CN101533683B - 一种高压避雷电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压避雷电缆，其特点在于包括塑料内撑芯、导电体绞合层、交联聚乙烯绝缘层及耐候聚乙烯护套层，其中导电体绞合层包覆于塑料内撑芯上，所述交联聚乙烯绝缘层包覆于导电体绞合层的表面，所述耐候聚乙烯护套层包覆于交联聚乙烯绝缘层的表面。本发明具有结构设计科学，防雷、避雷效果佳，耐候、防腐性能优良的特点，可以广泛地在各种苛刻的环境条件中应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆结构。
背景技术
目前，常见电缆大都是由导电芯、绝缘层及护套层构成。这类电缆用于野外或露天架设应用时，经常会出现遭到雷击的事故发生。特别是随着高层建筑物蓬勃发展，避雷设施的应用越来越受人们重视，而避雷设施的应用，对能避雷的电缆的需求呼声越来越高，避雷电缆由此应运而生。避雷电缆与避雷设施配套应用，可以赋予高层建筑物良好的避雷功能，使建筑物免遭雷击保持完好，从而起到保护人们生命财产的安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构设计科学，防雷、避雷效果佳，耐候、防腐性能优良的高压避雷电缆。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种高压避雷电缆，其特点在于包括塑料内撑芯、导电体绞合层、交联聚乙烯绝缘层及耐候聚乙烯护套层，其中导电体绞合层包覆于塑料内撑芯上，所述交联聚乙烯绝缘层包覆于导电体绞合层的表面，所述耐候聚乙烯护套层包覆于交联聚乙烯绝缘层的表面；所述塑料内撑芯的截面呈圆形结构，其截面直径与电缆的截面直径比为1∶2.48左右；所述交联聚乙烯绝缘层的厚度与电缆的截面直径比为1∶7.2，其偏心度应控制在小于8％的范围。
为了进一步地确保交联聚乙烯绝缘层表面电场均匀，防止电场畸变，避免交联聚乙烯绝缘层的外表产生局部放电，以提高电缆绝缘耐压水平，上述交联聚乙烯绝缘层与耐候聚乙烯护套层之间还设有绝缘屏蔽半导电层，该绝缘屏蔽半导电层由尼龙半导电带在交联聚乙烯绝缘层上重叠绕包形成，同时，其厚度与电缆的截面直径比1∶180左右。
本发明由于采用由塑料内撑芯、导电体绞合层、交联聚乙烯绝缘层及耐候聚乙烯护套层构成的高压避雷电缆结构，使本发明通过将电缆的缆芯做成塑料内撑芯，将导电体绞合在塑料内撑芯上，使电缆导体的有效截面大大减少，可以消除瞬间巨大雷击电流通过电缆导体时的集肤效应；同时采用交联聚乙烯绝缘层包覆导电体层的表面上，可以使电缆在运行时能承受极高的瞬间雷击电压，使电缆做到优秀的防雷、避雷功效；与此同时，交联聚乙烯绝缘层的耐候聚乙烯护套还可以令到电缆具有耐环境应力、耐候、耐化学腐蚀和高绝缘电阻等优良性能。本发明具有结构设计科学，防雷、避雷效果佳，耐候、防腐性能优良的特点，可以广泛地在各种苛刻的环境条件中应用。
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的截面结构示意图。
具体实施方式
如图1与图2所示，本发明所述的一种高压避雷电缆，其包括塑料内撑芯1、导电体绞合层2、交联聚乙烯绝缘层3及耐候聚乙烯护套层4，其中导电体绞合层2包覆于塑料内撑芯1上，所述交联聚乙烯绝缘层3包覆于导电体绞合层2的表面，所述耐候聚乙烯护套层4包覆于交联聚乙烯绝缘层3的表面。
其中，所述塑料内撑芯1使电缆导体有效截面大大减少，起到消除避雷电缆导体通过瞬间巨大雷击电流时的集肤效应；同时，在很大程度上也减轻了电缆单位重量，使其更便于现代高层建筑的敷设安装；与此同时，还大大节约了铜金属，降低电缆的生产成本。为了确保导电体绞合层的绞合质量，以获得较佳的防雷、避雷性能，所述塑料内撑芯1一般做成为截面呈圆形结构，其截面直径与电缆的截面直径比为1∶2.48。例如：当需要制到一条截面直径为36mm的电缆时，该塑料内撑芯1的直径大小则做成为14.5±0.1mm。该比例的控制非常关键，其直接影响到电缆的防雷、避雷效果，以及导电体绞合层的绞合质量和外观质量。
所述导电体绞合层2为由若干根无氧软铜丝直接在塑料内撑芯1上绞合形成。其中，导电体绞合层2中的铜丝要求排列疏密均匀，不能存在跳线凸起、毛刺或机械损伤等缺陷，主要是为了保证导体表面圆整，起到均匀电场的作用。同时，为了确保导电体绞合层2的有效导电截面积，该导电体绞合层2的厚度与电缆的截面直径比为1∶26.67。例如：当电缆的截面直径为36mm时，导电体绞合层2的厚度则做成为1.35±0.01mm，该厚度一般是指每根铜丝的截面直径，约需用35根进行绞合形成；这样就可以使电缆对应地获得50mm2左右的导体有效截面积。另外，为了保证电缆导体良好的导电性和抗拉性能，在加工过程中，要求铜丝应连续一致，不能存在任何拉细、断线或焊接等缺陷。
为了保证电缆在运行时能承受极高的瞬间雷击电压，所述交联聚乙烯绝缘层3的结构及工艺是核心问题，必须选用超净度和击穿场强较高的交联聚乙烯绝缘材料，采用性能先进、温控精度高的挤出机挤制该层，并通过先进的硫化工艺处理，使该交联聚乙烯绝缘层3得到充分交联(交联度≥90％)，从而赋予绝缘层优秀的机械性能(抗蠕变)和耐化学性能，尤其大大提高了电缆耐热性能，生产过程必须保证交联绝缘洁净与完好；同时，必须将交联聚乙烯绝缘层3的厚度与电缆的截面直径比控制在1∶7.2(例如：电缆截面直径为36mm时，该绝缘层的厚度则为5.0mm左右)，其偏心度应控制在小于8％的范围，以确保绝缘电性能。
为了进一步地确保电缆的导电体绞合层2表面电场均匀，防止电场畸变，避免绝缘层内表产生局部放电，如图1与图2所示，所述导电体绞合层2与交联聚乙烯绝缘层3之间还设有导体屏蔽半导电层5，该导体屏蔽半导电层5由尼龙半导电带在导电体绞合层2上重叠绕包形成，其厚度与电缆的截面直径比为1∶180(例如：电缆截面直径为36mm时，该导体屏蔽半导电层的厚度则为0.2mm左右)；同时，尼龙半导电带的重叠率应不少20％，并且要求尼龙半导电带绕包平整光滑，不能存在漏包缺陷，以达到进一步地确保电缆导体表面电场的均匀，防止电场畸变，避免绝缘层内表产生局部放电，从而提高电缆绝缘耐压水平。与此同时，在生产过程中，始终保持该导体屏蔽半导电层5表面的洁净与完好，以及无灰尘污染和刮破缺陷。
为了进一步地确保电缆的交联聚乙烯绝缘层3表面电场均匀，防止电场畸变，避免该交联聚乙烯绝缘层3外表产生局部放电，又如图1与图2所示，所述交联聚乙烯绝缘层3与耐候聚乙烯护套层4之间还设有绝缘屏蔽半导电层6，该绝缘屏蔽半导电层6由尼龙半导电带在交联聚乙烯绝缘层3上重叠绕包形成，其厚度与电缆的截面直径比为1∶180左右(例如：电缆截面直径为36mm时，该绝缘屏蔽半导电层的厚度则为0.2mm左右)；同时，尼龙半导电带在绕包时的重叠率应不少20％；并且要求半导带绕包平整光滑，不能存在漏包缺陷，以做到进一步地确保电缆的交联聚乙烯绝缘层3表面电场均匀，防止电场畸变，避免交联聚乙烯绝缘层3外表产生局部放电，与导体屏蔽半导电层5构成完美的屏蔽结构，从而提高电缆绝缘耐压水平。与此同时，在生产过程中，还要始终保持绝缘屏蔽半导电层6表面的洁净与完好，以及无灰尘污染和刮破缺陷。
尽管电缆已具绝缘屏蔽层结构，但由于绝缘屏蔽层为半导电材料，电阻率仍相对较高，不能良好地传导电缆运行时绝缘体中的泄漏电流及充电电流和迅速降低感应电动势，因此如图1与图2所示，在绝缘屏蔽半导电层6与耐候聚乙烯护套层4之间还设有金属屏蔽层7，该金属屏蔽层7由金属带(一般要采用导电率较高的金属带，所以大多情况下是使用无氧软铜带。)在绝缘屏蔽半导电层6上重叠绕包形成，其厚度与电缆的截面直径比为1∶300左右，从而使金属屏蔽层7与前面的绝缘屏蔽层构成性能良好的屏蔽结构。
又为了进一步消除金属屏蔽层7的锐边毛刺，均匀金属屏蔽层电场，避免耐候聚乙烯护套层4电压击穿，又如图1与图2所示，所述金属屏蔽层7与耐候聚乙烯护套层4之间还设有半导电层8，该半导电层8由尼龙半导电带在金属屏蔽层7上重叠绕包形成，其厚度与电缆的截面直径比为1∶180，重叠率不少20％。同时，尼龙半导电带的绕包对金属屏蔽层7还起到保护免遭刮伤的作用。
为了使避雷电缆能够适用各种苛刻的环境条件中，所述耐候聚乙烯护套层4的厚度做成与电缆的截面直径比为1∶12，以使避雷电缆具有阻水、耐环境应力、耐候、耐化学腐蚀、高绝缘电阻、机械强度高及保护性能佳等优良性能。并且，一般选用耐候型黑色线性低密度聚乙烯作为外护套层制作材料。
本发明的避雷电缆与相关的防雷、避雷设施安装敷设后，避雷电缆可赋予高层建筑良好的避雷功能，可承受巨大的瞬间雷击电流及电压而不击穿，使建筑物免遭雷击保持完好。
Claims (7)
1.一种高压避雷电缆，其特征在于包括塑料内撑芯(1)、导电体绞合层(2)、交联聚乙烯绝缘层(3)及耐候聚乙烯护套层(4)，其中导电体绞合层(2)包覆于塑料内撑芯(1)上，所述交联聚乙烯绝缘层(3)包覆于导电体绞合层(2)的表面，所述耐候聚乙烯护套层(4)包覆于交联聚乙烯绝缘层(3)的表面；
所述塑料内撑芯(1)的截面呈圆形结构，其截面直径与电缆的截面直径比为1∶2.48；
所述交联聚乙烯绝缘层(3)的厚度与电缆的截面直径比为1∶7.2，其偏心度控制在小于8％的范围。
2.根据权利要求1所述高压避雷电缆，其特征在于上述导电体绞合层(2)为由若干根无氧软铜丝直接在塑料内撑芯(1)上绞合形成，其厚度与电缆的截面直径比为1∶26.67。
3.根据权利要求1所述高压避雷电缆，其特征在于上述导电体绞合层(2)与交联聚乙烯绝缘层(3)之间还设有导体屏蔽半导电层(5)，该导体屏蔽半导电层(5)由尼龙半导电带在导电体绞合层(2)上重叠绕包形成，其厚度与电缆的截面直径比为1∶180。
4.根据权利要求1所述高压避雷电缆，其特征在于上述交联聚乙烯绝缘层(3)与耐候聚乙烯护套层(4)之间还设有绝缘屏蔽半导电层(6)，该绝缘屏蔽半导电层(6)由尼龙半导电带在交联聚乙烯绝缘层(3)上重叠绕包形成，其厚度与电缆的截面直径比为1∶180。
5.根据权利要求4所述高压避雷电缆，其特征在于上述绝缘屏蔽半导电层(6)与耐候聚乙烯护套层(4)之间还设有金属屏蔽层(7)，该金属屏蔽层(7)由金属带在绝缘屏蔽半导电层(6)上重叠绕包形成，其厚度与电缆的截面直径比为1∶300。
6.根据权利要求5所述高压避雷电缆，其特征在于上述金属屏蔽层(7)与耐候聚乙烯护套层(4)之间还设有半导电层(8)，该半导电层(8)由尼龙半导电带在金属屏蔽层(7)上重叠绕包形成，其厚度与电缆的截面直径比为1∶180。
7.根据权利要求1所述高压避雷电缆，其特征在于上述耐候聚乙烯护套层(4)的厚度与电缆的截面直径比为1∶12。
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