CN212010448U - 一种耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，包括：导体，在导体表面自内向外依次设置的屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、缓冲层、半导电垫块、波纹铝护套、防腐沥青层、非金属护层及石墨层；其中，将半导电垫块及缓冲层位于绝缘屏蔽层与波纹铝护套之间的设置，实现绝缘屏蔽层与波纹铝护套的紧密接触及阻水功能。本实用新型解决电缆缓冲层烧蚀引起的电缆故障问题；半导电垫块材料易获取，结构简单，保留了缓冲层的阻水功能，同时由于半导电垫块在结构上的过盈配合，能够有效阻隔水在电缆中扩散，实现了双重阻水功能；通过控制半导电垫块厚度，不影响电缆的弯曲性能，并能一定程度上提高电缆抗压力破坏的能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及电缆设计技术领域，更具体地说，涉及一种耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆。
背景技术
我国电力电缆绝缘制造的工艺水平已达到世界先进水平，随着具有缓冲层结构的高压波纹铝护套高压电力电缆的广泛应用，故障次数呈现上升趋势，其中因缓冲层烧蚀而引起的绝缘击穿故障较为典型的故障之一，故障涉及不同厂家，在全国范围内均有发生。根据对文献记录的十余起本体击穿故障及缺陷的初步分析，发现故障现象高度一致。电缆缓冲层放电烧蚀引发的绝缘击穿故障是除外力破坏之外的唯一因素，这严重影响了高压电缆的运行可靠性。故障原因主要是波纹铝护套与电缆绝缘层的结构存在一定间隙，引起电缆绝缘层与波纹铝护套仅存在局部接触，在运行电压下绝缘屏蔽层在两接触点之间产生感应电压，并通过接触区域形成电流，烧蚀电缆缓冲层并损伤绝缘屏蔽层和波纹铝护套。目前专利CN201820943736.6及CN201720878994.6提出了平滑铝护套这一新型结构解决此类问题，但其受制造工艺、现场施工及阻水功能需求的限制，尚未广泛地在电力系统中应用。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，包括：
包括：导体，在导体表面自内向外依次设置的屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、缓冲层、半导电垫块、波纹铝护套、防腐沥青层、非金属护层及石墨层；其中，将半导电垫块及缓冲层位于绝缘屏蔽层与波纹铝护套之间的设置，实现绝缘屏蔽层与波纹铝护套的紧密接触及阻水功能。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，绝缘屏蔽层挤包在绝缘层外部，由一定质量的碳黑与绝缘材料共混而成。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，固态温度范围为-50℃～90℃，其体积电阻率在10-3Ωm～104Ωm范围内，且随温度变化其体积电阻率基本恒定，介电常数大于10。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，缓冲层材料包括层叠设置的半导电缓冲阻水带和半导电缓冲带；其中，半导电缓冲阻水带靠近半导电垫块设置。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，缓冲层的固态温度范围为-50℃～90℃，其体积电阻率范围为10-3Ωm～104Ωm，且随温度变化体积电阻率恒定。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电缓冲带由聚酯纤维非织造布、导电碳粉构成；半导电缓冲阻水带由半导电蓬松棉粘涂一层不具备导电性聚丙烯酸酯膨胀粉而组成。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电缓冲阻水带的半导电蓬松棉贯穿性缠绕金属细丝。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电垫块由绝缘材料或弹性橡胶材料为基质，并掺杂导电微粒构成。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，绝缘材料为交联聚乙烯或聚丙烯，弹性橡胶材料为硅橡胶、三元乙丙橡胶或丁腈橡胶，导电微粒为碳黑、金属或陶瓷，其粒度在10-50nm之间。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电垫块固态温度范围为-50℃～90℃，体积电阻率范围为10-3Ωm～104Ωm，且随温度变化体积电阻率恒定，介电常数大于10。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电垫块在缓冲层与波纹铝护套之间通过过盈配合实现结构上的紧密接触无间隙。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，电缆结构中在绝缘屏蔽层与缓冲层之间，以及在缓冲层与波纹铝护套之间同时设置半导电垫块。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，波纹铝护套呈波浪状设置，半导电垫块宽度是1个或多个波纹铝护套波峰与波谷间的长度。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电垫块在电缆结构中轴向位置沿电缆轴向以一定距离间隔分布。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电垫块在电缆结构中轴向位置沿电缆轴向以一定距离分布，间隔最大距离2L 的计算方法为：
(1)计算单位长度XLPE电缆的电容：
(2)计算单位长度XLPE电缆的电容电流：
I＝U0ωC＝2πfCU0 (2)
(3)计算单位长度XLPE电缆复合层的电阻：
(4)计算位长度XLPE电缆复合层的电压：
Ux＝IR (4)
(5)计算两端接触点中点电压U：
若允许纵向电压为Us，应使U≤Us，即：
将式(1)代入式(6)可得：
其中，d1为导体屏蔽层外径，d2为绝缘层外径，δ为绝缘屏蔽层及缓冲层的厚度，D为绝缘屏蔽层及缓冲层的平均直径，D＝d2+2δ，2L为波纹铝护套与绝缘屏蔽层允许脱离接触距离，即半导电垫块间隔最大距离，单位均为 mm。
实施本实用新型的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，通过对已有电缆结构及材料的计算，得到波纹铝护套与绝缘屏蔽层允许脱离接触距离，并以此作为半导电垫块间隔最大距离，在不改变原有电缆结构及材料的基础上，解决电缆缓冲层烧蚀引起的电缆故障问题；半导电垫块材料易获取，结构简单，保留了缓冲层的阻水功能，同时由于半导电垫块在结构上的过盈配合，能够有效阻隔水在电缆中扩散，实现了双重阻水功能；通过控制半导电垫块厚度，不影响电缆的弯曲性能，并能一定程度上提高电缆抗压力破坏的能力。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型提供的一种耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆的径向切面的结构示意图。
图2是本实用新型提供的一种耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆的轴向切面的结构示意图。
图3是本实用新型提供的一种耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆的缓冲层的结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型提供了一种耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，包括：导体1，在导体1表面自内向外依次设置屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4、缓冲层5、半导电垫块6、波纹铝护套7、防腐沥青层8、非金属护层9及石墨层10；其中，半导电垫块6及缓冲层5位于绝缘屏蔽层4与波纹铝护套7之间，共同实现绝缘屏蔽层4与波纹铝护套7的紧密接触及阻水功能。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，绝缘屏蔽层4挤包在绝缘层外部，由一定质量的碳黑与绝缘材料共混而成，固态温度范围为-50℃～90℃，其体积电阻率在10-3Ωm～104Ωm范围内，且随温度变化其体积电阻率基本恒定，介电常数大于10。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，缓冲层5绕包于绝缘屏蔽层4外侧，被包覆于波纹铝护套7内侧，其材料包括半导电缓冲阻水带和半导电缓冲带，固态温度范围为-50℃～90℃，其体积电阻率在10-3Ωm～104Ωm范围内，且随温度变化其体积电阻率恒定。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电缓冲带由聚酯纤维非织造布51、导电碳粉52构成；半导电缓冲阻水带由半导电蓬松棉53粘涂一层不具备导电性聚丙烯酸酯膨胀粉而组成。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电缓冲阻水带的半导电蓬松棉53贯穿性缠绕金属细丝54。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电垫块6材料由绝缘材料或弹性橡胶材料为基质，并掺杂导电微粒构成；其中，绝缘材料为交联聚乙烯或聚丙烯，弹性橡胶材料为硅橡胶、三元乙丙橡胶或丁腈橡胶，导电微粒为碳黑、金属或陶瓷，其基本粒度在10-50nm之间，半导电垫块材料固态温度范围为-50℃～90℃，体积电阻率在10-3Ωm～104Ωm范围内，且随温度变化其体积电阻率基本恒定，介电常数大于10。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电垫块6尺寸与绝缘屏蔽层4、缓冲层5、波纹铝护套7相适应，半导电垫块 6填充后在绝缘屏蔽层4、缓冲层5与波纹铝护套7之间通过过盈配合实现结构上的紧密接触无间隙。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电垫块6在电缆结构中切向位置可以在绝缘屏蔽层4与缓冲层5之间，也可以在缓冲层5与波纹铝护套7之间。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电垫块4厚度是1-N个波纹铝护套7波峰、波谷的长度。
在本实用新型所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆中，半导电垫块在电缆结构中轴向位置沿电缆轴向以一定距离分布，间隔最大距离2L 的计算方法为：
(1)计算单位长度XLPE电缆的电容：
(2)计算单位长度XLPE电缆的电容电流：
I＝U0ωC＝2πfCU0 (2)
(3)计算单位长度XLPE电缆复合层的电阻：
(4)计算位长度XLPE电缆复合层的电压：
Ux＝IR (4)
(5)计算两端接触点中点电压U：
若允许纵向电压为Us，应使U≤Us，即：
将式(1)代入式(6)可得：
其中，d1为导体屏蔽层外径，d2为绝缘层外径，δ为绝缘屏蔽层及缓冲层的厚度，D为绝缘屏蔽层及缓冲层的平均直径，D＝d2+2δ，2L为波纹铝护套与绝缘屏蔽层允许脱离接触距离，即半导电垫块间隔最大距离，单位均为 mm。电缆沿轴向的切面示意图如图2所示。
实施例1：
本实用新型实施例提供一种耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，包括：导体1,在导体表面自内向外依次设置的屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4、缓冲层5、半导电垫块6、波纹铝护套7、防腐沥青层8、非金属护层 9及石墨层10。
本实施例中，为了使半导电垫块6与缓冲层5电气上实现相容性，其缓冲层5由具有导电碳粉的聚酯纤维非织造布51、粘涂聚丙烯酸酯膨胀粉(阻水粉)52、半导电蓬松棉53及金属细丝54构成。
其中金属细丝54贯穿性缠绕于粘涂聚丙烯酸酯膨胀粉(阻水粉)52的具有导电碳粉的聚酯纤维非织造布51及半导电蓬松棉53之间，但不穿透具有导电碳粉的聚酯纤维非织造布51。具有导电碳粉的聚酯纤维非织造布51包覆于电缆绝缘屏蔽层4外部。如图3所示。
本实施例中，半导电垫块6尺寸与绝缘屏蔽层4、缓冲层5、波纹铝护套 7相适应，半导电垫块6填充后在绝缘屏蔽层4、缓冲层5与波纹铝护套7之间紧密接触无间隙。
所述半导电垫块6结构为环状体，通过过盈配合实现结构上的紧密接触。
所述半导电垫块6在电缆结构中切向位置在缓冲层5与波纹铝护套7之间。
所述半导电垫块宽度b是2个波纹铝护套波峰加1个波谷的长度。
以110kV 630mm2XLPE电缆的结构为例，其导体直径30mm，导体屏蔽层直径32.8mm，绝缘层外径65.8mm，波纹铝护套内径75.8mm，XLPE绝缘材料的介电常数为2.3，相电压U0为64kV，允许纵向电压Us取100V，绝缘屏蔽层及缓冲层厚度3mm，电阻率均为102Ω·m。
所述半导电垫块在电缆结构中轴向位置可以沿电缆轴向以一定距离分布，间隔最大距离2L计算为1.186m。
实施例2：
在实施例1基础上，所述半导电垫块6在电缆结构中切向位置在绝缘屏蔽层4与缓冲层5之间。
典型地，绝缘屏蔽层4、半导电垫块6与缓冲层5电阻率均可控制为102Ω·m，在电气上实现相容性，其缓冲层5也可由具有导电碳粉的聚酯纤维非织造布51、粘涂聚丙烯酸酯膨胀粉(阻水粉)52、半导电蓬松棉53构成。
实施本实用新型的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，通过对已有电缆结构及材料的计算，得到波纹铝护套与绝缘屏蔽层允许脱离接触距离，并以此作为半导电垫块间隔最大距离，在不改变原有电缆结构及材料的基础上，解决电缆缓冲层烧蚀引起的电缆故障问题；半导电垫块材料易获取，结构简单，保留了缓冲层的阻水功能，同时由于半导电垫块在结构上的过盈配合，能够有效阻隔水在电缆中扩散，实现了双重阻水功能；通过控制半导电垫块厚度，不影响电缆的弯曲性能，并能一定程度上提高电缆抗压力破坏的能力。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (10)
1.一种耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，其特征在于，包括：导体，在导体表面自内向外依次设置的屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、缓冲层、半导电垫块、波纹铝护套、防腐沥青层、非金属护层及石墨层；其中，将半导电垫块及缓冲层位于绝缘屏蔽层与波纹铝护套之间的设置，实现绝缘屏蔽层与波纹铝护套的紧密接触及阻水功能。
2.根据权利要求1所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，其特征在于，缓冲层材料包括层叠设置的半导电缓冲阻水带和半导电缓冲带，其中，半导电缓冲阻水带靠近半导电垫块设置。
3.根据权利要求2所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，其特征在于，半导电缓冲带由聚酯纤维非织造布、导电碳粉构成；半导电缓冲阻水带由半导电蓬松棉粘涂一层不具备导电性聚丙烯酸酯膨胀粉而组成。
4.根据权利要求2所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，其特征在于，半导电缓冲阻水带的半导电蓬松棉贯穿性缠绕金属细丝。
5.根据权利要求1所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，其特征在于，半导电垫块由绝缘材料或弹性橡胶材料为基质，并掺杂导电微粒构成。
6.根据权利要求5所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，其特征在于，绝缘材料为交联聚乙烯或聚丙烯，弹性橡胶材料为硅橡胶、三元乙丙橡胶或丁腈橡胶，导电微粒为碳黑、金属或陶瓷，其粒度在10-50nm之间。
7.根据权利要求1所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，其特征在于，半导电垫块在缓冲层与波纹铝护套之间通过过盈配合实现结构上的紧密接触无间隙。
8.根据权利要求1所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，其特征在于，电缆结构中在绝缘屏蔽层与缓冲层之间，以及在缓冲层与波纹铝护套之间同时设置半导电垫块。
9.根据权利要求1所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，其特征在于，波纹铝护套呈波浪状设置，半导电垫块宽度是1个或多个波纹铝护套波峰与波谷间的长度。
10.根据权利要求1所述的耐缓冲层烧蚀的波纹铝护套高压电力电缆，其特征在于，半导电垫块在电缆结构中轴向位置沿电缆轴向以一定距离间隔分布。
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|---|---|---|---|---|
| CN112782526A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-11 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 基于皱纹护套内表面积的缓冲层烧蚀隐患电缆段筛查方法 |
| CN114300189A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-08 | 福建成田科技有限公司 | 一种复合高分子电缆 |
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2020
- 2020-03-05 CN CN202020261253.5U patent/CN212010448U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112782526A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-11 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 基于皱纹护套内表面积的缓冲层烧蚀隐患电缆段筛查方法 |
| CN114300189A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-08 | 福建成田科技有限公司 | 一种复合高分子电缆 |
| CN114300189B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-06-09 | 福建成田科技有限公司 | 一种复合高分子电缆 |
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