CN107980164A - 电力线缆及用于生产电力线缆的过程 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电力线缆(1)和生产线缆(1)的过程，该线缆(1)包括金属导线(2)和同轴地且在导线的径向外侧包绕导线的电绝缘系统，具有改进的电性质。绝缘系统包括由绝缘层在径向外侧包绕的内半传导层，并且其中绝缘层由外半传导层在径向外侧包绕。电力线缆还包括布置在导线中和/或在径向外侧包绕导线(2)的内阻水材料(6)，以及布置在绝缘系统径向外侧的外阻水材料(18)。内隔层(8)布置为内阻水材料(6)与绝缘系统(20)之间的防扩散层，并且外隔层(16)布置为绝缘系统(20)与外阻水材料(18)之间的防扩散层。

Description

电力线缆及用于生产电力线缆的过程
技术领域
本发明涉及一种电力线缆，以及一种用于生产如所附权利要求中限定的电力线缆的过程。
背景技术
高压电力线缆用于以中压或高压传输电力。线缆一般包括导线和包绕导线的聚合物绝缘系统。可埋入地下的电力线缆称为陆地线缆。可埋入海床的可在海水中的两个固定点之间自由延伸的电力线缆称为海底、海水或水下电力线缆。水下电力线缆现今由于对来自例如离岸能量源(包括离岸可再生能源场，如，风电场)的电力传递的需要增加而使用量增加。另外，电力传递线缆的长度在增长，因为需要使不同地区的输电网络互连来允许全球能源交易。一方面需要能源的区域与另一方面生产能源的区域还可远离彼此，这进一步增加了对安全电力传递的需要。
为了满足对安全电力传递的需求，绝缘系统的保护需要高质量，以确保在电力传输期间的正确电学和机械行为。为了使导线电绝缘，包括半传导和绝缘的聚合物层的绝缘系统布置成包绕导线。除非电力线缆适当地绝缘，否则相当大的泄漏电流将在线缆的径向方向上从导线流至周围的接地帘栅。为了保护高压电力线缆的绝缘系统和导线，金属叠层或例如挤制引线护套可围绕绝缘系统提供为隔水层。聚合物夹套可接着施加在叠层或护套的顶部上。高压线缆经常还包括也称为膨胀带的阻水带(WBT)，其包绕线缆的绝缘系统。阻水带主要提供成在带受损的情况下停止水在线缆中的纵向散布。阻水带包括吸湿的，即，吸水的材料，其与水接触膨胀，并且防止水沿线缆的纵向(和径向)方向的泄漏，以使可最小化线缆的受损部分。
在现有技术中论述了阻水材料的使用。刊物"IEEE Transactions of IndustryApplications"，29卷第5号(1993年9月/10月)中的W.F. (Buddy) Power, Jr的"Anoverview of Water-Resistant Cable designs"公开了在导线绞线内使用塑料化合物和吸水材料来实现线缆中的纵向阻水。该文献还公开了使用封装夹套和金属叠层带来作为阻水材料。
然而，尽管通过使用例如阻水带实现了令人满意的阻水特性，但注意到，阻水带可对高压直流(HVDC)电力线缆的电学性能具有负面影响。源自阻水带的物质可迁移到绝缘部中，引起绝缘部中的电DC传导性。这将增大线缆中的介电损失，并且因此提高热逸散的风险。因此，即使存在用于防水线缆设计的已知解决方案，但仍需要改进已知的设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种线缆设计和一种用于生产线缆设计的方法，其最小化现有技术的线缆设计中关于化学物扩散到绝缘系统中的问题。特别地，目的在于最小化绝缘部中的电DC传导性，并且因此减少相关联的问题，如，线缆中的介电损失和热逸散的风险。
本发明的又一个目的在于提高挤制DC线缆的稳健性和质量。
再一个目的在于改进DC电压下的绝缘部中的电场分布。
此外，目的在于提供达到较高电压和/或较高操作温度的可能性。
根据本发明，以上目的通过如限定在所附权利要求中的本电力线缆达到。
以上目的通过包括金属导线和同轴地且在导线径向外侧包绕导线的电绝缘系统的电力线缆达到。绝缘系统包括由绝缘层在径向外侧包绕的内半传导层，并且其中绝缘层由外半传导层在径向外侧包绕。电力线缆还包括布置在导线中和/或在径向外侧包绕导线的内阻水材料，以及布置在绝缘系统径向外侧的外阻水材料。根据本发明，内隔层布置为内阻水材料与绝缘系统之间的防扩散层。此外，外隔层布置为绝缘系统与外阻水材料之间的防扩散层。
通过将中间隔层引入在线缆的阻水材料与内半传导层之间，有可能阻挡或阻碍可移动化学物质从阻水材料的扩散，其可不利地影响绝缘系统的电DC传导性质。特别地，当第一内隔层置于内阻水材料与内半传导层之间时，有可能在线缆的制造期间阻碍源自内阻水材料的物质的迁移。以相同方式，外隔层防止从外阻水材料扩散到绝缘系统。这特别地鉴于：线缆的温度在绝缘系统的挤制和固化期间升高，这导致可使绝缘系统的电学性质变差的物质从阻水材料的增加的迁移。因此，用作防扩散层的隔层在改进线缆的电学性质中(和例如在减小线缆的绝缘系统中的DC导电性中)是基本的。
根据本发明的一个方面，内隔层和外隔层布置成封装绝缘系统。以该方式，化学物从绝缘系统的内侧和外侧的扩散可由隔层阻碍。
内和/或外阻水材料可包括阻水带(WBT)。阻水带通常结合电缆使用，并且可以以简单方式施加于线缆构造。阻水带可具有半传导性质。以该方式，线缆的电性质未受负面影响。此外，阻水带优选包括水可膨胀材料，由此可获得沿线缆的轴向方向的防水。
在电力线缆中，导线可为绞合的。在该情况下，内阻水材料可包括布置在导线中作为粉末的吸水粉末，或者吸水粉末可借助于包括粉末的纱或带而包括在导线中。
根据本发明的一个实施例，导线与导线带直接接触，并且由导线带在径向外侧包绕。以该方式，导线带可例如在制造过程期间屏蔽导线。
根据本发明的一个变型，导线带可构成作用为防扩散层的内隔层。以该方式，可提供线缆的简单构造。
根据又一个实施例，内阻水材料可包括在径向外侧包绕导线的阻水带，并且其中阻水带由作用为防扩散层的内隔层在径向外侧包绕。通过该构造，可实现有效阻水。除内隔层外，导线可由提供附加的扩散层的导线带包绕。通过包括导线带、阻水带和内隔层，可获得进一步改进的阻水能力，同时可阻止可移动化学物质从阻水带扩散到绝缘系统中。
内隔层和/或外隔层可包括能够阻碍可移动化学物质从阻水带的扩散的任何材料，或由它们构成。例如，内隔层和/或外隔层可包括导线带或金属叠层。导线带通常用于电力线缆中，并且因此可提供证实在电力线缆中起作用的材料，由此可提供用于电力线缆的简单构造和制造过程。金属叠层还可用作内隔层和/或外隔层，由此可提供有效的扩散隔层。
内半传导层、绝缘层和外半传导层可包括基于聚烯烃的基础聚合物。根据一个实施例，绝缘系统的层(即，内半传导层、绝缘层和外半传导层)中的基础聚合物包括基于聚乙烯的基础聚合物或由其构成。基于聚乙烯的基础聚合物可向柔性电力线缆提供良好的机械性质。为了进一步改进基于聚乙烯的基础聚合物的机械性质，其可为交联的。
电力线缆适合地为高压直流线缆。适合地，电力线缆是海底线缆，即使其还可用作陆地线缆。
上文提到的目的还通过生产电力线缆的过程来达成，其包括以下步骤：
i)提供可选包括吸水材料的导线；
ii)在导线是绞合的情况下将导线带施加成在径向外侧包绕导线，以及可选在导线是实心的情况下将导线带施加成在径向外侧包绕导线；
iii)在导线不由导线带包绕的情况下将阻水带施加成在径向外侧包绕导线，以及可选在导线由导线带包绕的情况下将阻水带施加成在径向外侧包绕导线；
iv)在步骤iii)中施加阻水带的情况下，将内隔层在阻水带的径向外侧施加为防扩散层；
v)挤制包括基础聚合物且在径向外侧包绕导线的内半传导层；
vi)挤制包括待与内半传导层接触的基础聚合物并且在径向外侧包绕内半传导层的绝缘层；
vii)挤制包括待与绝缘层接触的基础聚合物并且在径向外侧包绕绝缘层的外半传导层；
viii)将外隔层施加为在外半传导层径向外侧的防扩散层；以及
ix)将外阻水材料施加成在径向外侧包绕外金属层。
根据本发明的一个实施例，基础聚合物由基于聚乙烯的聚合物构成，由此可获得电力线缆的容易制造，同时可对线缆提供良好的机械性质。
根据一个变型，交联剂在挤制之前加入基于聚乙烯的基础聚合物。以该方式，绝缘系统的机械性质可进一步改进。
挤制步骤v)-vii)可同时地或按顺序执行，这使过程灵活。
过程还可包括在从150℃到350℃的固化温度下固化的步骤。以该方式，线缆的机械性质可修改，并且例如，可执行交联程序。过程还可包括在固化之后的热处理线缆和使线缆脱气来除去交联副产物的步骤。
作为优选，外阻水材料是阻水带，其可利用已经存在的设备容易地施加于线缆。因此，可提供简单的制造过程。
现在将参照附图来在以下详细描述中描述另外的方面和优点。
附图说明
图1为根据本发明的第一实施例的电力线缆的侧视图；
图2为根据本发明的第一实施例的电力线缆的截面；
图3为根据本发明的第二实施例的电力线缆的侧视图；
图4为根据本发明的第二实施例的电力线缆的截面；
图5为根据本发明的第三实施例的电力线缆的侧视图；
图6为根据本发明的第三实施例的电力线缆的截面；
图7示出了示出用于生产根据本发明的不同实施例的电力线缆的过程的步骤的流程图。
具体实施方式
还称为输电电力线缆的电力线缆目的在于传输电力。由于对电力的需要增长，以及由于需要长距离传输电力，故关于电性质和机械性质的需求在增长。根据本发明的电力线缆是直流电力线缆，如，高压直流(HVDC)线缆，其适合于用作陆地线缆或海底线缆。
输电电力线缆包括导线，其通常主要由金属如铜或铝构成。导线可为绞合的，即，其包括捆扎在一起的多条金属绞线。绞合导线使导线有柔性并且容易处理。导线还可为实心的。导线由电绝缘系统包绕，该电绝缘系统包括第一内半传导层、绝缘层和第二外半传导层。因此，绝缘层位于半传导层之间。
一般而言，导线具有大体上圆形发热截面，即使可构想出备选的形状。具有绝缘和半传导层的沿径向包绕的电绝缘系统通常具有带对应于导线的外周形状的外周形状的截面，一般是大体上圆形的外周，并且绝缘系统沿径向和同心地包绕导线。以该方式，可获得线缆中的均匀绝缘，并且可改进线缆的电学性质。
电力线缆可为水下或海底电力线缆，或者线缆可为陆地线缆。线缆优选为具有50kV或更高的额定电压的电力传输线缆，并且因此适合于用作高电压输电线缆。适合地，电力线缆是海底线缆。
在绝缘系统中，一个或更多个绝缘层应当具有绝缘性质，并且基本上没有传导性或具有非常低的传导性。一个或更多个半传导层可通过例如使用具有传导性质的填料来给予半传导性。
绝缘材料阻挡电。例如，取决于电场的大小，绝缘材料的传导性可在20℃下为大约1*10-8到大约1*10-20S/m，典型地从1*10-9到1*10-16。
半传导材料具有低于导线的传导性的导电性，但其不是绝缘体。半传导材料的传导性可典型地在20℃下大于10-5S/m，如，高达大约10或102S/m。典型地，传导性在20℃下小于103S/m。
传导性意思是传输电的性质。传导材料的传导性在20℃下大于大约103S/m。基本上，不存在上限，但是在实际的解决方案中，上限是20℃下大约108S/m。
阻水材料如阻水带提供电力线缆中的纵向不透水，意味着在保护线缆的层变得受损的情况下，阻水带与水接触膨胀，并且防止水沿线缆的纵向方向泄漏，以使可最小化线缆的受损部分。带的目的在于吸收可能的水并且避免水的进一步泄漏。水的存在将在服务期间不利于线缆。
阻水材料大体上包括吸水无机或有机材料。作为优选，阻水材料是可水膨胀的，并且还是吸湿的，意味着其可从空气吸收水。例如，此类材料可为超强吸收性的聚合物(SAP)，其为可吸收和保持相对于它们自身质量的大量液体的聚合物，如高达大约500%的其自身重量，并且变为直到99.9%的液体，即，SAP材料是可水膨胀的。在盐水情形下，吸收能力降低，并且可高达大约50%的SAP(自身重量)。当此类吸水材料吸收水时，它们将变为粘性凝胶。该凝胶将接着阻止更多水进入到线缆中。
例如，吸水材料可提供为粉末。吸水粉末可直接地施加到绞合导线的间隙中，或者它们可借助于纱或带包括在导线中，并且置于绞合导线的间隙中。例如，纱可在导线绞线的方向上纵向地放置，或者纱可卷绕在一条或更多条导线绞线周围。作为备选，导线可由呈带形式的阻水材料包绕，该阻水材料包括吸水材料，如，SAP。带还可包括一层或若干层载体材料，如，非织造材料(包括例如聚酯和/或聚丙烯酸酯或任何其它适合的惰性非织造材料)。取决于阻水带的放置，其可具有半传导或绝缘性质。存在若干类型的市售的阻水带。
内隔层和/或外隔层布置为防扩散层。扩散意思是原子、离子或分子由它们的随机运动从一个基底转移至另一个，例如，从阻水材料(例如，阻水带)至绝缘系统。可移动化学物质意思是能够从基底扩散，例如，在该情况下从阻水材料或阻水带的化学物(离子或分子)。隔层阻碍扩散，这意味着隔层具有防止可移动化学物质例如从阻水材料扩散至绝缘系统的功能性。该功能性可由足以防止离子或分子行进穿过隔层的材料的密度或紧密度来提供。例如，此类材料可为聚合物、陶瓷和/或金属层，例如，包括在叠层中的金属层。例如，金属层可为铝层或铜层。此类金属层的厚度可从大约1μm到大约10mm。甚至更薄或更厚的层可为可能的，但出于实用的原因，厚度应当使得隔层材料仍容易在制造过程中处理。发现金属层适当地作用为扩散层。另外，金属层具有传导性质，由此它们适合于用在电力线缆中。然而，聚合物材料层或陶瓷材料层也可用作隔层，只要它们具有防止期望的化学物质在不同基底之间扩散的功能性。聚合材料可基于纯聚合物，如，聚酰胺，例如，市场上已知的尼龙、聚酯、基于纤维素的产品，如，纸或纸板或聚合物混合物。在非金属隔层的情况下，聚合材料或陶瓷材料优选包括添加剂，其使材料有传导性和/或更致密，以便改进隔层的扩散阻止性质。包括一个或更多个金属层和包含如上文所述的一种或更多种聚合材料的一个或更多个聚合物层的叠层也可用作防扩散层。隔层优选包括传导带或金属叠层，如，铝叠层或由它们构成。
绝缘系统包括在径向外侧由绝缘层包绕的内半传导层。绝缘层在径向外侧由外半传导层包绕。绝缘系统的层包括聚合材料和适合的基础聚合物，其为基于聚烯烃的，如，基于聚丙烯和/或聚乙烯的。层的聚合材料挤制成提供半传导层和绝缘层来包绕导线。在半传导层中，传导填料或添加剂用于使层有半传导性，并且在绝缘层中，没有使用传导填料或仅使用少量，这不会使绝缘层有传导性。传导颗粒可为任何类型，如，金属传导填料颗粒或炭黑。颗粒的含量可例如基于半传导层的总重量在10到40重量%之间变化。通常由于其还在高温下的稳定性而使用炭黑。
基础聚合物在升高温度下的固化程序期间通常也是交联的，以使聚合物有足够的机械强度。用于基础聚合物的交联剂可为适合于结合聚乙烯聚合物或其共聚物使用的任何交联剂，如，基于过氧化氢、基于盐水的交联剂或偶氮化合物。交联还可通过辐射来执行。交联剂的量可基于基础聚合物的重量而为从0.1到2.0重量%，以确保充分交联。在挤制和交联之后，线缆通常被热处理，这有助于从线缆绝缘系统除去交联副产物的一部分。
在绝缘系统中，半传导层和绝缘层的聚合材料或基础聚合物包括基于聚烯烃的聚合物和优选基于聚乙烯的聚合物或由其构成，并且可选自低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和超高密度聚乙烯或它们的混合物。作为优选，聚乙烯聚合物是低密度聚乙烯。聚合物材料使绝缘系统相对热稳定，同时获得有效的绝缘性质。另外，聚乙烯是比其它基于烯烃的聚合物如聚丙烯更软且柔性更大的材料。绝缘系统的所有层中的基础聚合物优选是相同的，以使生产过程可被容易控制。以该方式，仅需要添加不同的填料和添加剂，并且基础聚合物按需要将不修改。
不同的添加剂和填料可加入基础聚合物来使聚合材料有期望的性质。例如，添加剂可为稳定剂，如，抗氧化剂、成核剂、无机填料、交联剂、交联助剂如2,4,6三聚氰尿酸三烯丙酯、烧焦延缓剂和阻燃剂。稳定剂，特别是抗氧化剂防止不利的氧化效果。
导线和绝缘系统可由另外的材料或材料层包绕。另外的材料和层可具有不同任务，如，将不同的线缆部分保持在一起，给予线缆一定机械强度，以及保护线缆免受物理和化学冲击，例如，腐蚀。此类材料和层是本领域的技术人员公知的。例如，此类另外的材料可包括铠装，例如，钢丝或护套状隔层，以向线缆提供保护或阻水。
在高压DC电力线缆中，阻水材料如阻水带(WBT)可施加在导线中，在导线之上，以及在线缆的外半传导层之上。如上文提到的，发现可移动化学物质从例如阻水带到绝缘部中的扩散可引起绝缘部的电DC传导性的显著增长。这可干扰线缆的质量和/或功能，并且因此合乎需要的是最小化这些效果。因此，非常重要的是最小化来自阻水带的影响，以能够达到最高的电压水平。根据本发明，通过借助于作用为防扩散层的至少第一内隔层最小化化学物的扩散来最小化影响。第一内隔层布置在第一内阻水材料与绝缘系统之间，由此阻碍了从内阻水材料到绝缘系统的扩散。这在线缆的制造期间是尤其有利的。绝缘系统在升高的温度下挤制成覆盖导线。由于升高的温度，故化学物质从阻水材料的迁移增加。在现有技术的解决方案中，阻水带直接地布置成与内半传导层接触，由此化学物质容易迁移到绝缘系统中并且由此使绝缘系统的质量变差。由于隔层作用为防扩散层，故阻碍了化学物质的迁移，并且因此可基本上减小或消除这些物质的负面影响。
以与内阻水材料有关的类似方式，另外的化学物质能够从布置成包绕绝缘系统的外半传导层的外阻水材料迁移至绝缘系统。根据本发明，借助于布置在外阻水材料与绝缘系统的外半传导层之间的外隔层，掩蔽绝缘系统以免化学物质从外阻水材料到绝缘系统的迁移或扩散。以该方式，绝缘系统可封装在内防扩散层与外防扩散层之间，并且因此可提供针对影响绝缘系统的电学性质的危险化学物的最大保护。在本发明的一个变型中，内防扩散层与内半传导层接触，并且外扩散层与外半传导层接触，由此绝缘系统被封装并且可以以有效方式被保护。
现在参照附图来进一步描述根据本发明的实施例的线缆设计。
图1为根据本发明的电力线缆1的局部断面侧视图，并且图2示出了其径向截面。电力线缆1包括由导线带4包绕的金属导线2，这是导线为实心的情况下可选的，以及同轴地且在导线2径向外侧包绕导线的电绝缘系统20。绝缘系统20包括由绝缘层12在径向外侧包绕的内半传导层10。绝缘层12在径向外侧由外半传导层14包绕。内半传导层10、绝缘层12和外半传导层14优选布置成以使内半传导层10和绝缘层12与彼此接触，并且使得绝缘层12和外半传导层14与彼此接触。在绝缘系统中，可存在一个以上的绝缘层，并且可存在两个以上的半传导层，如，1到4个绝缘层和2到5个半传导层。电力线缆1还包括第一阻水材料6，其是内阻水材料6，布置成在径向外侧包绕导线2和阻水带4，并且布置在绝缘系统20与导线2之间。为内隔层8的第一隔层8布置为第一内阻水材料6与绝缘系统20之间的防扩散层。
在图1和2的实施例中，电力线缆还包括外阻水材料18，其还称为第二阻水材料18，布置在绝缘系统20的径向外侧，以及第二隔层16，其为外隔层16，布置为绝缘系统20与外阻水材料18之间的防扩散层。因此，第一内隔层8和第二外隔层16封装绝缘系统20。
图1和2中的电力线缆1由外护套19包绕。
作为优选，内阻水材料6和外阻水材料18包括阻水带。由于阻水带放置成与导线带4和/或外半传导层14接触，故阻水带应当具有半传导性质，并且包括可水膨胀材料。
在图3和4中，示出了根据本发明的又一个线缆设计。图3为根据本发明的实施例的电线缆1的部分断面侧视图，并且图4示出了其径向截面。电力线缆1包括金属导线2，并且示出了同轴地且在导线2径向外侧包绕导线的电绝缘系统20。导线2包括若干绞线5(仅一个在图4处指出)。绝缘系统20包括由绝缘层12在径向外侧包绕的内半传导层10，并且绝缘层12由第二外半传导层14在径向外侧包绕。电力线缆1还包括布置在导线2中的内阻水材料3。阻水材料呈纱3的形式，并且并入在导线2中的绞线5之间，并且纱3沿与导线的绞线5相同的方向放置，即，主要沿纵向方向。线缆1还包括布置在绝缘系统20的径向外侧的外阻水材料18。导线带4布置为内阻水材料3与绝缘系统20之间的防扩散层。导线2与导线带4直接接触，并且由导线带4在径向外侧包绕。外隔层16布置为绝缘系统20与外阻水材料18之间的防扩散层。
替代呈纱的形式，第一内阻水材料3可呈布置在导线中作为粉末的吸水粉末的形式，或者粉末可借助于包括粉末的带包括在导线中。
在图3和4的实施例中，导线带4构成作用为防扩散层的第一隔层。
在图5和6中，示出了本发明的又一个实施例。基本上，导线2类似于图3和4中所示的导线2。在图5和6中，示出了电力线缆1，其包括金属导线2和同轴地且在导线2的径向外侧包绕导线的电绝缘系统20。导线2包括若干绞线5(仅一个在图6处指出)。纱3包括吸水材料，如，SAP，并且纱3置于与导线的绞线5相同的方向，即，主要沿纵向方向。然而，在该实施例中，第一内阻水材料还包括阻水带6，其在径向外侧包绕导线2。导线带4布置成在导线与阻水带6之间在径向外侧包绕导线2。阻水带6由内隔层8在径向外侧包绕，内隔层8作用为朝绝缘系统20的防扩散层。此外，绝缘系统20包括由绝缘层12在径向外侧包绕的内半传导层10，并且绝缘层12由第二外半传导层14在径向外侧包绕。线缆1还包括布置在绝缘系统20的径向外侧的外阻水材料18。外隔层16布置为绝缘系统20与外阻水材料18之间的防扩散层。
图3-6中的电力线缆1由外护套19包绕。
根据图7中的本发明的一个实施例，示出了制造电力线缆的过程。用于生产电力线缆的过程包括以下步骤：
i)提供可选包括吸水材料3的导线2；
ii)在导线是绞线的情况下将导线带4施加成在径向外侧包绕导线2，以及可选在导线是实心的情况下将导线带4施加成在径向外侧包绕导线2；
iii)在导线2未由导线带包绕的情况下将阻水带6施加成在径向外侧包绕导线2，以及可选在导线由导线带4包绕的情况下将阻水带6施加成在径向外侧包绕导线2；
iv)在步骤iii)中施加阻水带6的情况下，将内隔层8在阻水带6的径向外侧施加为防扩散层；
v)挤制包括基础聚合物并且在径向外侧包绕导线的内半传导层10；
vi)挤制包括待与内半传导层10接触的基础聚合物并且在径向外侧包绕内半传导层的绝缘层12；
vii)挤制包括待与绝缘层12接触的基础聚合物并且在径向外侧包绕绝缘层的外半传导层14；
viii)将外隔层16施加为外半传导层14径向外侧的防扩散层；以及
ix)施加外阻水材料18以在径向外侧包绕外金属层16。
聚合物优选包括基于聚乙烯的聚合物。交联剂可在挤制之前加入基于聚合物的基础聚合物，以实现例如在大约150℃到350℃的升高温度下的固化程序期间的交联。
挤制可通过使用技术人员公知的并且本文中不会详细描述的可用的普通挤制技术中的任一种来执行。挤制步骤可同时地或按顺序执行。为了便于控制过程，挤制步骤优选同时地执行。
过程还可包括热处理和使线缆脱气来除去交联副产物的步骤。热处理和脱气可在认为需要时在生产过程期间执行。热处理可在炉中执行，或通过使用本领域中已知且对技术人员而言显而易见的任何其它技术来执行。以该方式，可减少副产品的量。
本线缆设计的效果现在还在以下的所附实例中进一步示出。
实例
导电的导线带通常直接地施加在高压线缆中的内半传导层下方，以最小化掉入，即，半传导材料在线缆挤制期间被迫进入绞合导线，导致了线缆的传导部分与绝缘部分之间的不平界面。现在发现，该导线带将用作来自阻水带的物质的扩散隔层，导致绝缘部的较低DC传导性。这由使用多层饰板样本的实验证实，该多层饰板样本由绝缘材料、半传导材料、传导带和阻水带构成。物质的转移在DC传导性测量之前的130℃下的3小时热处理期间发生。
使用的方法的描述：
材料：
绝缘层：来自Borealis的交联聚乙烯(XLPE)LS4258DCE。半传导层：来自Borealis的交联半传导聚乙烯(XLPE)LE0550DC。
阻水带(WBT)：Lantor半传导非织造重载海水下阻隔带3C1174("黑色")。
导线带：来自Scapa的传导尼龙-丙烯树脂带(SC24/200)(包括炭黑)。
程序：
·根据以下压制程序，压制具有LS4258DCE的1mm厚的绝缘饰板和具有LE0550DC的0.5mm厚的半传导饰板。
·半传导饰板在70℃下在普通炉中脱气24小时。
·根据以下列表，具有不同层的夹层构造(夹层)根据以下压制程序使用普通的聚合物压机在130℃下压制3小时。
夹层中的绝缘层的电DC传导性在70℃和30kV/mm下测量。这在夹层的所有层都存在时完成。高压源连接于上电极，以将电压施加在测试样本，即，夹层之上。利用静电计/皮可安培计测量穿过样本的所得电流。测量单元是三电极系统，其具有放置在加热炉中的黄铜电极，该加热炉循环有干燥压缩空气以保持恒定的湿度水平。测量电极的直径是100mm。进行预防来避免从电极的圆形边缘的飞弧。在持续23小时的整个实验中记录穿过饰板的电流。22到23小时之间的平均电流用于计算测试样本的传导性。
用于生产聚合物饰板的压制程序：
0.5mm的半传导饰板和1.0mm的绝缘饰板通过模压来由小球制备。在第一阶段中，饰板在130℃的温度下以600s和0.70MPa压制。此后，压力增大到2.58MPa，同时温度升高并且在240s之后达到180℃。温度接着在180℃下保持恒定达1000s，在此期间，饰板借助于测试聚合物成分中存在的过氧化氢而变得完全交联。最后，温度接着使用15℃/min的冷却速率减小，直到达到35℃的温度，并且接着释放压力。在压制操作期间，聚脂薄膜释放膜存在于小球与金属板之间。
夹层通过将独立层放在彼此顶部上并且接着在压机中压在一起来制备。在第一阶段中，夹层在130℃下以300s和0.24MPa来压制。此后，压力增大到2.44MPa，但温度不变。温度和压力接着保持恒定达10100s。最后，温度接着使用15℃/min的冷却速率降低，直到达到35℃的温度，并且接着释放压力。在压制操作期间，特氟龙释放膜存在于夹层与金属板之间。
具有不同构造的样本的传导性测量的结果：
夹层构造 传导性
LS4258DCE + LE0550DC + WBT Lantor 3C1174 (黑色) 565 fS/m
LS4258DCE + LE0550DC + 导线带 + WBT Lantor 3C1174 (黑色) 205 fS/m
LS4258DCE + LE0550DC + 导线带 100 fS/m
结果显示中间隔层(在该情况下是导线带)的引入减小了WBT对绝缘部(LS4258DCE)的传导性的影响。

Claims (20)

1.电力线缆(1)，其包括金属导线(2)和同轴地且在所述导线(2)径向外侧包绕所述导线(2)的电绝缘系统(20)，其中所述绝缘系统(20)包括在径向外侧由绝缘层(12)包绕的内半传导层(10)，并且其中所述绝缘层在径向外侧由外半传导层(14)包绕，所述电力线缆还包括布置在所述导线中和/或在径向外侧包绕所述导线的内阻水材料(6)，以及布置在所述绝缘系统(20)径向外侧的外阻水材料(18)，其特征在于，内隔层(8)布置为所述内阻水材料(6)与所述绝缘系统(20)之间的防扩散层，并且外隔层(16)布置为所述绝缘系统(20)与所述外阻水材料(18)之间的防扩散层。
2.根据权利要求1所述的电力线缆(1)，其特征在于，所述内隔层(8)和所述外隔层(16)布置成封装所述绝缘系统(20)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电力线缆，其特征在于，所述内阻水材料(6)和/或所述外阻水材料(18)包括阻水带。
4.根据权利要求3所述的电力线缆，其特征在于，所述阻水带具有半传导性质，并且包括可水膨胀材料。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的电力线缆，其特征在于，所述导线(2)是绞合的，并且所述内阻水材料包括布置在所述导线中作为粉末或借助于纱(3)或带包括在所述导线中的吸水粉末。
6.根据权利要求5所述的电力线缆，其特征在于，所述导线(2)与导线带(4)直接接触，并且在径向外侧由所述导线带(4)包绕。
7.根据权利要求6所述的电力线缆，其特征在于，所述导线带构成作用为防扩散层的所述内隔层。
8.根据权利要求5或权利要求6中任一项所述的电力线缆，其特征在于，所述内阻水材料还包括在径向外侧包绕所述导线(2)的阻水带(6)，并且其中所述阻水带在径向外侧由作用为防扩散层的所述内隔层(8)包绕。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电力线缆，其特征在于，所述内隔层(8)和/或所述外隔层(16)包括导线带或金属叠层。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电力线缆，其特征在于，所述内半传导层(10)、所述绝缘层(12)和所述外半传导层(14)包括基于聚乙烯的基础聚合物。
11.根据权利要求10所述的电力线缆，其特征在于，所述基于聚乙烯的基础聚合物是交联的。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电力线缆，其特征在于，所述线缆是高压直流线缆(1)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电力线缆，其特征在于，所述电力线缆(1)是海底线缆。
14.用于生产电力线缆(1)的过程，其包括以下步骤：
i)提供可选包括吸水材料(3)的导线(2)；
ii)在所述导线是绞合的情况下将导线带(4)施加成在径向外侧包绕所述导线(2)，以及可选在所述导线是实心的情况下将导线带(4)施加成在径向外侧包绕所述导线(2)；
iii)在所述导线(2)不由导线带包绕的情况下将阻水带(6)施加成在径向外侧包绕所述导线(2)，以及可选在所述导线由导线带(4)包绕的情况下将所述阻水带(6)施加成在径向外侧包绕所述导线(2)；
iv)在步骤iii)中施加阻水带(6)的情况下，将内隔层(8)在所述阻水带(6)的径向外侧施加为防扩散层；
v)挤制包括基础聚合物用以在径向外侧包绕所述导线的内半传导层(10)；
vi)挤制包括待与所述内半传导层(10)接触的基础聚合物并且在径向外侧包绕所述内半传导层的绝缘层(12)；
vii)挤制包括待与所述绝缘层(12)接触的基础聚合物并且在径向外侧包绕所述绝缘层的外半传导层(14)；
viii)将外隔层(16)施加为在所述外半传导层(14)径向外侧的防扩散层；以及
ix)将外阻水材料(18)施加成在径向外侧包绕所述外金属层(16)。
15.根据权利要求14中任一项所述的过程，其特征在于，所述基础聚合物包括基于聚乙烯的聚合物或由基于聚乙烯的聚合物构成。
16.根据权利要求14或权利要求15中任一项所述的过程，其特征在于，交联剂在挤制之前加入所述基于聚乙烯的基础聚合物。
17.根据权利要求14至权利要求16中任一项所述的过程，其特征在于，所述挤制步骤v)-vii)同时地或按顺序执行。
18.根据权利要求14至权利要求17中任一项所述的过程，其特征在于，所述过程还包括在从150℃到350℃的固化温度下固化的步骤。
19.根据权利要求18所述的过程，其特征在于，所述过程包括在固化之后的所述线缆的热处理和脱气的又一个步骤。
20.根据权利要求14至权利要求19中任一项所述的过程，其特征在于，所述外阻水材料(18)是阻水带。
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