CN107195367A - 超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆及其制备方法，所述海底电缆包括缆芯、光单元、填充条以及依次包覆的包带、内衬层、铠装层和外被层；其中，缆芯自内向外依次由阻水导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、阻水缓冲层、铅套和外护套构成；缆芯绞合形成中心孔，光单元放置在中心孔内。本发明采用先进的生产设备，提高了海底电缆的生产效率及成品质量，其制备的海底电缆具有如下优点：光单元放置在缆芯成缆后的中心孔内，其在生产及敷设过程中完全不受力；填充条采用半导体材质，使铅套和铠装层之间形成等电位，有效减少传输过程中的热阻损耗，有助于缓解全球能源危机；铠装层的结构设计实现了整根电缆的载流量一致。

Description

超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及海底电缆制备技术领域，特别是涉及一种超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆及其制备方法，所制备的电缆可作为10～750kV三芯海底电力电缆。
背景技术
目前常见的光纤复合三芯海底电力电缆，如公告号为CN 202394580 U公开的海底电力电缆和公告号为CN 201984890 U公开的复合电缆。前者的缆芯由阻水导体和依次设置于阻水导体外的内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层和阻水缓冲层构成，电缆缆芯的间隙中设置有光缆单元，光缆单元四周的空隙中填充有填充物，填充物和电力电缆外依次设置有绕包带、内垫层、铠装层和外被层；后者的缆芯包括绞合的绝缘线芯和填充条；所述填充条上设置有轴向开槽的开槽孔；所述开槽孔内设置光纤单元。
现有这种光纤复合三芯海底电力电缆的加工工艺复杂，成缆过程中光单元非常容易受到缆芯的扭力破坏，造成光单元损伤；热阻损耗较大，针对长距离海缆传输，电能损失大。另外，铠装层结构单一，海底段与登陆段外部环境温度不同，海底电缆与登陆段电缆载流量的匹配性不够；成缆填充不具有导电功能，铅套与铠装等电位较难实现，热阻较大。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆及制备方法，能够解决现有三芯电缆存在的上述不足之处。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆，包括：缆芯、光单元、填充条以及依次包覆在所述缆芯、光单元和填充条外侧的包带、内衬层、铠装层和外被层；其中，所述缆芯自内向外依次由阻水导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、阻水缓冲层、铅套和外护套构成；所述缆芯有多个，且绞合形成中心孔，所述光单元放置在所述中心孔内。
在本发明一个较佳实施例中，所述填充条为半导体材质，其与所述铅套和铠装层之间形成等电位。
在本发明一个较佳实施例中，所述阻水导体采用紧压圆形结构，其最大绞合单丝截面积达30mm2，最大截面积达3500mm2，紧压系数达97.5%。
在本发明一个较佳实施例中，所述绝缘层的最小偏心度不大于1.3%，其最高耐电压750kV。
在本发明一个较佳实施例中，所述铠装层包括依次交替相接的钢丝铠装层和铜丝铠装层，其中，所述钢丝铠装层包覆在所述电缆的海底段，所述铜丝铠装层包覆在所述电缆的登陆段。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备缆芯：包括制备阻水导体，三层共挤制备导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层，消除应力再绕包阻水缓冲层，挤出铅套，挤出外护套，得到所述缆芯；
（2）成缆：将所述缆芯交联，使各缆芯之间形成中心孔，且成缆后任意截面上各缆芯之间两两相切式接触；
（3）向成缆形成的中心孔内置入光单元，并设置阻水导体，然后绕包内衬层、铠装，最后绕包外被层，得到所述海底电缆。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述阻水导体的制备方法为：先用巨拉机拉丝并退火，得到单丝，然后将所述单丝穿入127盘绞线机并置入圆形纳米模具内，再向其中加入阻水材料，经绞合制得紧压圆形阻水导体。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述三层共挤制备导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层采用立式交联生产线，并通过锥形机头挤出得到，所得绝缘层的最高电压达750kV，其最小偏心度不大于1.3%。
本发明的有益效果是：本发明一种超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆的制备方法，采用先进的生产设备，提高了海底电缆的生产效率及成品质量，其制备的海底电缆具有如下优点：
1.光单元放置在缆芯成缆后的中心孔内，保证了光单元在生产及敷设过程中完全不受力，对光单元进行有效的保护；另外，光单元可以完全避免潮气、阳光、烟雾等的侵蚀；适用于多种类型电缆、提供通信、测温、监控等多种功能；
2.填充条采用半导体材质，使铅套和铠装层之间形成等电位，有效减少传输过程中的热阻损耗，有助于缓解全球能源危机；
3.铠装层的结构设计实现了整根电缆的载流量一致。
附图说明
图1是本发明一种超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆一较佳实施例的截面结构示意图；
图2是所示超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆的制备工艺流程图；
附图中各部件的标记如下：1.阻水导体，2.导体屏蔽层，3.绝缘层，4.绝缘屏蔽层，5.阻水缓冲层，6.铅套，7.外护套，8.光单元，9.包带，10.填充条，11.内衬层，12.铠装层，13.外被层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本发明实施例包括：
实施例1
一种超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆，包括多个（3个以上）缆芯，所述缆芯自内向外依次由阻水导体1、导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4、阻水缓冲层5、铅套6和外护套7构成；各缆芯交联绞合在一起，各缆芯之间形成中心孔，光单元8放置在该中心孔内，在海底电缆的生产及敷设过程中光单元完全不受力，可对其进行有效的保护而不被破坏。填充条10填充在所述中心孔内及各缆芯的外周，其外侧又依次包覆有包带9、内衬层11、铠装层12和外被层13。
其中，所述填充条10为半导体材质，其与铅套6和铠装层12的短接线连接，使铅套6和铠装层12之间形成等电位，即铅套6、填充条10和铠装层12之间形成等电位，可以减少传输过程中热阻的损耗，即减小线路损耗，可有效缓解全球能源危机；另外，还可消除感应电势，降低因感应电势叠加对设备和人的危害。
所述阻水导体1采用紧压圆形结构，其规格更大、覆盖范围更广、紧压系数更高，具体地，其最大绞合单丝截面积达30mm2，最大截面积达3500mm2，紧压系数达97.5%。
所述绝缘层3的最小偏心度不大于1.3%，其最高耐电压750kV。
所述铠装层12采用铜丝+钢丝+铜丝的结构，即包括依次交替相接的钢丝铠装层和铜丝铠装层，其中，所述钢丝铠装层包覆在电缆的海底段，铜丝铠装层包覆在电缆的登陆段。由于海底电缆一般分为海底段和登陆段，而海底与陆地环境不同（陆地温度偏高，热阻大），为实现整根电缆的载流量一致，海底段采用热阻系数大的钢丝铠装，登陆段采用热阻系数小于钢丝的铜丝铠装，可以实现整根电缆的载流量一致。
该海底电缆最高可用于750V的高压环境，同时进行运行负荷监测、故障点定位等。
上述超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备缆芯，包括：
制备阻水导体：先用巨拉机拉丝并进行退火处理，得到单丝，然后将所得单丝穿入127盘绞线机并置入圆形纳米模具内，再向其中加入阻水材料，经绞合制得紧压圆形阻水导体；所得阻水导体的规格更大大、覆盖面积更广、压紧系数更高，具体地，其最大绞合单丝截面积达30mm2，最大截面积达3500mm2，紧压系数达97.5%；
三层共挤制备导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层：采用立式交联生产线，通过三个挤出机分别挤出导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层，然后再将导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层通过锥形机头挤出得到导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层的三层共挤结构，该过程保证了绝缘层的偏心度及绝缘的纯净度，具体地，所得绝缘层的最高电压达750kV，其最小偏心度不大于1.3%；
封闭式托盘消除应力、绕包机绕包阻水缓冲层，压铅机挤出铅套，挤出机挤出外护套，得到所述缆芯；
（2）成缆：采用立式成缆及联合开装机将所述缆芯交联，使各缆芯之间形成中心孔，且成缆后任意截面上各缆芯之间两两相切式接触；
（3）在立式成缆及联合开装机内，向成缆形成的中心孔内置入光单元，并设置阻水导体，然后绕包内衬层、铠装，最后绕包外被层，得到所述海底电缆。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆，包括：缆芯、光单元、填充条以及依次包覆在所述缆芯、光单元和填充条外侧的包带、内衬层、铠装层和外被层；其中，所述缆芯自内向外依次由阻水导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、阻水缓冲层、铅套和外护套构成；其特征在于，所述缆芯有多个，且绞合形成中心孔，所述光单元放置在所述中心孔内。
2.根据权利要求1所述的超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆，其特征在于，所述填充条为半导体材质，其与所述铅套和铠装层之间形成等电位。
3.根据权利要求1所述的超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆，其特征在于，所述阻水导体采用紧压圆形结构，其最大绞合单丝截面积达30mm2，最大截面积达3500mm2，紧压系数达97.5%。
4.根据权利要求1所述的超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆，其特征在于，所述绝缘层的最小偏心度不大于1.3%，其最高耐电压750kV。
5.根据权利要求1所述的超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆，其特征在于，所述铠装层包括依次交替相接的钢丝铠装层和铜丝铠装层，其中，所述钢丝铠装层包覆在所述电缆的海底段，所述铜丝铠装层包覆在所述电缆的登陆段。
6.根据权利要求1至5任一项所述的超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制备缆芯：包括制备阻水导体，三层共挤制备导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层，消除应力再绕包阻水缓冲层，挤出铅套，挤出外护套，得到所述缆芯；
（2）成缆：将所述缆芯交联，使各缆芯之间形成中心孔，且成缆后任意截面上各缆芯之间两两相切式接触；
（3）向成缆形成的中心孔内置入光单元，并设置阻水导体，然后绕包内衬层、铠装，最后绕包外被层，得到所述海底电缆。
7.根据权利要求6所述的超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述阻水导体的制备方法为：先用巨拉机拉丝并退火，得到单丝，然后将所述单丝穿入127盘绞线机并置入圆形纳米模具内，再向其中加入阻水材料，经绞合制得紧压圆形阻水导体。
8.根据权利要求6所述的超大截面高电压低损耗光纤复合海底电缆的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述三层共挤制备导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层采用立式交联生产线，并通过锥形机头挤出得到，所得绝缘层的最高电压达750kV，其最小偏心度不大于1.3%。
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