CN106057329A - ±500kV柔性直流电缆及海缆用梯形单线阻水导体 - Google Patents

±500kV柔性直流电缆及海缆用梯形单线阻水导体 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种±500kV柔性直流电缆及海缆用梯形单线阻水导体，包括中心导体线芯、阻水填充材料、梯形单线绞合层、半导电阻水捆扎带，在中心导体线芯外设置有多层梯形单线绞合层，在中心导体线芯、梯形单线绞合层的铜单线间隙和层间均设置有阻水填充材料，在导体最外层设置有半导电阻水捆扎带。本发明的导体满足大长度连续生产需要，提高生产效率，梯形铜单丝绞合可以提高型线导体的填充系数，使导体形式具备更好的阻水性能，满足水下输电的使用要求，并且可以在相同输电能力下较大程度节约线路成本。

Description

±500kV柔性直流电缆及海缆用梯形单线阻水导体
技术领域
本发明涉及一种电缆导体，特别涉及一种适用于电压等级为±500kV的直流电缆及海缆大截面梯形单线阻水圆形铜导体，本发明属于电缆制造技术领域。
背景技术
随着国家提出构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求的倡议，如何高效开发和利用风能、水电等清洁能源成了电力行业科研人员日益关注的问题。全球能源互联网实质上是以特高压电网为骨干网架、全球互联的坚强智能电网，是清洁能源在全球范围大规模开发、配置、利用的基础平台，实质就是特高压电网+智能电网+清洁能源的组合。柔性直流输电技术因其线路造价低、线路损耗小，系统稳定，有功功率与无功功率控制灵活，运行可靠，方便分期建设和增容扩建等优势受到广泛关注，在孤岛送电、城市配电网的增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网等领域，并已得到广泛应用，尤其在远距离水下输电领域有着明显的优势。
柔性直流电缆及海缆是柔性直流输电技术的关键装备之一，为了满足柔性直流的大容量输电特点，柔性直流电缆及海缆需要采用更大截面的导体来提高自身的载流能力，同时，也可以降低导体直流电阻带来的线路损耗，随着电压等级和输送容量的提高，柔性直流电缆及海缆对导体提出了更大截面的要求。
柔性直流输电避免了交流输电过程的集肤效应和邻近效应，并且柔性直流输电的输电线路较长，对产品的连续生产长度提出了很高的要求，大截面高压交流电缆采用的分割导体形式不适于大长度连续式生产，因此多数情况下柔性直流电缆及海缆导体不采用分割导体形式。对于截面在2000mm2以下的柔性直流电缆及海缆导体，紧压圆形绞合导体可以满足其结构设计及连续生产要求，并且有效实现导体的纵向阻水，国内外已有多项工程应用。但是当导体截面超过2000mm2，受目前导体绞合设备所能完成的最多单丝根数能力限制，进一步实现增大截面只能依靠增大单丝直径，容易造成了单丝缝隙较大和紧压系数偏小的弊端，为后续的绝缘挤出生产带来更大难度，且较大的导体外径造成了电缆整体成本的升高，因此需要开发新型结构的大截面阻水导体适应更高输送容量和更高电压等级柔性直流输电的需要。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种±500kV柔性直流电缆及海缆用梯形单线阻水导体，突破了紧压圆形绞合导体由于生产设备造成的截面限制，并且可以弥补分割导体无法实现大长度连续生产的弊端，采用合理的结构设计进一步提高导体的纵向阻水性能及填充系数，可以使导体的填充系数超过93%，为柔性直流输电提供性能优异、节约成本的大截面阻水导体；为开发±500kV柔性直流电缆及海缆提供了良好的技术支撑和产品配套，满足海上风电和岛屿供电开发领域电力传输的迫切需要。
技术方案：本发明所述的一种±500kV柔性直流电缆及海缆用梯形单线阻水导体，包括中心导体线芯、阻水填充材料、梯形单线绞合层、半导电阻水捆扎带，在中心导体线芯外设置有多层梯形单线绞合层，在中心导体线芯、梯形单线绞合层的铜单线间隙和层间均设置有阻水填充材料，在导体最外层设置有半导电阻水捆扎带。
进一步的，所述的中心导体线芯采用圆形铜单线制成，根据不同导体截面需求可设置成一根单独圆形铜单线或者采用多根圆形铜单线通过分层紧压绞合而成，若所述中心导体线芯采用多根圆形铜单线通过分层紧压绞合而成时，则在绞合过程中需要填入阻水材料。
进一步的，所述的阻水填充材料采用室温交联型硅氧烷类有机硅橡胶材料或者含吸水膨胀颗粒的非织造布材质类阻水带配合阻水纱及阻水粉组合而成。
进一步的，所述梯形铜单线绞合层采用截面形状为梯形的镀金属层或不镀金属层的铜单线绞合而成，层数为1-6层。
进一步的，所述梯形单线绞合层绞合时采用梯形单线短底边向内、长底边向外的方式进行。
进一步的，根据梯形单线尺寸及导体截面设计依次设置多层不同根数的梯形单线绞合层。
进一步的，所述半导电阻水捆扎带采用含吸水膨胀颗粒的半导电阻水捆扎带。
有益效果：本发明的有益效果如下：
（1）±500kV柔性直流电缆及海缆用大截面梯形单线阻水铜导体结构紧密，与紧压圆形导体和分割导体相比，满足大长度连续生产需要，提高生产效率，梯形单丝绞合可以提高型线导体的填充系数，使导体形式具备更好的阻水性能，满足水下输电的使用要求，并且可以在相同输电能力下较大程度节约线路成本。
（2）±500kV柔性直流电缆及海缆用大截面梯形单线阻水铜导体是开发±500kV大容量柔性直流电缆及海缆的关键技术，对于国家建设海洋资源，推动全球能源互联的战略发展有着重要作用。
（3）±500kV柔性直流电缆及海缆用大截面梯形单线阻水铜导体填补了国内同类产品的空白，显著增强我国在柔性直流输电领域的国际竞争力。
附图说明
图1为本发明导体的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种±500kV柔性直流电缆及海缆用梯形单线阻水导体，包括中心导体线芯1、阻水填充材料2、梯形单线绞合层3、半导电阻水捆扎带4，在中心导体线芯1外设置有多层梯形单线绞合层3，在中心导体线芯1、梯形单线绞合层3的铜单线间隙和层间均设置有阻水填充材料2，在导体最外层设置有半导电阻水捆扎带4。
所述的中心导体线芯1采用圆形铜单线制成，根据不同导体截面需求可设置成一根单独圆形铜单线或者采用多根圆形铜单线通过分层紧压绞合而成，如中心导体线芯采用多根圆形铜单丝通过分层紧压绞合工艺制备，则在绞合过程中需要填入阻水材料。
所述的阻水填充材料2采用室温交联型硅氧烷类有机硅橡胶材料或者含吸水膨胀颗粒的非织造布材质类阻水带配合阻水纱及阻水粉组合而成，所述阻水填充材料具有良好的阻水性和热稳定性，满足产品在几百米水深环境下的使用要求，并且在产品的绝缘挤出和交联过程中及长期运行温度下不会出现状态变化和热分解等情况，对电缆的电气性能和机械物理性能等无负面影响。
所述梯形单线绞合层3的层数根据导体直径的不同要求可以选择的层数为1-6层中的任意一个层数。
所述的梯形单线绞合层3采用截面形状近似为梯形的铜单线绞合而成，绞合采用梯形铜单线短底边向内、长底边向外的方式进行，在中心导体线芯外层根据梯形铜单线尺寸及导体截面设计依次设置多层不同根数的梯形单线。
所述半导电阻水捆扎带4采用含吸水膨胀颗粒的半导电阻水捆扎带。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种±500kV柔性直流电缆及海缆用梯形单线阻水导体，其特征在于：包括中心导体线芯（1）、阻水填充材料（2）、梯形铜单线绞合层（3）、半导电阻水捆扎带（4），在中心导体线芯（1）外设置有多层梯形铜单线绞合层（3），在中心导体线芯（1）、梯形铜单线绞合层（3）的铜单线间隙和层间均设置有阻水填充材料（2），在导体最外层设置有半导电阻水捆扎带（4）。
2.根据权利要求1所述的一种±500kV柔性直流电缆及海缆用梯形单线阻水导体，其特征在于：所述的中心导体线芯（1）采用圆形铜单线制成，根据不同导体截面需求可设置成一根单独圆形铜单线或者采用多根圆形铜单线通过分层紧压绞合而成，若所述中心导体线芯（1）采用多根圆形铜单线通过分层紧压绞合而成时，则在绞合过程中需要填入阻水材料。
3.根据权利要求1所述的一种±500kV柔性直流电缆及海缆用梯形单线阻水导体，其特征在于：所述的阻水填充材料（2）采用室温交联型硅氧烷类有机硅橡胶材料或者含吸水膨胀颗粒的非织造布材质类阻水带配合阻水纱及阻水粉组合而成。
4.根据权利要求1所述的一种±500kV柔性直流电缆及海缆用梯形单线阻水导体，其特征在于：所述梯形铜单线绞合层（3）采用截面形状为梯形的镀金属层或不镀金属层的铜单线绞合而成，层数为1-6层。
5.根据权利要求1或4所述的一种±500kV柔性直流电缆及海缆用梯形单线阻水导体，其特征在于：所述梯形铜单线绞合层（3）绞合时采用梯形单线短底边向内、长底边向外的方式进行。
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