝缘层3外，且在外导体层内；各层是同心结构；

所述第一半导电绕包屏蔽层2和第二半导电绕包屏蔽层4均是由涂有半导电胶体的纤维带绕包构成；所述第一、二半导电绕包屏蔽层的纤维带绕包1层或多层，第一、二半导电绕包屏蔽层的平均厚度范围是0.15mm～0.50mm，绕包搭盖率范围是5％～55％。

所述外导体层是单层的外导体层，或是由多个单层外导体层依次包覆构成；

所述绕包层采用无卤带绕包构成，绕包层是1层或多层；每层绕包层的绕包搭盖率不小于5％；绕包层总的平均厚度范围是0.15mm～0.50mm。

所述外导体绝缘层7是在绕包层6外挤包绝缘料构成；

所述外护套8是在绝缘层7外挤包护套料构成。

进一步：所述内导体1是六类镀锡软圆铜导体；

所述内导体的结构是，由多股股线复绞构成，每根股线由多根软圆铜单丝束合构成；

所述每根股线中：铜单丝自内而外分为多层；每层金属单丝中的相邻两根铜单丝相互紧密贴合；相邻两层铜单丝中，内、外层金属单丝紧密贴合；相邻两层铜单丝的束合方向相同；最外层束合方向与所在层复绞方向相反；

所述内导体中：股线自内而外分为多层；每层股线中的相邻两股股线相互紧密贴合；相邻两层股线中，内、外层股线紧密贴合；相邻两层股线的绞合方向相反；最外层股线绞合方向为左向；

导体束合节径比不大于30倍；复绞节径比内层不大于20倍，外层不大于16倍，股线束合方向与所在层复绞方向相反。

进一步：所述内导体绝缘层3是硅橡胶构成的绝缘层；内导体绝缘层的任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍。内导体绝缘层的平均厚度是3.7mm～5.0mm。

进一步：所述单层外导体层是镀锡铜丝编织层；编织层的编织密度不小于70％；编织层的编织角为30°～80°；镀锡铜单丝线径范围是0.2mm～0.4mm。

进一步：所述外导体层是由五个单层外导体层依次包覆构成。

进一步：绕包层总的平均厚度范围是0.15mm～0.50mm。

进一步：所述外导体绝缘层7是硅橡胶构成的绝缘层；外导体绝缘任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍。

所述外护套8是由聚氨酯护套料挤包构成；外护套任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.5倍。外导体绝缘层的平均厚度是2.6mm～4.0mm。外护套的平均厚度是1.5mm～3.5mm。

采用上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果：

(1)采用半导电绕包屏蔽层的措施保证电场充分均化，尤其针对3000V及以电压时，采用特定的绕包方式及屏蔽层厚度，切实保证直流电力电缆运行时安全可靠，同时还保证了结构稳定，也方便加工。

(2)内导体绝缘层是硅橡胶绝缘料，使电缆具有优异的电气性能和耐空间电荷性能，工作提高至180℃以上，使内导体和外导体能够长期通入特高脉冲电流使用，性能安全可靠，使用寿命长，不易被电荷击穿，形成优异电气保护作用，同时电缆具有优异的耐低温性能，在-60℃下可以安全使用。

(3)半导电绕包屏蔽层优是涂有半导电胶体的纤维带，使电场的均匀性得到进一步提高。

(4)内导体优选采用六类镀锡软圆铜导体使电缆具有优异的抗氧化性，柔软性。

(5)外导体优选是1层或多层镀锡铜丝编织层，结构紧密稳定，性能安全可靠，使电缆在通入特高脉冲直流电的情况下，能够承受高强度电磁力而不变形，提高了电缆的使用寿命、并且具有优异的抗氧化性和柔软性。外导体同心包覆在第二半导电绕包屏蔽层外，与普通两芯规格直流电缆相比，有效减小了电缆外径和重量，实现了轻型化、小外径。

(6)绕包层采用无卤带，使电缆低烟阻燃低毒，环保，使用电缆结构紧密，加工方便。

(7)外导体绝缘层是硅橡胶绝缘料，使电缆具有优异的电气性能和耐空间电荷性能，工作提高至180℃以上，能够外导体能够长期通入特高脉冲电流使用，性能安全可靠，使用寿命长，不易被电荷击穿，形成优异电气保护作用。外导体绝缘同心包覆在绕包层外，与普通两芯规格直流电缆相比，有效减小了电缆外径和重量，实现了轻型化。同时电缆具有优异的耐低温性能，在-60℃下可以安全使用。

(8)外护套层是聚氨酯护套料，使电缆具有优异柔软性能、耐日光老化、耐水解、耐油、耐磨损、抗撕裂等性能。同时电缆具有优异的耐低温性能，在-60℃下可以安全使用。

(9)本实用新型的内导体绝缘层、绕包层、外导体绝缘层、外护套层均满足环保性能要求，环保，且阻燃，安全性好。

(10)通过特别设计的各层结构，使各层的功能和性能得以匹配，使本电缆能够达到机械性能、电性能的指标要求。

因此，本实用新型具有柔软性好，轻型化，载流能力高、环保等特点，性能安全可靠，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型的第一种实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的第二种实施例的结构示意图。

图中：1、内导体，2、第一半导电绕包屏蔽层，3、内导体绝缘层，4、第二半导电绕包屏蔽层，5、第一外导体层、6、绕包层，7、外导体绝缘层，8、外护套，9、第二外导体层，10、第三外导体层，11、第四外导体层，12、第五外导体层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

如图1，一种同心直流电力电缆，所述电缆的结构是由内而外依次为内导体1、内导体绝缘层3、外导体层、绕包层6、外导体绝缘层7和外护套8；还包括第一半导电绕包屏蔽层2和第二半导电绕包屏蔽层4；第一半导电绕包屏蔽层2绕包在所述内导体1外，且在内导体绝缘层3内；第二半导电绕包屏蔽层4绕包在内导体绝缘层3外，且在外导体层内；各层是同心结构；

——所述第一半导电绕包屏蔽层2和第二半导电绕包屏蔽层4均是由涂有半导电胶体的纤维带绕包构成；所述第一、二半导电绕包屏蔽层的纤维带绕包1层(图1所示)或多层(例2是5层，如图2所示)，第一、二半导电绕包屏蔽层的平均厚度范围是0.15mm～0.50mm，绕包搭盖率范围是5％～55％；

——所述外导体层是单层的外导体层，或是由多个单层外导体层依次包覆构成；

——所述绕包层由无卤带绕包构成，绕包层是1层或多层；每层绕包层的绕包搭盖率不小于5％；

——所述外导体绝缘层7是在绕包层6外挤包绝缘料构成；

——所述外护套8是在绝缘层7外挤包护套料构成。

——所述内导体1是六类镀锡软圆铜导体；

——所述内导体的结构是，由多股股线复绞构成，每根股线由多根软圆铜单丝束合构成；所述每根股线中：铜单丝自内而外分为多层；每层金属单丝中的相邻两根铜单丝相互紧密贴合；相邻两层铜单丝中，内、外层金属单丝紧密贴合；相邻两层铜单丝的束合方向相同；最外层束合方向与所在层复绞方向相反；

所述内导体中：股线自内而外分为多层；每层股线中的相邻两股股线相互紧密贴合；相邻两层股线中，内、外层股线紧密贴合；相邻两层股线的绞合方向相反；最外层股线绞合方向为左向；

导体束合节径比不大于30倍；复绞节径比内层不大于20倍，外层不大于16倍，股线束合方向与所在层复绞方向相反。

——所述内导体绝缘层3是硅橡胶构成的绝缘层；内导体绝缘层的任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍；内导体绝缘层的平均厚度是3.7mm～5.0mm。

——所述单层外导体层是镀锡铜丝编织层；编织层的编织密度不小于70％；编织层的编织角为30°～80°；镀锡铜单丝线径范围是0.2mm～0.4mm。

——所述外导体层是由五个单层外导体层依次包覆构成。

——所述绕包层总的平均厚度范围是0.15mm～0.50mm。

——所述外导体绝缘层7是硅橡胶构成的绝缘层；外导体绝缘任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍。

——所述外护套8是由聚氨酯护套料挤包构成；外护套任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.5倍；外导体绝缘层的平均厚度是2.6mm～4.0mm；外护套的平均厚度是1.5mm～3.5mm。

实施例一

如图1所示，该同心直流电力电缆的外导体层为单层，即第一外导体层5。

本例的内导体绝缘选用高抗拉硅橡胶(可选牌号为HT274的电缆绝缘料)，优选双二五硫化剂，颜色任选或不选，炼胶比例为硅橡胶混炼胶：双二五硫化剂：色胶(如果有)＝100：1.1：0.2。

外导体绝缘层选用高抗拉硅橡胶(可选牌号为HT274的电缆绝缘料)，优选双二五硫化剂，颜色任选或不选，炼胶比例为硅橡胶混炼胶：双二五硫化剂：色胶(如果有)＝100：1.1：0.2。

第一半导电绕包屏蔽层2和第二半导电绕包屏蔽层4，使电场得到充分均化，直流电力电缆运行时安全可靠，使用寿命得到提高，且结构稳定，加工方便。第一半导电绕包屏蔽层2和第二半导电绕包屏蔽层4采用的半导电带均可以选用涂有半导电胶体的纤维带，使电场的均化程度得到进一步提高。

内导体绝缘层4优选硅橡胶构成的绝缘层。其耐热温度达180℃以上，柔软性能优越，电气绝缘性能优异，使电缆长期允许最高工作温度提高至180℃以上，工作电压提高至3000V以上，适用于特高功率电能传输、空间有限、电缆弯曲半径要求高的场合，如：特殊高能装备。

制造第一半导电绕包屏蔽层：可以采用两层半导电带重叠绕包在内导体外，也可以采用1层高温带(内)+1层半导电带(外)依次重叠绕包在导体外，第1层(位于内层的高温带)绕包方向为右向，第2层(位于外层的半导电带)绕包方向为左向，两层绕包搭盖率都不小于5％，使电缆结构稳定，内导体表面电场均匀、无积聚。

制造第二半导电绕包屏蔽层：采用两层涂有半导电胶体的纤维带重叠绕包，绕包搭盖率不小于5％，使电缆结构稳定，外导体表面电场均匀、无积聚。

绕包层6是无卤带绕包构成，可以采用加强型无纺布，也可以采用内层是1层加强型无纺布+外层是1层耐高温无卤包带)一次重叠绕包，绕包搭盖率都不小于5％。使电缆低烟无卤阻燃低毒。

本内导体结构使电缆柔软性优异，且抗氧化性优异。

第一外导体层5优选镀锡铜丝编织层，同心编织在第二半导电绕包屏蔽层4外。采用上述技术方案，电缆外导体结构紧密，使电缆在通入特高脉冲直流电的情况下，能够承受高强度电磁力而不变形，提高了电缆的使用寿命、并且具有优异的抗氧化性和柔软性。镀锡铜丝编织层的编织密度在85％以上时效果最优。

外导体绝缘层7优选硅橡胶构成的绝缘层。其耐热温度达180℃以上，柔软性能优越，电气绝缘性能优异，使电缆长期允许最高工作温度提高至180℃以上，工作电压提高至3000V以上，适用于特高脉冲电流传输、空间有限、电缆弯曲半径要求高的场合，如：特高电能传输系统用装备。

外护套8选用聚氨酯护套料构成的外护套层。其柔软性能优越，机械性能优异，使电缆具有优异柔软性能、耐日光老化、耐水解、耐油、耐磨损、抗撕裂等性能。生产时候，可以优选聚醚型聚氨酯。外护套任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.5倍。

其内导体绝缘、外导体绝缘层和外护套均具有优异的环保性能。

采用上述技术方案后，本例的电缆与普通电力电缆相比，其柔软性优异。弯曲时仅需要普通陆用电缆1/4空间。完全适用于舰船等场所，也适用于普通陆用场所。

实施例二

如图2所示，本例的是5层外导体层，说明如下：

第一外导体层5同心包覆第二半导电绕包屏蔽层4，第二外导体层9同心包覆第一外导体层5，第三外导体层10同心包覆第二外导体层9，第四外导体层11同心包覆第三外导体层20，第五外导体层12同心包覆第四外导体层11。多层外导体层，可以使用电缆具有较好的柔软度；相邻层之间紧密接触，实现结构紧固的特点，不会因强大电磁力作用而变形，且能够形成满足要求的直流电阻值。

绕包层6绕包第五外导体层12，外导体绝缘层7同心挤包绕包层6，外护套8同心挤包外导体绝缘层7。

内导体绝缘、外导体绝缘层、绕包带和外护套均具有优异的环保性能。

实施例二的其它技术要求与实施例一相同。

本实用新型不限于上述实施例，凡采用等同或等效替换形成的技术方案均落入本实用新型要求的保护范围。