稳定运行的高压特种电力电缆的制作方法

1.本技术方案具体是一种运行稳定的高压特种电力电缆，属超高压电力电缆技术领域。


背景技术：

2.超高压电缆是常用的输电线缆，其需满足其长期稳定运行的要求。在使用过程中，由于复杂的线路工况条件，电缆的功能结构层之间存在非常复杂和微妙的关系，长期使用后，它们的性能参数都有变化，这些都直接影响到使用可靠性。而随着技术进步，电缆结构需要有较为广泛的适用性，这对于电缆的可靠性有了更高要求。


技术实现要素：

3.为了满足超高压电缆的高可靠性要求，本实用新型提出来广泛适用的电缆结构，具体来说：
4.一种稳定运行的高压特种电力电缆，其结构是从内到外依次为：铜导体、内绝缘层、中绝缘层、外绝缘层、缓冲保护层、铝护套、高电性聚乙烯护套、导电聚烯烃护套；
5.所述内绝缘层、中绝缘层和外绝缘层是三层共挤结构，构成绝缘线芯；所述高电性聚乙烯护套和导电聚乙烯护套是双层共挤结构，构成的综合外护套；
6.所述内绝缘层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成，内绝缘层的平均厚度为1.5～2.5mm；中绝缘层是由交联聚乙烯材料挤包构成，中绝缘层标称厚度为16.0～31.0mm；外绝缘层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成，外绝缘层平均厚度为1.0～1.5mm；
7.所述铝护套的厚度为2.0～3.3mm；铝护套外涂覆沥青防腐蚀保护层，沥青防腐蚀保护层的厚度是0.2～0.4mm；
8.所述高电性聚乙烯护套是由高电性聚乙烯护套料挤包构成，厚度为5.0～6.0mm；所述导电聚烯烃护套是由半导电聚烯烃护套料挤包构成，厚度不小于0.2mm。
9.1、对于耐110kv的2500mm2的电缆：
10.所述铜导体是耐110kv、截面2500mm2的导体；铜导体结构是由5个扇形股块绞合而成，扇形股块的中心角度72
o
，每个扇形股块由91根直径2.82mm的铜单丝绞合构成，每个股块之间纵包一层厚度0.3mm绝缘皱纹纸带；91根铜单丝分为6层，自内而外各层的铜单丝数量为1、6、12、18、24和30根；
11.所述内绝缘层的平均厚度为1.5mm；中绝缘层的绝缘偏芯度小于4%，中绝缘层标称厚度18.0mm；外绝缘层平均厚度为1.0mm；
12.所述缓冲保护层是缓冲阻水层，它是由两层半导电缓冲阻水带重叠绕包而成；半导电缓冲阻水带的厚度是2.3mm、宽度是80mm、重叠绕包的重叠率为48%～52%；半导电缓冲阻水带厚度偏差范围为0.3mm，体积电阻率不大于104ω.cm，表面电阻不大于400ω，吸水膨胀速度不小于10mm/1st min；
13.所述铝护套是挤包或纵包构成，铝护套的厚度为2.6mm；铝护套是无缝连接或焊接
连接后压成螺旋状压纹，螺旋状压纹深度设计5.0
±
0.2mm；
14.高电性聚乙烯护套料的体积电阻率不小于1.0
×
10
14
ω.cm、介电强度不小于26kv/mm；高电性聚乙烯护套的标称厚度5.0mm；半导电聚烯烃护套料得到20℃体积电阻率不大于50ω.cm、断裂伸长率不小于450%；导电聚烯烃护套的标称厚度不小于0.3mm。
15.绝缘线芯外径是105.0
±
0.2mm；包裹缓冲阻水层后外径116.0
±
0.3mm；电缆整体外径为142mm。
16.2、对于铜丝带结构高压电缆：
17.所述铜导体的截面积为800mm2，铜导体是91根直径3.45mm的铜单丝正规紧压绞合构成，铜导体外绕包一层厚度0.14mm的半导电尼龙带；包有半导电尼龙带的导体外径是34.0mm；91根铜单丝分为6层，自内而外各层的铜单丝数量为1、6、12、18、24和30根；
18.所述铜导体是截面积为1600mm2，铜导体的由5个扇形股块绞合构成；扇形股块中心角度72
o
，每个扇形股块由61根直径2.76mm的铜单丝绞合构成，每个股块之间纵包一层厚度0.3mm绝缘皱纹纸带；61根铜单丝分为5层，自内而外各层的铜单丝数量为1、6、12、18和24根；五个72
o
扇形股块绞合后外径φ49.5
±
0.2mm。
19.内绝缘层的平均厚度为1.5mm；中绝缘层的绝缘偏芯度小于4%，中绝缘层标称厚度16.0mm；外绝缘层平均厚度为1.0mm；
20.所述缓冲保护层是半导电铜丝屏蔽带重叠绕包构成，重叠绕包的重叠率为48%～52%；半导电铜丝屏蔽带的标称厚度0.5
±
0.02mm，宽度80mm
‑
100mm，半导电铜丝屏蔽带上的铜丝直径是0.2
±
0.01mm，宽度方向上是不少于20根铜丝水平间隙布置；半导电铜丝屏蔽带的表面电阻＜120ω，体积电阻率＜200ω.cm，含水率不超过5%，瞬间耐温230℃，吸水膨胀速度≥8mm/1st min，膨胀高度≥12mm/3min；
21.所述铝护套是挤包或纵包构成，铝护套的厚度为2.0mm～2.3mm，铝护套是无缝连接或焊接连而成；
22.高电性聚乙烯护套料的体积电阻率不小于1.0
×
10
14
ω.cm、介电强度不小于26kv/mm；高电性聚乙烯护套标称厚度5.0mm；
23.半导电聚烯烃护套料的20℃体积电阻率不大于50ω.cm、断裂伸长率不小于450%；导电聚烯烃护套厚度不小于0.2mm。
24.3、对于500kv电力电缆：
25.所述铜导体的截面积为2500mm2，铜导体的结构是采用5个扇形股块绞合而成，扇形股块中心角度72
o
；每个扇形股块由91根直径2.82mm的铜单丝绞合构成，每个扇形股块之间纵包一层厚度0.3mm、宽度62.0mm的绝缘皱纹纸带；91根铜单丝分为6层，自内而外各层的铜单丝数量为1、6、12、18、24和30根；
26.铜导体外重叠绕包一层标称厚度0.20mm的半导电特多龙带，再左向重叠绕包一层标称厚度0.14mm的半导电尼龙带；两层半导电特多龙带的绕包重叠率均为48%～52%；
27.内绝缘层的平均厚度为2.5mm；中绝缘层的绝缘偏芯度小于3%，中绝缘层标称厚度31.0mm；外绝缘层平均厚度为1.5mm；
28.缓冲保护层是电气接触缓冲层，它自内而外由有三层，分别是由一层半导电丁基胶缓冲带重叠绕包构成、一层半导电缓冲阻水带重叠绕包构成和一层铜丝屏蔽带重叠绕包构成；半导电丁基胶缓冲带的厚度0.25mm、宽度80mm，重叠绕包的重叠率为47%～50%；半导
电缓冲阻水带的厚度2.3mm，宽度100mm，重叠绕包的重叠率为47%～50%；铜丝屏蔽带的厚度0.5mm、宽度80mm，重叠绕包的重叠率为20%，铜丝屏蔽带内沿其宽度方向均匀水平放置直径0.20mm的镀锡铜丝20根；半导电丁基胶缓冲带厚度偏差范围为0.05mm，体积电阻率不大于104ω.cm；半导电缓冲阻水带厚度偏差范围为0.3mm，体积电阻率不大于104ω.cm，吸水膨胀速度不小于10mm/1st min；铜丝屏蔽带厚度偏差范围为0.05mm，体积电阻率不大于200ω.cm；
29.所述铝护套是挤包或纵包构成，铝护套的厚度为3.3mm，铝护套是无缝连接或焊接连而成，然后压成螺旋状压纹，螺旋状压纹深度设计8.0
±
0.5mm；
30.高电性聚乙烯护套料的体积电阻率不小于1.0
×
10
14
ω.cm、介电强度不小于26kv/mm；高电性聚乙烯护套的标称厚度6.0mm；
31.半导电聚烯烃护套料的20℃体积电阻率不大于50ω.cm、断裂伸长率不小于450%；导电聚烯烃护套标称厚度不小于0.3mm。
32.电缆整体外径为180mm，单重41.6kg/m。
33.本结构的超高压电力电缆，采用特定的结构，尤其是特定的缓冲保护层，满足了多种场景的使用要求，确保了电缆运行的稳定性。
附图说明
34.图1是本实施例电缆的径向截面示意图，
35.图中：1、铜导体，2、内绝缘层，3、中绝缘层，4、外绝缘层，5、缓冲保护层，6、铝护套，7、高电性聚乙烯护套，8、导电聚烯烃护套。
具体实施方式
36.下面结合具体实施例对本技术方案进一步说明如下：
37.如图1的电力电缆，其结构是从内到外依次为：铜导体、内绝缘层、中绝缘层、外绝缘层、缓冲保护层、铝护套、高电性聚乙烯护套、导电聚烯烃护套；
38.所述内绝缘层、中绝缘层和外绝缘层是三层共挤结构，构成绝缘线芯；所述高电性聚乙烯护套和导电聚乙烯护套是双层共挤结构，构成的综合外护套；
39.所述内绝缘层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成，内绝缘层的平均厚度为1.5～2.5mm；中绝缘层是由交联聚乙烯材料挤包构成，中绝缘层标称厚度为16.0～31.0mm；外绝缘层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成，外绝缘层平均厚度为1.0～1.5mm；
40.所述铝护套的厚度为2.0～3.3mm；铝护套外涂覆沥青防腐蚀保护层，沥青防腐蚀保护层的厚度是0.2～0.4mm；
41.所述高电性聚乙烯护套是由高电性聚乙烯护套料挤包构成，厚度为5.0～6.0mm；所述导电聚烯烃护套是由半导电聚烯烃护套料挤包构成，厚度不小于0.2mm。
42.本具实施方式包括：
43.例1，用于110kv 2500mm2电力电缆。
44.所述铜导体是耐110kv、截面2500mm2的导体；铜导体结构是由5个扇形股块绞合而成，扇形股块的中心角度72
o
，每个扇形股块由91根直径2.82mm的铜单丝绞合构成，每个股块之间纵包一层厚度0.3mm绝缘皱纹纸带；91根铜单丝分为6层，自内而外各层的铜单丝数
量为1、6、12、18、24和30根；
45.所述内绝缘层的平均厚度为1.5mm；中绝缘层的绝缘偏芯度小于4%，中绝缘层标称厚度18.0mm；外绝缘层平均厚度为1.0mm；
46.所述缓冲保护层是缓冲阻水层，它是由两层半导电缓冲阻水带重叠绕包而成；半导电缓冲阻水带的厚度是2.3mm、宽度是80mm、重叠绕包的重叠率为48%～52%；半导电缓冲阻水带厚度偏差范围为0.3mm，体积电阻率不大于104ω.cm，表面电阻不大于400ω，吸水膨胀速度不小于10mm/1st min；
47.所述铝护套是挤包或纵包构成，铝护套的厚度为2.6mm；铝护套是无缝连接或焊接连接后压成螺旋状压纹，螺旋状压纹深度设计5.0
±
0.2mm；
48.高电性聚乙烯护套料的体积电阻率不小于1.0
×
10
14
ω.cm、介电强度不小于26kv/mm；高电性聚乙烯护套的标称厚度5.0mm；半导电聚烯烃护套料得到20℃体积电阻率不大于50ω.cm、断裂伸长率不小于450%；导电聚烯烃护套的标称厚度不小于0.3mm。
49.绝缘线芯外径是105.0
±
0.2mm；包裹缓冲阻水层后外径116.0
±
0.3mm；电缆整体外径为142mm。
50.例2，具有铜丝带的高压电缆。
51.所述铜导体的截面积为800mm2，铜导体是91根直径3.45mm的铜单丝正规紧压绞合构成，铜导体外绕包一层厚度0.14mm的半导电尼龙带；包有半导电尼龙带的导体外径是34.0mm；91根铜单丝分为6层，自内而外各层的铜单丝数量为1、6、12、18、24和30根；
52.所述铜导体是截面积为1600mm2，铜导体的由5个扇形股块绞合构成；扇形股块中心角度72
o
，每个扇形股块由61根直径2.76mm的铜单丝绞合构成，每个股块之间纵包一层厚度0.3mm绝缘皱纹纸带；61根铜单丝分为5层，自内而外各层的铜单丝数量为1、6、12、18和24根；五个72
o
扇形股块绞合后外径φ49.5
±
0.2mm。
53.内绝缘层的平均厚度为1.5mm；中绝缘层的绝缘偏芯度小于4%，中绝缘层标称厚度16.0mm；外绝缘层平均厚度为1.0mm；
54.所述缓冲保护层是半导电铜丝屏蔽带重叠绕包构成，重叠绕包的重叠率为48%～52%；半导电铜丝屏蔽带的标称厚度0.5
±
0.02mm，宽度80mm
‑
100mm，半导电铜丝屏蔽带上的铜丝直径是0.2
±
0.01mm，宽度方向上是不少于20根铜丝水平间隙布置；半导电铜丝屏蔽带的表面电阻＜120ω，体积电阻率＜200ω.cm，含水率不超过5%，瞬间耐温230℃，吸水膨胀速度≥8mm/1st min，膨胀高度≥12mm/3min；
55.所述铝护套是挤包或纵包构成，铝护套的厚度为2.0mm～2.3mm，铝护套是无缝连接或焊接连而成；
56.高电性聚乙烯护套料的体积电阻率不小于1.0
×
10
14
ω.cm、介电强度不小于26kv/mm；高电性聚乙烯护套标称厚度5.0mm；
57.半导电聚烯烃护套料的20℃体积电阻率不大于50ω.cm、断裂伸长率不小于450%；导电聚烯烃护套厚度不小于0.2mm。
58.例3，用于500kv电力电缆。
59.所述铜导体的截面积为2500mm2，铜导体的结构是采用5个扇形股块绞合而成，扇形股块中心角度72
o
；每个扇形股块由91根直径2.82mm的铜单丝绞合构成，每个扇形股块之间纵包一层厚度0.3mm、宽度62.0mm的绝缘皱纹纸带；91根铜单丝分为6层，自内而外各层的
铜单丝数量为1、6、12、18、24和30根；
60.铜导体外重叠绕包一层标称厚度0.20mm的半导电特多龙带，再左向重叠绕包一层标称厚度0.14mm的半导电尼龙带；两层半导电特多龙带的绕包重叠率均为48%～52%；
61.内绝缘层的平均厚度为2.5mm；中绝缘层的绝缘偏芯度小于3%，中绝缘层标称厚度31.0mm；外绝缘层平均厚度为1.5mm；
62.缓冲保护层是电气接触缓冲层，它自内而外由有三层，分别是由一层半导电丁基胶缓冲带重叠绕包构成、一层半导电缓冲阻水带重叠绕包构成和一层铜丝屏蔽带重叠绕包构成；半导电丁基胶缓冲带的厚度0.25mm、宽度80mm，重叠绕包的重叠率为47%～50%；半导电缓冲阻水带的厚度2.3mm，宽度100mm，重叠绕包的重叠率为47%～50%；铜丝屏蔽带的厚度0.5mm、宽度80mm，重叠绕包的重叠率为20%，铜丝屏蔽带内沿其宽度方向均匀水平放置直径0.20mm的镀锡铜丝20根；半导电丁基胶缓冲带厚度偏差范围为0.05mm，体积电阻率不大于104ω.cm；半导电缓冲阻水带厚度偏差范围为0.3mm，体积电阻率不大于104ω.cm，吸水膨胀速度不小于10mm/1st min；铜丝屏蔽带厚度偏差范围为0.05mm，体积电阻率不大于200ω.cm；
63.所述铝护套是挤包或纵包构成，铝护套的厚度为3.3mm，铝护套是无缝连接或焊接连而成，然后压成螺旋状压纹，螺旋状压纹深度设计8.0
±
0.5mm；
64.高电性聚乙烯护套料的体积电阻率不小于1.0
×
10
14
ω.cm、介电强度不小于26kv/mm；高电性聚乙烯护套的标称厚度6.0mm；
65.半导电聚烯烃护套料的20℃体积电阻率不大于50ω.cm、断裂伸长率不小于450%；导电聚烯烃护套标称厚度不小于0.3mm。
66.电缆整体外径为180mm，单重41.6kg/m。
67.经过检测，例1电缆的特点包括：
68.（1）系统额定电压uo/u：64kv/110kv、最高工作电压um：126kv；
69.（2）电缆正常运行时导体允许长期工作温度为：90℃；
70.（3）短路时（最长持续时间不超过5秒），电缆导体允许的最高温度为250℃。
71.（4）绝缘结构尺寸：偏心度（tmax
‑
tmin）/tmax≤4%，tmin≥0.95tn（tn：标称厚度；tmin、tmax任意同一截面最小厚度、最大厚度）（优于国家标准规定的≤10%要求）；
72.（5）局部放电试验指标：1.5u0（96kv）电压，无任何由被试电缆产生的超过声明试验灵敏度的可检测出的放电（96kv，声明试验灵敏度小于2pc）；
73.（6）绝缘热延伸试验：负载下最大伸长率≤100%（优于国家标准规定的≤175%要求），冷却后永久伸长率≤5%（优于国家标准规定的≤15%要求）；
74.（7）绝缘微孔、杂质试验：采用超洁净xlpe绝缘材料和先进的无摩擦重力加料系统、高等级绝缘净化系统（100级绝缘加料间）将绝缘杂质、微孔尺寸控制在最佳, 显著高于gb/t 11017标准要求；
75.（8）冲击电压试验:导体温度95℃～100℃，施加10次正极性、10次负极性电压650kv，电缆不击穿（优于国家标准规定的550kv要求）。
76.（9）弯曲试验：用圆柱体直径12（d+d）+5%，高于gb/t 11017标准规定的25（d+d）+5%要求。
77.经过检测，例2电缆的特点包括：
78.（1）系统额定电压uo/u：290kv/500kv、最高工作电压um：550kv；
79.（2）电缆正常运行时导体允许长期工作温度为：90℃；
80.（3）短路时（最长持续时间不超过5秒），电缆导体允许的最高温度为250℃。
81.（4）局部放电试验指标：1.5u0（435kv）电压，无任何由被试电缆产生的超过声明试验灵敏度的可检测出的放电（435kv，声明试验灵敏度小于1.2pc，优于国家标准规定的5pc）；
82.（5）绝缘结构尺寸：偏心度（tmax
‑
tmin）/tmax≤3%，tmin≥0.95tn（tn：标称厚度；tmin、tmax任意同一截面最小厚度、最大厚度）（优于国家标准规定的≤8%要求）；
83.（6）工频耐压试验：施加2.0uo（580kv）电压，持续60min绝缘不击穿；
84.（7）外护套电气试验：在金属护套和外护套表面导电层之间以金属套接负极施加直流电压25kv，历时1min，外护套应不击穿。
85.（8）绝缘热延伸试验：负载下最大伸长率≤100%（优于国家标准规定的≤175%要求），冷却后永久伸长率≤5%（优于国家标准规定的≤15%要求）；
86.（9）绝缘微孔、杂质试验：采用超洁净xlpe绝缘材料和先进的无摩擦重力加料系统、高等级绝缘净化系统（100级绝缘加料间）将绝缘杂质、微孔尺寸控制在最佳，显著高于gb/t 22078标准要求；
87.大于0.05mm的微孔：无
88.0.025mm～0.05mm的微孔：≤18个/10cm389.大于0.125mm的不透明杂质：无
90.0.05mm～0.125mm的不透明杂质≤6个/10cm391.大于0.16mm的半透明物：无
92.（10）冲击电压试验:导体温度95℃～100℃，施加10次正极性、10次负极性电压1550kv，电缆不击穿。
93.经过检测，例3电缆的特点包括：
94.（1）局部放电试验指标：1.5u0（96kv）电压，无任何由被试电缆产生的超过声明试验灵敏度的可检测出的放电（96kv，声明试验灵敏度小于1.2pc）；
95.（2）绝缘结构尺寸：偏心度（tmax
‑
tmin）/tmax≤4%，tmin≥0.95tn（tn：标称厚度；tmin、tmax任意同一截面最小厚度、最大厚度）；
96.（3）绝缘热延伸试验：负载下最大伸长率≤100%（优于国家标准规定的≤175%要求），冷却后永久伸长率≤5%（优于国家标准规定的≤15%要求）；
97.（4）绝缘微孔、杂质试验：采用超洁净xlpe绝缘材料和先进的无摩擦重力加料系统、高等级绝缘净化系统（100级绝缘加料间）将绝缘杂质、微孔尺寸控制在最佳, 显著高于gb/t 11017标准要求；
98.（5）冲击电压试验:导体温度95℃～100℃，施加10次正极性、10次负极性电压650kv，电缆不击穿（优于国家标准规定的550kv要求）。
99.（6）弯曲试验：用圆柱体直径12（d+d）+5%，高于gb/t 11017标准规定的25（d+d）+5%要求。
100.（7）透水试验：参照gb/t 11017试验方法，从经过弯曲试验后的电缆上截取一段3m长的电缆，并水平放置，在电缆中间部位切除一段宽约30mm的圆环，采用1m高的水柱，施加
10次加热循环，电缆试样两端应无水分渗出。