CN103779019B - 船舶及海上石油平台用电力电缆 - Google Patents

船舶及海上石油平台用电力电缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种船舶及海上石油平台用电力电缆，其要点是：包括主线芯、绕包带、内护套、铠装层和外护套。主线芯有1根或3根。各主线芯均沿其各自的径向由内向外依次设有导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘非金属屏蔽层和金属屏蔽层。导体屏蔽层、绝缘层和绝缘非金属屏蔽层三层共挤包覆在导体的外部。金属屏蔽层绕包在绝缘非金属屏蔽层外。当主线芯为3根时，还包括3根填充条。绕包带绕包在绞合在一起的主线芯和填充条的外部。当主线芯为1根时，绕包带直接绕包在主线芯的外部，绕包的搭盖率为20%至50%。绕包带外围挤包有内护套。铠装层位于内护套的外部。外护套包覆在铠装层的外部。

Description

船舶及海上石油平台用电力电缆
本发明涉及一种船舶及海上石油平台用电力电缆。
背景技术
近年来，随着海底光电复合缆的发展，海上石油平台用电可以先通过海底光缆从陆地上传输过来，再经过船舶电气设备用电力电缆转接到平台上来进而通过变压器转换供给各个系统应用，解决了以往靠发电机组发电所带来的能源消耗大、噪音大、所用空间大等的缺点。然而目前我国常用的海底光电复合缆的电压等级为35kV，因此需要与此电压等级匹配的船舶电气设备用电力电缆进行连接。而目前国际上船舶电气设备用电力电缆标准采用IEC60092-354的标准，此标准的最高电压等级为18/30kV，目前国际上也无26/35kV的电压等级，即无法选用与海底光电复合缆电压等级匹配的船舶电气设备用电力电缆来进行连接，于是各大船厂只能选择26/35kV的陆用系统用电力电缆来代替使用，而此电压等级的陆用系统用电力电缆采用的是交联聚乙烯绝缘，交联聚乙烯材料在有水分浸入时，在电场作用下会形成水树枝进行放电，绝缘层容易击穿，可靠性差，寿命短，要经常进行更换，维护维修成本代价太大。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、可靠性好、使用寿命长的能与海底光缆电压等级匹配的船舶及海上石油平台用电力电缆。
实现本发明目的的基本技术方案是:一种船舶及海上石油平台用电力电缆，其结构特点是：包括主线芯、绕包带、内护套、铠装层和外护套。主线芯有1根或3根。各主线芯均沿其各自的径向由内向外依次设有导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘非金属屏蔽层和金属屏蔽层。导体屏蔽层、绝缘层和绝缘非金属屏蔽层三层共挤包覆在导体的外部。金属屏蔽层绕包在绝缘非金属屏蔽层外。
当主线芯为3根时，还包括填充条。填充条有3根。3根主线芯沿电力电缆周向等间隔角度设置。3根填充条沿电力电缆周向等间隔角度设置，与相应相邻的主线芯相接触。3根主线芯和3根填充条采用同心式绞合成缆，成缆节距为电力电缆外径的20至30倍。绕包带绕包在绞合在一起的主线芯和填充条的外部，绕包的搭盖率为20%至50%。
当主线芯为1根时，绕包带直接绕包在主线芯的外部，绕包的搭盖率为20%至50%。
绕包带外围挤包有内护套。铠装层由直径为0.3mm或者0.4mm的镀锡铜丝或镀锌钢丝编织而成，且位于内护套的外部，其编织覆盖率为90%至98%。
外护套由无卤耐泥浆热固性聚烯烃制作而成，外护套包覆在铠装层的外部，外护套的厚度为1.48毫米至3毫米。
以上述基本技术方案为基础的进一步技术方案是：所述各填充条均由低烟无卤发泡聚烯烃材料制成。密度不大于0.8g/cm3，酸气含量不大于2wt%，卤素含量不大于0.2wt%，烟指数不大于45，毒性指数不大于5。
以上述进一步技术方案为基础的技术方案是：导体由6根或12根或15根或18根或30根单丝直径相同、标称截面50至185平方毫米的铜丝或镀金属铜丝绞合紧压而成。
以上述进一步技术方案为基础的技术方案是：所述导体屏蔽层由可硫化型半导电材料制成，导体屏蔽层的厚度为0.35毫米至0.9毫米。
以上述进一步技术方案为基础的技术方案是：所述绝缘层由乙丙橡胶材料制成。
以上述进一步技术方案为基础的技术方案是：所述绝缘非金属屏蔽层由可硫化型半导电材料制成。
以上述进一步技术方案为基础的技术方案是：金属屏蔽层采用裸铜带绕包在绝缘非金属屏蔽层外，裸铜带的厚度为0.1mm或0.12mm，搭盖率10%至15%。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：所述填充条的横截面为圆形或扇形。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：绕包带为无卤低烟阻燃布带，绕包带的厚度为0.2±0.02毫米。
以上述相应技术方案为基础的技术方案是：绕包带为无卤低烟阻燃布带，绕包带的厚度为0.2±0.02毫米。
本发明具有积极的效果：（1）本发明的船舶及海上石油平台用电力电缆填补了目前没有专门与电压等级为35kV的海底光电复合缆匹配的船舶电气设备用电力电缆的空白，为开拓性的发明。
（2）本发明的船舶及海上石油平台用电力电缆的主线芯的导体多根单丝直径相同的铜丝或镀金属铜丝绞合紧压而成，可以减少导体表面缝隙，防止导体屏蔽层的材料陷入导体。导体屏蔽层（内屏蔽层）、绝缘层和绝缘非金属屏蔽层（外屏蔽层）采用三层共挤包覆在导体的外部，保证了绝缘层与内外屏蔽层之间的结合紧密度与表面层的光滑度，减少了因间隙而产生的局部放电现象，大大提高了产品的使用寿命。
（3）本发明的船舶及海上石油平台用电力电缆的绝缘层采用耐压等级为35kV的乙丙橡胶高分子材料，保证了绝缘层的抗张强度不小于5MPa，断裂伸长率不小于200%，在空气箱中进行老化（温度为135℃±3℃，时间为168h），抗张强度保留率不小于原抗张强度的80%，断裂伸长率不小于原断裂伸长率的80%；导体屏蔽层选择可硫化型半导电材料制成，保证了导体屏蔽层的抗张强度不小于15MPa，断裂伸长率不小于200%，90℃体积电阻率不小于200欧姆厘米；绝缘非金属屏蔽层选择可硫化型半导电材料制成，保证了绝缘非金属屏蔽层的抗张强度不小于13MPa，断裂伸长率不小于350%，90℃体积电阻率不小于50欧姆厘米。
（4）本发明的船舶及海上石油平台用电力电缆经检测局部放电试验满足1.73U 0下，局部放电量小于5Pc，产品性能可靠。
（5）本发明的船舶及海上石油平台用电力电缆在主线芯为3根时，采用圆形或扇形的填充条进行填充，方便成缆操作，使得成缆后的电力电缆更加紧实、圆整，由于填充条为低烟无卤发泡聚烯烃材料制成，没有过多的增加电力电缆的重量，保证了该产品的轻型化。
（6）本发明的船舶及海上石油平台用电力电缆的外护套由无卤耐泥浆热固性聚烯烃制成，具有良好的耐泥浆与防海水腐蚀性能。
附图说明
图1为本发明的船舶及海上石油平台用电力电缆的横截面的结构示意图；
图2为本发明的船舶及海上石油平台用电力电缆的横截面的另一种结构示意图。
上述附图中的标记如下：
主线芯1，导体11，导体屏蔽层12，绝缘层13，绝缘非金属屏蔽层14，金属屏蔽层15，
填充条2，绕包带3，内护套4，铠装层5，外护套6。
具体实施方式
（实施例1）
见图1，本实施例的船舶及海上石油平台用电力电缆包括主线芯1、填充条2、绕包带3、内护套4、铠装层5和外护套6。
主线芯1有3根，3根主线芯1的结构相同。3根主线芯1沿电力电缆周向等间隔角度设置。3根主线芯1均沿其各自径向由内向外依次设有导体11、导体屏蔽层12、绝缘层13、绝缘非金属屏蔽层14和金属屏蔽层15。
导体11由6根或12根或15根或18根或30根单丝直径相同、标称截面50至185平方毫米的铜丝或镀金属铜丝绞合紧压而成，本实施例采用12根单丝标称截面70平方毫米镀锡铜丝绞合紧压而成。
导体屏蔽层12由可硫化型半导电材料制成，本实施例中可采用美国陶氏化学供应的HFDB-0586的半导电屏蔽材料。导体屏蔽层12挤包在导体11的外部。导体屏蔽层12的厚度为0.35毫米至0.9毫米，本实施例为0.5毫米。导体屏蔽层12的抗张强度不小于15MPa，断裂伸长率不小于200%，90℃体积电阻率不小于200欧姆厘米。
绝缘层13由乙丙橡胶材料制成，可采用美国陶氏化学供应的ERI-3748的乙丙橡胶绝缘材料，绝缘层13的抗张强度不小于5MPa，断裂伸长率不小于200%，在空气箱中进行老化（温度为135℃±3℃，时间为168h），抗张强度保留率不小于原抗张强度的80%，断裂伸长率不小于原断裂伸长率的80%。绝缘层13挤包在导体屏蔽层12的外部。
绝缘非金属屏蔽层14由可硫化型半导电材料制成，本实施例中可采用美国陶氏化学的HFDA-0693可剥离半导体屏蔽电缆料制成。绝缘非金属屏蔽层14的抗张强度不小于13MPa，断裂伸长率不小于350%，90℃体积电阻率不小于50欧姆厘米。绝缘非金属屏蔽层14挤包在绝缘层13的外部。
导体屏蔽层12、绝缘层13和绝缘非金属屏蔽层14采用三层共挤包覆在导体11的外部。
金属屏蔽层15采用裸铜带绕包在绝缘非金属屏蔽层14外，裸铜带的厚度为0.1mm，搭盖率10%至15%。
填充条2有3根，3根填充条2沿电力电缆周向等间隔角度设置，与相应相邻的主线芯1相接触。各填充条2均由低烟无卤发泡聚烯烃材料制成，该材料的专利文献公开号为CN101619150A。填充条2的横截面为圆形或扇形，本实施例为圆形，密度不大于0.8g/cm3，酸气含量不大于2wt%，卤素含量不大于0.2wt%，烟指数不大于45，毒性指数不大于5。
3根主线芯1和3根填充条2采用向右同心式绞合成缆，成缆节距为电力电缆外径的20至30倍，本实施例为25倍。
绕包带3为无卤低烟阻燃布带，本实施例采用沈阳汇通电缆材料有限公司生产的无卤低烟阻燃布带。绕包带3的厚度为0.2±0.02毫米，绕包带3绕包在绞合在一起的主线芯1和填充条2的外部，绕包的搭盖率为20%至50%，本实施例为25%。
绕包带3外围挤包有内护套4。内护套4采用聚烯烃或交联聚烯烃制作而成（本实施例为聚烯烃）。内护套4的厚度为2.5毫米至5毫米（本实施例为3.5毫米）
铠装层5由直径为0.3mm或者0.4mm的镀锡铜丝或镀锌钢丝编织而成，且位于内护套4的外部，其编织覆盖率为90%至98%，本实施例的铠装层5由直径为0.35mm的镀锡铜丝编织而成，其编织覆盖率为95%。铠装层5的抗张强度不小于100MPa，断裂伸长率不小于15%。
外护套6由无卤耐泥浆热固性聚烯烃制作而成，本实施例采用河北中联塑胶科技发展有限公司生产的牌号ZL1213-HN-N的护套料。外护套6包覆在铠装层5的外部。外护套6的厚度为1.48毫米至3毫米（本实施例为2.02毫米）
（实施例2）
本实施例的船舶及海上石油平台用电力电缆其余部分与实施例1相同，不同之处在于：主线芯为1根，不包括填充条2。绕包带3直接绕包在主线芯1的外部。导体11由6根或12根或15根或18根或30根或34根或53根单丝直径相同、标称截面50至400平方毫米的铜丝或镀金属铜丝绞合而成，本实施例采用12根单丝标称截面70平方毫米镀锡铜丝绞合紧压而成。金属屏蔽层15采用裸铜带绕包在绝缘非金属屏蔽层14外，裸铜带的厚度为0.12mm，搭盖率10%至15%。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换和变化，具体应用过程中还可以根据上述实施例的启发进行相应的改造，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种船舶及海上石油平台用电力电缆，其特征在于：包括主线芯（1）、绕包带（3）、内护套（4）、铠装层（5）和外护套（6）；主线芯（1）有1根或3根；各主线芯（1）均沿其各自的径向由内向外依次设有导体（11）、导体屏蔽层（12）、绝缘层（13）、绝缘非金属屏蔽层（14）和金属屏蔽层（15）；导体屏蔽层（12）、绝缘层（13）和绝缘非金属屏蔽层（14）三层共挤包覆在导体（11）的外部；所述绝缘层（13）由乙丙橡胶材料制成；金属屏蔽层（15）绕包在绝缘非金属屏蔽层（14）外；
当主线芯（1）为3根时，还包括填充条（2）；填充条（2）有3根；3根主线芯（1）沿电力电缆周向等间隔角度设置；3根填充条（2）沿电力电缆周向等间隔角度设置，与相应相邻的主线芯（1）相接触；3根主线芯（1）和3根填充条（2）采用同心式绞合成缆，成缆节距为电力电缆外径的20至30倍；绕包带（3）绕包在绞合在一起的主线芯（1）和填充条（2）的外部，绕包的搭盖率为20%至50%；
当主线芯（1）为1根时，绕包带（3）直接绕包在主线芯（1）的外部，绕包的搭盖率为20%至50%；
绕包带（3）外围挤包有内护套（4）；铠装层（5）由直径为0.3mm或者0.4mm的镀锡铜丝或镀锌钢丝编织而成，且位于内护套（4）的外部，其编织覆盖率为90%至98%；
外护套（6）由无卤耐泥浆热固性聚烯烃制作而成，外护套（6）包覆在铠装层（5）的外部，外护套（6）的厚度为1.48毫米至3毫米。
2.根据权利要求1所述的船舶及海上石油平台用电力电缆，其特征在于：所述各填充条（2）均由低烟无卤发泡聚烯烃材料制成；密度不大于0.8g/cm3，酸气含量不大于2wt%，卤素含量不大于0.2wt%，烟指数不大于45，毒性指数不大于5。
3.根据权利要求2所述的船舶及海上石油平台用电力电缆，其特征在于：导体（11）由6根或12根或15根或18根或30根单丝直径相同、标称截面50至185平方毫米的铜丝或镀金属铜丝绞合紧压而成。
4.根据权利要求2所述的船舶及海上石油平台用电力电缆，其特征在于：所述导体屏蔽层（12）由可硫化型半导电材料制成，导体屏蔽层（12）的厚度为0.35毫米至0.9毫米。
5.根据权利要求2所述的船舶及海上石油平台用电力电缆，其特征在于：所述绝缘非金属屏蔽层（14）由可硫化型半导电材料制成。
6.根据权利要求2所述的船舶及海上石油平台用电力电缆，其特征在于：金属屏蔽层（15）采用裸铜带绕包在绝缘非金属屏蔽层（14）外，裸铜带的厚度为0.1mm或0.12mm，搭盖率10%至15%。
7.根据权利要求2至6之一所述的船舶及海上石油平台用电力电缆，其特征在于：绕包带（3）为无卤低烟阻燃布带，绕包带（3）的厚度为0.2±0.02毫米。
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