CN106504819A - 一种高压直流电缆 - Google Patents

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张守权
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Abstract

本发明提供了一种高压直流电缆，该电缆由内向外依次包括：导体线芯(1)，绕包于导体线芯(1)外的导体屏蔽层(2)，包覆于导体屏蔽层(2)外的TPV弹性体绝缘层(3)，包覆于TPV弹性体绝缘层(3)外的绝缘屏蔽层(4)，包覆于绝缘屏蔽层(4)外的铜丝屏蔽层(5)和包覆于铜丝屏蔽层(5)外的外护套(6)，在导体屏蔽层(2)与TPV弹性体绝缘层(3)之间还存在复合中间层(21)，使该高压直流电缆具有良好的柔韧性、耐压性、耐弯曲性和抗电磁干扰能力。

Description

一种高压直流电缆
技术领域
本发明涉及高压直流电缆领域，特别涉及一种双屏蔽抗干扰的高压直流电缆。
背景技术
直流电缆已经广泛应用于直流装置中，但在实际使用中发现，在高压直流系统中，普通的直流电缆遇到了在低压直流情况下很少出现的问题，如：电气屏蔽效果差，电磁干扰严重，易击穿等情况，导致直流电缆在高压直流系统中不能正常工作。因此高压直流电缆在静电喷涂、静电造矿、静电植绒等方面虽然得到广泛使用，但是与之相对的用于直流系统中做电源供电电缆，实际安装中都是采用一般高压直流电缆，影响制约了直流装置系统的正常使用。
因此，亟待开发一种用于直流系统做电源供电的电气屏蔽效果好，电磁干扰弱，不易击穿高压直流电缆。
发明内容
为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：在导体屏蔽层2外部挤包TPV弹性体绝缘层3，在导体屏蔽层2与TPV弹性体绝缘层3之间还存在复合中间层21，并在TPV弹性体绝缘层3外部依次包覆绝缘屏蔽层4、铜丝屏蔽层5和外护套，使该高压直流电缆具有良好的柔韧性、耐压性、耐弯曲性和抗电磁干扰能力，从而完成了本发明。
本发明的目的在于提供以下方面：
本发明提供一种高压直流电缆，其特征在于，该电缆由内向外依次包括：导体线芯1，绕包于导体线芯1外的导体屏蔽层2，包覆于导体屏蔽层2外的TPV弹性体绝缘层3，包覆于TPV弹性体绝缘层3外的绝缘屏蔽层4，包覆于绝缘屏蔽层4外的铜丝屏蔽层5和包覆于铜丝屏蔽层5外的外护套6。
附图说明
图1示出本发明提供的高压直流电缆的断面图。
附图标号说明：
1-导体线芯
2-导体屏蔽层
21-复合中间层
3-TPV弹性体绝缘层
4-绝缘屏蔽层
5-铜丝屏蔽层
6-外护套
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以下详述本发明。
根据本发明，提供一种高压直流电缆，其特征在于，该电缆由内向外依次包括：导体线芯1，绕包于导体线芯1外的导体屏蔽层2，包覆于导体屏蔽层2外的TPV弹性体绝缘层3，包覆于TPV弹性体绝缘层3外的绝缘屏蔽层4，包覆于绝缘屏蔽层4外的铜丝屏蔽层5和包覆于铜丝屏蔽层5外的外护套6。
在本发明中，所述导体线芯1为单根金属导线或者为由多根金属导线按同一方向绞合而成的绞合导体，所述导体线芯1优选为绞合导体。
在本发明一种优选的实施方式中，所述导体线芯1由多根铜丝绞合而成，优选地，由多根铜丝左向束绞合而成。
在本发明中，所述金属导线的直径为0.30～1.04mm，优选为0.40～0.85mm，所述导体线芯1的总直径为2.2～3.12mm，优选为2.2～3.12mm，在本发明中，所述导体线芯1的总直径是指，当导体线芯1为单根金属导线时，该金属导线的直径；当导体线芯1为绞合导体时，该绞合导体整体呈现的直径。
本发明人发现，所述直径为0.30～1.04mm的金属导线容易获得，可根据电缆承载电流和电压的大小，绞合成不同总直径的导体线芯，而且使用上述金属导线绞合而成导体线芯的电缆，柔软性好，适于移动敷设。
在本发明中，作为绕包形成所述导体屏蔽层(2)的带材，为半导电带，优选为半导电尼龙带或半导电特多龙带。
在本发明中，绕包形成所述导体屏蔽层2所用带材的宽度为10～25mm，优选为15～20mm；本发明人发现，当所述导体屏蔽层2所用材料的宽度为10～25mm时，其既能够满足搭盖率的要求，也能够满足绕包角的要求，使导体屏蔽层2的外观平整、无褶皱。
在本发明中，绕包形成所述导体屏蔽层2所用带材的厚度为0.10～0.20mm，优选为0.15mm，本发明人发现，厚度越小，导体屏蔽层2绕包得越为紧实，当厚度为0.10～0.20mm时既能够起到充分的屏蔽作用，又能够使导体屏蔽层2紧实度高。
在本发明中，绕包形成所述导体屏蔽层2所用带材的密度为1.11～1.15g/cm3，优选为1.13g/cm3，本发明人发现，材料密度为1.11～1.15g/cm3时既具有较强的屏蔽作用，同时又能节约生产成本。
在本发明中，所述导体屏蔽层2的搭盖率为20％～30％，优选为25％，本发明人发现，当导体屏蔽层2的搭盖率为20％～30％时，其能够均匀电场，防止电缆被击穿。
在本发明中，所述搭盖率是本领域中常用的技术名词，一般表示后一层缠绕物搭盖在前一层缠绕物上的面积比例。
在本发明中，在导体屏蔽层2外挤包有TPV弹性体绝缘层3。
在本发明中，所述TPV弹性体是指热塑性硫化橡胶。
本发明人发现，导体屏蔽层2与导体线芯1等电位并与TPV弹性体绝缘层3良好接触，从而避免在导体线芯1与TPV弹性体绝缘层3之间发生局部放电。
在本发明中，所述TPV弹性体绝缘层3的厚度为4.0～13.0mm，优选为5.0～8.0mm，当电缆通电电压越大时，TPV弹性绝缘层3所需要的厚度越大，以防止电缆在运行时被击穿。
在本发明中，如图1所示，所述导体屏蔽层2与TPV弹性体绝缘层3之间还存在复合中间层21，所述复合中间层21是由导体屏蔽层2和TPV弹性体绝缘层3浸润、渗透形成的混合材料层。
在本发明中，在TPV弹性体绝缘层3外部绕包有绝缘屏蔽层4。
在本发明中，作为绕包形成所述绝缘屏蔽层(4)的带材，为半导电带，优选为半导电尼龙带或半导电特多龙带，优选地，绕包形成所述绝缘屏蔽层4所用带材与绕包形成导体屏蔽层2所用带材相同。
在本发明中，绕包形成所述绝缘屏蔽层4所用带材的宽度为20～50mm，优选为30～40mm，本发明人发现，当绝缘屏蔽层4所用材料的宽度为20～50mm时，其既能够满足搭盖率的要求，也能够满足绕包角的要求，使绝缘屏蔽层4的外观平整、无褶皱。
在本发明中，绕包形成所述绝缘屏蔽层4所用带材的厚度为0.15～0.20mm，优选为0.15mm，本发明人发现，厚度越小，绝缘屏蔽层4绕包得越为紧实，当厚度为0.10～0.20mm时既能够起到充分的屏蔽作用，又能够使绝缘屏蔽层4紧实度高。
在本发明中，绕包形成所述绝缘屏蔽层4所用带材的密度为1.13～1.15g/cm3，优选为1.13g/cm3，本发明人发现，材料密度为1.11～1.15g/cm3时既具有较强的屏蔽作用，同时又能节约生产成本。
在本发明中，所述绝缘屏蔽层4的搭盖率为20％～30％，优选为25％，本发明人发现，当绝缘屏蔽层4的搭盖率为20％～30％时，其能够均匀电场，防止电缆被击穿。
本发明人发现，绝缘屏蔽层4与TPV弹性体绝缘层3能够良好接触，并与其外部包覆的铜丝屏蔽层5等电位，改善了电场分布，从而避免了在TPV弹性体绝缘层3与护套之间发生局部放电。
在本发明中，在绝缘屏蔽层4外部包覆有铜丝屏蔽层5，本发明人发现，使用铜丝屏蔽层5作为金属屏蔽层，能够使制得的电缆具有更好的柔软性。
在本发明中，所述铜丝屏蔽层5所用铜丝的直径为0.12～0.18mm，优选为0.15mm。
在本发明中，所述铜丝屏蔽层5的编织方式为平纹编织网状，本发明人发现，该编织方式在电缆上容易进行，而且能够获得编织密度在90％以上的屏蔽层，而且，该编织方式形成的铜丝屏蔽层5的柔软性好。
在本发明中，所述铜丝屏蔽层5的编织密度为90％以上，优选为95％，本发明人发现，编织密度越大屏蔽效果越好，当铜丝屏蔽层5的编织密度为90％以上时，既有良好的屏蔽效果，也有良好的柔软性。
在本发明中，所述铜丝屏蔽层5的厚度约为所用铜丝直径的4倍，优选0.48～0.60mm，优选为0.60mm。
在本发明中，在铜丝屏蔽层5外还挤包有外护套6，所述外护套6由软聚氯乙烯制成。
在本发明中，所述外护套6的厚度为1.5～2.0mm，优选为1.8～1.9mm，本发明人发现，外护套6的厚度越大，其对电缆内部如防止划伤等的保护作用越强，而外护套6的厚度越薄，电缆的柔软性越好，而外护套6的厚度为1.5～2.0mm时，既能够起到足够的保护作用，又能满足电缆的柔软性要求。
本发明提供的高压直流电缆包括绕包屏蔽及金属屏蔽两种屏蔽方式，其中，绕包屏蔽又包括导体屏蔽和绝缘屏蔽，同时，在导体屏蔽与TPV弹性体绝缘层之间还存在复合中间层，从而极大地增强了该高压直流电缆的屏蔽性能，从而解决了高压直流电缆在使用时电气屏蔽效果差、电磁干扰严重的问题，此外，该高压直流电缆采用了TPV弹性体绝缘层，解决了高压直流电缆易击穿的问题。
根据本发明提供的高压直流电缆，具有以下有益效果：
(1)该高压直流电缆的TPV弹性体绝缘层强韧且柔软，强度是传统橡胶皮电缆护套层的二倍以上，最高可达30MPa以上，抗扭转性在-40℃条件下大于60周期，在常温下大于260周期；
(2)该高压直流电缆具有抗光，老热化，耐水，酸，碱，盐雾以及低密度(0.91g/cm3)的特点；
(3)该高压直流电缆结构设计简单，性能稳定，可以满足高压直流系统装置电缆的性能要求；
(4)该高压直流电缆抗电磁干扰能力强，耐压性能、耐弯曲性能好。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高压直流电缆，其特征在于，该电缆由内向外依次包括：导体线芯(1)，绕包于导体线芯(1)外的导体屏蔽层(2)，包覆于导体屏蔽层(2)外的TPV弹性体绝缘层(3)，包覆于TPV弹性体绝缘层(3)外的绝缘屏蔽层(4)，包覆于绝缘屏蔽层(4)外的铜丝屏蔽层(5)和包覆于铜丝屏蔽层(5)外的外护套(6)。
2.根据权利要求1所述的高压直流电缆，其特征在于，所述导体线芯(1)为单根金属导线或者为由多根金属导线按同一方向绞合而成的绞合导体；
所述金属导线的直径为0.30～1.04mm，所述导体线芯(1)的总直径为2.2～3.12mm。
3.根据权利要求1所述的高压直流电缆，其特征在于，作为绕包形成所述导体屏蔽层(2)的带材，为半导电带。
4.根据权利要求1所述的高压直流电缆，其特征在于，所述导体屏蔽层(2)所用带材的宽度为10～25mm，厚度为0.10～0.20mm，密度为1.11～1.15g/cm3，搭盖率为20％～30％。
5.根据权利要求1所述的高压直流电缆，其特征在于，所述TPV弹性体绝缘层(3)的厚度为4.0～13.0mm。
6.根据权利要求1所述的高压直流电缆，其特征在于，所述导体屏蔽层(2)与TPV弹性体绝缘层(3)之间还存在复合中间层(21)，所述复合中间层(21)是由导体屏蔽层(2)和TPV弹性体绝缘层(3)浸润、渗透形成的混合材料层。
7.根据权利要求1所述的高压直流电缆，其特征在于，作为绕包形成所述绝缘屏蔽层(4)的带材，为半导电带。
8.根据权利要求7所述的高压直流电缆，其特征在于，所述绝缘屏蔽层(4)所用带材的宽度为20～50mm，厚度为0.15～0.20mm，密度为1.13～1.15g/cm3，搭盖率为25％～30％。
9.根据权利要求1所述的高压直流电缆，其特征在于，所述铜丝屏蔽层(5)所用铜丝的直径为0.12～0.15mm，所述铜丝屏蔽层(5)的编织方式为平纹编织网状，所述铜丝屏蔽层(5)的编织密度为90％以上，所述铜丝屏蔽层(5)的厚度为0.48～0.60mm。
10.根据权利要求1所述的高压直流电缆，其特征在于，所述外护套(6)由软聚氯乙烯制成，所述外护套(6)的厚度为1.5～2.0mm。
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