CN205670465U - 智慧能源用高压电力电缆的石墨烯改性金属屏蔽层结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了智慧能源用高压电力电缆的石墨烯改性金属屏蔽层结构，包括焊接的皱纹金属套和涂覆在皱纹金属套内表面的石墨烯涂层；或者包括挤包的皱纹金属套、涂覆在皱纹金属套外表面的石墨烯涂层和缠绕在石墨烯涂层外部的隔离保护层；所述石墨烯涂层的厚度为0.001～0.002mm。本实用新型采用超导电的石墨烯涂覆在皱纹金属套表面的结构来作为电缆的金属屏蔽层，有效降低了在电缆发生短路故障时引起的温升，对电缆的运行使用提供了更加安全的保障。

Description

智慧能源用高压电力电缆的石墨烯改性金属屏蔽层结构

技术领域

本实用新型涉及一种智慧能源用高压电力电缆的石墨烯改性金属屏蔽层结构。

背景技术

在高压电缆输配电过程中，当电力系统出现短路故障时会产生超过电缆额定载流量十几甚至几十倍的电流量，这些短路电流会通过电缆金属屏蔽层传输到大地，在传输过程中如果金属屏蔽导电能力差会造成温度迅速上升，使相邻结构层的非金属材料出现过热，最终导致电缆大面积烧坏。为了避免出现这种情况，要尽可能的降低金属屏蔽层电阻，确保在发生短路故障时金属屏蔽层能够在短时间内承受较大的短路电流，而不会使温度上升过高。常规增加高压电缆金属屏蔽层短路电流容量的方式，无外乎增加金属屏蔽层厚度或者是增加金属丝缠绕结构，这两种方式都会使电缆的重量和外径增大，既增加了制造成本也增加了电缆生产的工艺复杂性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种传输短路电流能力更强的新型高压电力电缆用金属屏蔽层结构。

实现本实用新型目的的技术方案是智慧能源用高压电力电缆的石墨烯改性金属屏蔽层结构，包括焊接的皱纹金属套和涂覆在皱纹金属套内表面的石墨烯涂层；或者包括挤包的皱纹金属套、涂覆在皱纹金属套外表面的石墨烯涂层和缠绕在石墨烯涂层外部的隔离保护层；所述石墨烯涂层的厚度为0.001～0.002mm。

所述涂覆在皱纹金属套内表面的石墨烯涂层为0.001mm的石墨烯粉末或者0.002mm的石墨烯溶胶。

所述石墨烯粉末外表面绕包一层保护层。

所述涂覆在皱纹金属套外表面的石墨烯涂层为0.001mm的石墨烯粉末或者0.002mm的石墨烯溶胶。

所述皱纹金属套的纹路间距为18.7～27.0mm。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：(1)本实用新型采用超导电的石墨烯涂覆在皱纹金属套表面的结构来作为电缆的金属屏蔽层，有效降低了在电缆发生短路故障时引起的温升，对电缆的运行使用提供了更加安全的保障。

(2)本实用新型根据石墨烯涂覆在金属套外表面还是内表面对技术效果的不同影响，石墨烯涂层的厚度不一样。

(3)与普通结构的金属套屏蔽层相比，在达到相同的短路电流传输效果时，采用本实用新型可有效减少对金属套及其后续生产工艺的材料消耗，节约成本，电缆本身的重量和外径，降低对金属套及其后续生产工艺的材料消耗，在电缆的运输、包装及现场敷设方面都体现出很大的竞争优势。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2的结构示意图。

附图中标号为：

皱纹金属套1、石墨烯涂层2、隔离保护层3。

具体实施方式

(实施例1)

见图1，本实施例的智慧能源用高压电力电缆的石墨烯改性金属屏蔽层结构包括焊接的皱纹金属套1和涂覆在皱纹金属套1内表面的石墨烯涂层2。涂覆在皱纹金属套1内表面的石墨烯涂层2为0.001mm的石墨烯粉末或者0.002mm的石墨烯溶胶。皱纹金属套1的纹路间距为18.7～27.0mm。

皱纹金属套1可以是铝套或铜套。通过牵引装置将电工用金属铝(铜)带纵向放线，利用石墨烯涂覆机在金属铝(铜)带的内表面均匀涂抹一层石墨烯，然后纵向包覆在电缆绝缘线芯上，经过氩弧焊工艺焊接形成金属套管，最后通过轧纹设备形成皱纹金属套。

本实施例采用氩弧焊管机和涂覆机对本实施例进行生产，其20℃直流电阻明显小于相同截面的普通金属套，且本实施例传输电流的速度更快，故在电力传输系统设计电缆时，通过本实施例可减小对金属屏蔽截面的制定，降低生产成本，并能在故障发生时加强对电缆的保护。

原理在于：电缆金属屏蔽层的皱纹金属管表面涂抹一层超导电的石墨烯，降低金属屏蔽层的电阻增加对短路电流的容量，石墨烯常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，电子迁移的速度极快，当涂敷在金属屏蔽层表面时，短路电流会以更快的速度传递出去，降低了升温速率，而石墨烯电阻率只约为10^-6Ω·cm，是目前已知电阻率最小的材料，不会增加额外的电阻温升。另外石墨烯导热系数高达5300W/m·K，提高了屏蔽层的散热能力，因此有效增加了电缆屏蔽短路电流容量。石墨烯涂覆工艺简单，易于操作和控制，在达到相同短路电流容量时，石墨烯涂覆后对金属层的需求量降低，这不仅节省了后续材料的使用，降低了成本，另外电缆本身重量也会减轻，外径减小，在电缆的运输、包装及现场敷设方面都体现出很大的优势。

(实施例2)

见图2，本实施例的智慧能源用高压电力电缆的石墨烯改性金属屏蔽层结构，包括挤包的皱纹金属套1、涂覆在皱纹金属套1外表面的石墨烯涂层2和缠绕在石墨烯涂层2外部的隔离保护层3；涂覆在皱纹金属套1外表面的石墨烯涂层2为0.001mm的石墨烯粉末或者0.002mm的石墨烯溶胶。

将金属(铝、铜或铅)挤出包覆在电缆线芯上形成金属套管，在金属套管外表面上均匀涂覆一层石墨烯，再通过包带绕包形成一层隔离保护层3。本实施例通过金属挤出机、涂覆机和绕包机对本实施例进行生产，其达到的效果与实施例1相同。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.智慧能源用高压电力电缆的石墨烯改性金属屏蔽层结构，其特征在于：包括焊接的皱纹金属套(1)和涂覆在皱纹金属套(1)内表面的石墨烯涂层(2)；或者包括挤包的皱纹金属套(1)、涂覆在皱纹金属套(1)外表面的石墨烯涂层(2)和缠绕在石墨烯涂层(2)外部的隔离保护层(3)；所述石墨烯涂层(2)的厚度为0.001～0.002mm。

2.根据权利要求1所述的智慧能源用高压电力电缆的石墨烯改性金属屏蔽层结构，其特征在于：所述涂覆在皱纹金属套(1)内表面的石墨烯涂层(2)为0.001mm的石墨烯粉末或者0.002mm的石墨烯溶胶。

3.根据权利要求2所述的智慧能源用高压电力电缆的石墨烯改性金属屏蔽层结构，其特征在于：所述石墨烯粉末外表面绕包一层保护层。

4.根据权利要求1所述的智慧能源用高压电力电缆的石墨烯改性金属屏蔽层结构，其特征在于：所述涂覆在皱纹金属套(1)外表面的石墨烯涂层(2)为0.001mm的石墨烯粉末或者0.002mm的石墨烯溶胶。

5.根据权利要求1至4之一所述的智慧能源用高压电力电缆的石墨烯改性金属屏蔽层结构，其特征在于：所述皱纹金属套(1)的纹路间距为18.7～27.0mm。