CN212434272U - 一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆 - Google Patents
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Abstract
一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆，其结构是在导体外自内而外包裹内屏蔽层、中绝缘层和外屏蔽层构成绝缘线芯；在绝缘线芯外依次重叠绕包半导电丁基胶缓冲带、半导电缓冲阻水带和铜丝屏蔽带构成综合缓冲层；在综合缓冲层外包裹铝护套；在铝护套外涂覆沥青防腐蚀保护层；沥青防腐蚀保护层外依次包裹高电性聚乙烯护套和导电聚烯烃护套构成综合护套；半导电丁基胶缓冲带的厚度范围是0.25mm±0.05mm，重叠绕包的重叠率范围是47％～50％；半导电缓冲阻水带的厚度范围是2.3mm±0.3mm，重叠绕包的重叠率范围是47％～50％；铜丝屏蔽带的厚度范围是0.5mm±0.05mm，重叠绕包的重叠率范围是47％～50％。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆，属超高压电线电缆技术领域，较多用于500kV抽水蓄能电站、大型重点工程等。随着社会经济的发展和用电需求的不断增长,500kV电缆线路进入城市中心已势在必行。
背景技术
290kV/500kV超高压电力电缆是目前国内乃至世界超高压电力电缆中最高端的产品，代表了当今世界电缆行业的最高水平，具有容量大、损耗低、可靠性高等优点，能极大的提高输配电线路传输容量，降低损耗，作为大型水电站高压引出线，在我国的应用越来越多。500kV电力电缆系统具有工作场强高，安全裕度较小，为了减少对电网的安全威胁，有效的保证电缆系统长期可靠性，对该类产品性能尤其是电气性能要求相当高。
国外290kV/500kV超高压电力电缆制造厂主要位于欧洲和日本，研制起步较早，具有丰富的设计制造和运作经验。国内研制起步较晚，但对于该系列产品的生产线、原材料选用、管理方法等都是较先进的。国内超高压电力电缆绝缘线芯与皱纹铝护套之间均设计采用了半导电阻水缓冲层，这缓冲层是电缆的重要组成部分，具有良好的电气性能、缓冲保护性能、阻水性能等，这么多重要性能在设计使用时容易被忽略，导致后果会很严重。
发明内容
本实用新型的电缆结构基于电气连接性能优异、体积电阻率小、接触性能好的半导电丁基胶缓冲带、半导电缓冲阻水带和铜丝屏蔽带结构作为综合缓冲层，很好保证了电缆本体的重要电气性能指标——局部放电(435kV(1.5Uo)电压下，无任何由被试电缆产生的超过声明试验灵敏度(1.6pC)的可检测出的放电)。
GB/T 22078.1-2008《额定电压500kV(Um＝550kV)交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件》中9.2中规定1.5U0(435kV)电压，无任何由被试电缆产生的超过声明试验灵敏度的可检测出的放电(435kV电压下，声明试验灵敏度小于5pC)。
本实用新型的技术方案是：
一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆，在导体外自内而外包裹内屏蔽层、中绝缘层和外屏蔽层，构成绝缘线芯；
在绝缘线芯外围绕包半导电丁基胶缓冲带、半导电缓冲阻水带和铜丝屏蔽带结构作为综合缓冲层；
在综合缓冲层外包裹铝护套，铝护套外涂覆一层沥青防腐蚀保护层，提高防腐蚀性能，厚度0.2mm-0.4mm，沥青防腐蚀保护层外依次包裹高电性聚乙烯护套和导电聚烯烃护套；
高电性聚乙烯护套层采用的是体积电阻率不小于1.0×1014Ω.cm、介电强度不小于26kV/mm的高电性聚乙烯护套料，其标称厚度6.0mm。
导电聚烯烃护套层采用的是20℃体积电阻率不大于50Ω.cm、断裂伸长率不小于450％的半导电聚烯烃护套料，其标称厚度不小于0.2mm。
进一步，截面积为800mm2及以下的铜导体，其结构为圆形绞合紧压结构，800mm2圆形导体采用91根(1+6+12+18+24+30)单丝直径3.45mm，分层紧压、正规绞合而成，导体外径34.0mm。
截面积为1000mm2及以上的铜导体，其结构为五分割无中心单元绞合结构。其中2500mm2导体结构是采用5个扇形股块绞合而成(455根单丝)，扇形股块中心角度72o。每个扇形股块由91根(1+6+12+18+24+30)单丝直径2.86mm绞合构成，每个扇形股块的两个边面由纵包一层厚度0.3mm皱纹纸进行绝缘，确保相邻股块之间相互绝缘。
进一步，内屏蔽层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成，内屏蔽层的平均厚度为2.5mm；
中绝缘层是由交联聚乙烯材料挤包构成；中绝缘层的绝缘偏芯度小于4％，中绝缘层标称厚度31.0mm；
外屏蔽层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成，外屏蔽层平均厚度为1.5mm。
进一步，综合缓冲层是由一层半导电丁基胶缓冲带、一层半导电缓冲阻水带重叠绕包和一层铜丝屏蔽带重叠绕包复合构成，半导电丁基胶缓冲带，厚度0.25mm、宽度80mm，重叠绕包的重叠率为47％～50％；半导电缓冲阻水带，厚度2.3mm，宽度100mm，重叠绕包的重叠率为47％～50％；铜丝屏蔽带，厚度0.5mm、宽度80mm，重叠绕包的重叠率为20％。铜丝屏蔽带内沿带子方向水平放置直径0.20mm、镀锡铜丝20根。提高导电性能、降低体积电阻率。
半导电丁基胶缓冲带厚度偏差范围为0.05mm，体积电阻率不大于104Ω.cm。
半导电缓冲阻水带厚度偏差范围为0.3mm，体积电阻率不大于104Ω.cm，膨胀速度不小于10mm/1st min。
铜丝屏蔽带厚度偏差范围为0.05mm，体积电阻率不大于1000Ω.cm。
进一步，所述铝护套是挤包或纵包构成，铝护套的厚度为2.9mm～3.3mm。铝护套实行无缝或焊接联接，
进一步，所述导体外的内屏蔽层、中绝缘层和外屏蔽层是三层共挤结构；所述高电性聚乙烯护套和导电聚烯烃护套是双层共挤结构。
本实用新型500kV电力电缆，导体截面大、绝缘厚度31.0mm，采用了半导电丁基胶缓冲带、半导电缓冲阻水带、铜丝屏蔽带组成的综合缓冲层，具有优异的导电性能和阻水性能，整个电缆外径达到160mm—180mm。
采用三层共挤结构的绝缘线芯，保证生产时没有杂质带入绝缘线芯，确保杂质、微孔等尺寸符合国标GB/T 22078规定要求。
采用无缝或焊接的铝护套同时具有金属屏蔽、磁屏蔽、径向机械保护的作用。
在无缝或焊接铝护套外选择高电性聚乙烯护套和导电聚烯烃护套的双层共挤结构，这样能有效保证500kV电力电缆长时间稳定运行。
本实用新型的优点是设计采用了电气连接性能优异、体积电阻率小、接触性能好的半导电丁基胶缓冲带、半导电缓冲阻水带、铜丝屏蔽带作为综合缓冲层，很好地保证了电缆本体的重要电气性能指标，满足了500kV超高压电力电缆长期、可靠、安全运行。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1、导体，2、内屏蔽层，3、中绝缘层，4、外屏蔽层，5、绝缘线芯，6、综合缓冲层，7、铝护套，8、高电性聚乙烯护套，9、导电聚烯烃护套。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
如图1，一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆，本电缆适用于外径为160mm-180mm的电缆。
本电力电缆的结构是
在导体外自内而外包裹内屏蔽层、中绝缘层和外屏蔽层构成绝缘线芯；
在绝缘线芯外依次重叠绕包半导电丁基胶缓冲带、半导电缓冲阻水带和铜丝屏蔽带构成综合缓冲层；
在综合缓冲层外包裹铝护套；在铝护套外涂覆沥青防腐蚀保护层；沥青防腐蚀保护层外依次包裹高电性聚乙烯护套和导电聚烯烃护套构成综合护套；
所述半导电丁基胶缓冲带的厚度范围是0.25mm±0.05mm，重叠绕包的重叠率范围是47％～50％；
半导电缓冲阻水带的厚度范围是2.3mm±0.3mm，重叠绕包的重叠率范围是47％～50％；
铜丝屏蔽带的厚度范围是0.5mm±0.05mm，重叠绕包的重叠率20％；铜丝屏蔽带上的镀锡铜丝的直径是0.20mm。
铜丝屏蔽带的结构是，在铜丝屏蔽带内表面贴有多根(例如本例采用规格产品是20根)相互平行的镀锡铜丝，镀锡铜丝的长度方向与铜丝屏蔽带的长度方向一致，各根镀锡铜丝之间的间距相同。
综合缓冲层中铜丝屏蔽带体积电阻率变化小、阻水性能好、使用寿命长，有助于解决了110kV高压电缆长期运行过程中电气性能下降、局部放电、护层环流发热烧蚀、阻水性能下降等不确定因数，有较保证电缆长期稳定可靠的运行。
本例中：
所述半导电丁基胶缓冲带是在聚酯纤维织物带的一面涂覆半导电化合物，另一面涂覆半导电丁基橡胶构成，标称厚度0.25mm，厚度偏差范围为0.05mm，体积电阻率不大于104Ω.cm，宽度是80mm；
所述半导电缓冲阻水带标称厚度2.3mm，偏差范围为0.3mm，体积电阻率不大于104Ω.cm，吸水膨胀速度不小于10mm/1st min，宽度是100mm；
铜丝屏蔽带由镀锡铜丝和粘胶纤维带构成，达到屏蔽、缓冲和传导热量的作用，标称厚度0.5mm，厚度偏差范围为0.05mm，体积电阻率不大于1000Ω.cm，宽度是80mm，重叠绕包的重叠率为20％。提高了导电性能、降低体积电阻率。
所述导体是截面积为1000mm2及以上的铜导体；导体的结构为五分割无中心单元绞合结构。对于本例的截面积为2500mm2的铜导体，导体的结构是采用5个径向截面是扇形的股块绞合构成，单个扇形股块的中心角度是72o；每个扇形股块由91根(1+6+12+18+24+30，即最内层是1根单丝，自内而外各层依次是6、12、18、24、30根单丝)直径2.86mm的单丝绞合构成，每个扇形股块的两个边面通过纵包的一层厚度0.3mm皱纹纸进行绝缘，确保相邻股块之间相互绝缘。
本例中，内屏蔽层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成，内屏蔽层的平均厚度为2.5mm；中绝缘层是由交联聚乙烯材料(XLPE)挤包构成，中绝缘层的标称厚度为31.0mm；中绝缘层的绝缘偏芯度小于4％；外屏蔽层是由半导电聚烯烃混合料(例如，有效成分可以是含有石墨烯微片的半导电聚烯烃组合物)挤包构成，外屏蔽层的平均厚度为1.5mm。
铝护套可以是挤包构成，也可以是纵包构成，铝护套的厚度为2.9mm～3.3mm，铝护套是无缝联接结构或焊接联接结构。
沥青防腐蚀保护层的厚度0.2mm～0.4mm，用来提高防腐蚀性能。沥青防腐蚀保护层的沥青产品选用的是GB/T 494-2010《建筑石油沥青》中的10号沥青。涂敷到铝材表面，起到保护、防止氧化、防止腐蚀的作用。
内屏蔽层、中绝缘层和外屏蔽层是三层共挤结构；所述高电性聚乙烯护套和导电聚烯烃护套是双层共挤结构。
高电性聚乙烯护套的标称厚度是6.0mm；构成高电性聚乙烯护套的护套料是体积电阻率不小于1.0×1014Ω.cm、介电强度不小于26kV/mm的高电性聚乙烯护套料；
导电聚烯烃护套的标称厚度不小于0.2mm；构成导电聚烯烃护套的护套料是20℃体积电阻率不大于50Ω.cm、断裂伸长率不小于450％的半导电聚烯烃护套料。
本电缆的制造是在铜导体上以三层共挤、干法交联、连续硫化的生产方式挤包内屏蔽层、中绝缘层和外屏蔽层。铜导体和三层绝缘层组成绝缘线芯。在绝缘线芯外围绕包综合缓冲层。在综合缓冲层外围挤包一层铝护套。铝护套外围涂覆一层防腐蚀沥青。然后采用高电性聚乙烯护套和导电聚烯烃护套双层共挤结构。
对于800mm2及以下截面铜导体采用圆形绞合紧压结构，而1000mm2及以上截面铜导体采用型五分割无中心单元绞合结构。两种截面积之间的导体，两种结构均可。
中绝缘层厚度符合GB/T 22078标准要求。铝护套厚度符合GB/T 22078标准要求。高电性聚乙烯护套层符合GB/T 22078标准要求。
经过检测，主要性能参数如下：
(1)局部放电试验指标：1.5U0(435kV)电压，无任何由被试电缆产生的超过声明试验灵敏度的可检测出的放电(435kV,声明试验灵敏度小于1.6pC，优于国家标准规定的5pC)；
(2)绝缘结构尺寸：偏心度(tmax-tmin)/tmax≤3％，tmin≥0.95tn(tn：标称厚度；tmin、tmax任意同一截面最小厚度、最大厚度)(优于国家标准规定的≤8％要求)；
(3)绝缘热延伸试验：负载下最大伸长率≤100％(优于国家标准规定的≤175％要求)，冷却后永久伸长率≤5％(优于国家标准规定的≤15％要求)；
(4)绝缘微孔、杂质试验：采用超洁净XLPE绝缘材料和先进的无摩擦重力加料系统、高等级绝缘净化系统(100级绝缘加料间)将绝缘杂质、微孔尺寸控制在最佳,显著高于GB/T22078标准要求；
(5)冲击电压试验:导体温度95℃～100℃，施加10次正极性、10次负极性电压1550kV，电缆不击穿。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (8)
1.一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆，其特征在于：本电力电缆的结构是
在导体(1)外自内而外包裹内屏蔽层(2)、中绝缘层(3)和外屏蔽层(4)构成绝缘线芯(5)；
在绝缘线芯外依次重叠绕包半导电丁基胶缓冲带、半导电缓冲阻水带和铜丝屏蔽带构成综合缓冲层(6)；
在综合缓冲层(6)外包裹铝护套(7)；在铝护套(7)外涂覆沥青防腐蚀保护层；沥青防腐蚀保护层外依次包裹高电性聚乙烯护套(8)和导电聚烯烃护套(9)构成综合护套；
所述半导电丁基胶缓冲带的厚度范围是0.25mm±0.05mm，重叠绕包的重叠率范围是47％～50％；
半导电缓冲阻水带的厚度范围是2.3mm±0.3mm，重叠绕包的重叠率范围是47％～50％；
铜丝屏蔽带的厚度范围是0.5mm±0.05mm，重叠绕包的重叠率是20％；铜丝屏蔽带上的镀锡铜丝的直径是0.20mm。
2.根据权利要求1所述的一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆，其特征在于：
所述半导电丁基胶缓冲带是在聚酯纤维织物带的一面涂覆半导电化合物，另一面涂覆半导电丁基橡胶构成，标称厚度是0.25mm，体积电阻率不大于104Ω.cm，宽度是80mm；
所述半导电缓冲阻水带标称厚度是2.3mm，体积电阻率不大于104Ω.cm，吸水膨胀速度不小于10mm/1st min，宽度是100mm；
铜丝屏蔽带的标称厚度是0.5mm，体积电阻率不大于1000Ω.cm，宽度是80mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆，其特征在于：
所述导体(1)是截面积为1000mm2及以上的铜导体，导体(1)的结构为五分割无中心单元绞合结构；
或者，导体(1)是截面积为800mm2及以下的铜导体，导体(1)是圆形绞合紧压结构。
4.根据权利要求1所述的一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆，其特征在于：
内屏蔽层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成，内屏蔽层的平均厚度为2.5mm；
中绝缘层是由交联聚乙烯材料挤包构成，中绝缘层的标称厚度为31.0mm；中绝缘层的绝缘偏芯度小于4％；
外屏蔽层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成，外屏蔽层的平均厚度为1.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆，其特征在于：所述铝护套是挤包或纵包构成，铝护套的厚度为2.9mm～3.3mm，铝护套是无缝联接结构或焊接联接结构。
6.根据权利要求1所述的一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆，其特征在于：所述沥青防腐蚀保护层的厚度为0.2mm～0.4mm。
7.根据权利要求1所述的一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆，其特征在于：所述内屏蔽层(2)、中绝缘层(3)和外屏蔽层(4)是三层共挤结构；所述高电性聚乙烯护套(8)和导电聚烯烃护套(9)是双层共挤结构。
8.根据权利要求1所述的一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆，其特征在于：
高电性聚乙烯护套(8)的标称厚度是6.0mm；构成高电性聚乙烯护套(8)的护套料是体积电阻率不小于1.0×1014Ω.cm、介电强度不小于26kV/mm的高电性聚乙烯护套料；
导电聚烯烃护套(9)的标称厚度不小于0.2mm；构成导电聚烯烃护套(9)的护套料是20℃体积电阻率不大于50Ω.cm、断裂伸长率不小于450％的半导电聚烯烃护套料。
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| CN202020806106.1U CN212434272U (zh) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | 一种基于综合缓冲层的500kV电力电缆 |
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| CN113567815A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-10-29 | 西安交通大学 | 监测电力设备局部放电的柔性压电超声传感系统 |
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- 2020-05-14 CN CN202020806106.1U patent/CN212434272U/zh active Active
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| CN113567815A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-10-29 | 西安交通大学 | 监测电力设备局部放电的柔性压电超声传感系统 |
| CN113567815B (zh) * | 2021-07-21 | 2023-03-21 | 西安交通大学 | 监测电力设备局部放电的柔性压电超声传感系统 |
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