CN214956117U - 一种适用于220kV输电的平滑铝护套电力电缆 - Google Patents

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一种适用于220kV输电的平滑铝护套电力电缆,电缆整体外径为110mm~140mm,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;在绝缘线芯外围绕包阻水缓冲的半导电屏蔽层;在半导电屏蔽层外纵包铝带并焊接和滚压缩径构成铝管;铝护套的厚度为2.4mm~2.8mm;铝管外涂覆热熔胶粘结层,热熔胶粘结层外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的标称厚度5.0mm;导电聚烯烃护套层的标称厚度不小于0.2mm;导体是圆形绞合紧压结构或者为五分割无中心单元绞合结构;内屏蔽层的平均厚度为2.0mm;中绝缘层标称厚度24.0mm;外屏蔽层平均厚度为1.5mm。

Description

一种适用于220kV输电的平滑铝护套电力电缆
技术领域
本实用新型涉及电缆技术领域,具体是一种适用于220kV输电的平滑铝护套电力电缆。
背景技术
现有技术中,我国输配电的电压标准主要包括220kV和110kV。二者的区别主要是我国的变电站内最高电压等级为变电站等级。220kV变电站站内的最高电压为220kV,110kV(配电)变电站站内最高电压为110kV。220kV电缆主要用于输电线路,给地区输送电能,通过220kV变电站降压并输送电能到110kV配电变电站。110kV电缆主要用于配电线路,110kV配电变电站分配电能到普通用户的10kV变压器。
现有技术中,220kV高压电缆的结构主要由导体、绝缘线芯、皱纹铝护套、非金属外护套组成。皱纹铝护套由于要把铝护套压制成正弦波形状,电缆外径必须做得很大,波峰、波谷之间存在一定的空隙,铝管与绝缘线芯的接触为线性点接触,在使用过程中易出现容性放电;且波纹铝套和绝缘线芯之间存在一定的空隙,高热阻系数空气结构的附加不利于电缆散热降低了电缆载流量,同时由于电缆整体结构不够紧凑,纵向阻水性能不尽人意的问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种电气、机械性能好,能满足各种环境要求,有较优异的电性能、阻水性能的一种适用于220kV输电的平滑铝护套电力电缆。
本实用新型的技术方案是:一种平滑铝护套结构的220kV电力电缆,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;
在绝缘线芯外围绕包阻水缓冲的半导电屏蔽层6;
在半导电屏蔽层外包裹铝管7并滚压缩径与阻水缓冲的半导电屏蔽层6紧密接触,平滑铝管外涂覆一层热熔胶,厚度0.1mm~0.2mm,热熔胶外依次包裹高电性型聚乙烯护套8和导电聚烯烃护套9;
高电性聚乙烯护套层可以是体积电阻率不小于1.0×1014Ω.cm的聚乙烯护套料或阻燃聚乙烯护套料,其标称厚度5.0mm。
导电聚烯烃护套层是体积电阻率不大于50Ω.cm、断裂伸长率不小于300%,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,其最小截面积为400mm2,结构为圆形绞合紧压结构,800mm2采用91根(1+6+12+18+24+30)单丝直径3.45mm,正规紧压绞合而成,导体最终外径34.0±0.1mm。
截面积为1000mm2及以上的铜导体,其最大截面积为2500mm2,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,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,每一层导体之间纵包一层厚度0.3mm绝缘皱纹纸带,导体最终外径63.0±0.5mm。
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2.0mm;
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24.0mm,最薄点厚度23.28mm(97%);
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,半导电屏蔽层是由两层半导电缓冲阻水带重叠绕包层构成,每层半导电缓冲阻水带重叠绕包的重叠率为47%~50%,每层半导电缓冲阻水带的平均厚度为2.0mm,标称宽度为100mm。绝缘线芯外围绕包阻水缓冲半导电屏蔽层,可以达到阻水、屏蔽及缓冲的三重作用。
进一步,所述铝管是纵包焊接构成,铝管(铝护套)的厚度为2.4mm~2.8mm。滚压缩径与阻水缓冲的半导电屏蔽层6紧密接触。
进一步,所述导体1外的内屏蔽层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和外导电聚烯烃护套9是双层共挤结构。
本实用新型是铝管滚压缩径工艺,缩小了铝管直径,大大减小电缆整体外径,降低电缆的重量,确保电气性能接触良好,解决了大长度220kV电缆的生产与运输问题,同时也解决了常规波纹铝管波峰与波谷空气间隙、线性点接触带来的电缆载流量下降、外径增大、阻水性能下降、容性放电引起铝管烧蚀甚至击穿等一系列问题。
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。
铝管采用纵包焊接的形式,并经过滚压缩径工艺,确保铝管与阻水缓冲的半导电屏蔽层(6)电气性能接触良好。这样能有效保证平滑铝结构的220kV电力电缆能稳定长时间运行。
本实用新型提供了一种电气、机械性能好,能满足多种使用环境的要求,有较优异的阻水性能、电性能的220kV电力电缆。成品电缆能通过2.5Uo(318kV),持续30min绝缘本体不击穿。本电缆降低了相同规格电缆的重量、减小了直径,提高了载流量、有效解决了由空气间隙引起的容性放电导致的铝管烧蚀甚至击穿等一系列问题,大大提高了电缆安全运行时间。本结构电缆确保了电气性能接触良好,解决了大长度220kV电缆的生产与运输问题,同时也解决了常规波纹铝管波峰与波谷空气间隙、线性点接触带来的电缆载流量下降、外径增大、阻水性能下降等问题。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中:1、铜导体,2、内屏蔽层,3、中绝缘层,4、外屏蔽层,5、绝缘线芯,6、半导电屏蔽层,7、铝管(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。
参考图1,一种适用于220kV输电的平滑铝护套电力电缆,所述输电电力电缆是220kV电缆。电缆整体外径为110mm~140mm,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;在绝缘线芯外围绕包阻水缓冲的半导电屏蔽层;
在半导电屏蔽层外纵包铝带并焊接和滚压缩径构成铝管;铝护套的厚度为2.4mm~2.8mm;
铝管外涂覆一层热熔胶粘结层,热熔胶粘结层外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的标称厚度5.0mm;导电聚烯烃护套层的标称厚度不小于0.2mm;
一种结构:导体是截面积为240mm2~800mm2的铜导体;导体是圆形绞合紧压结构;
另一种结构:导体的截面积为1000mm2~2500mm2的铜导体;导体的结构为五分割无中心单元绞合结构;
在两种结构的所涵盖范围之间的情形,即800~1000mm2截面积(不含两个端点值)的导体,可以采用圆形绞合紧压结构或五分割无中心单元绞合结构。
内屏蔽层的平均厚度为2.0mm;
中绝缘层标称厚度24.0mm,最薄点厚度是标称厚度的97%;
外屏蔽层平均厚度为1.5mm。
本例中:截面积为800mm2的导体是采用91根(1+6+12+18+24+30)直径3.45mm的铜单丝,正规紧压绞合而成。91根单丝分为自内而外的6层,每层的单丝数量分别是1、6、12、18、24和30根。导体最终外径34.0±0.1mm;
另一种结构:截面积为2500mm2的导体是采用5个扇形股块绞合而成,扇形股块中心角度72o;每个扇形股块由91根(1+6+12+18+24+30)直径2.86mm的铜单丝绞合构成。91根单丝分为自内而外的6层,每层的单丝数量分别是1、6、12、18、24和30根。相邻股块之间纵包一层厚度0.3mm绝缘皱纹纸带,导体最终外径63.0±0.5mm。
内屏蔽层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成;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%;外屏蔽层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成;内屏蔽层、中绝缘层和外屏蔽层是三层共挤结构。
半导电屏蔽层是由两层半导电缓冲阻水带重叠绕包层构成,每层半导电缓冲阻水带重叠绕包的重叠率为47%~50%,每层半导电缓冲阻水带的平均厚度为2.0mm,标称宽度为100mm。
热熔胶粘结层的厚度是0.1mm~0.2mm。
高电性聚乙烯护套层是体积电阻率不小于1.0×1014Ω.cm的聚乙烯护套料或阻燃聚乙烯护套料构成;导电聚烯烃护套层是由体积电阻率不大于50Ω.cm、断裂伸长率不小于300%的护套料构成;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。
本结构电缆的制造是在铜芯导体上以三层共挤、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。铜芯导体和三层绝缘层组成绝缘线芯。在绝缘线芯外围绕包阻水缓冲半导电屏蔽层。在半导电屏蔽层外围纵包焊接一层铝管并滚压缩径。铝管外围涂覆一层热熔胶。然后采用高电性聚乙烯护套和外导电聚烯烃护套双层共挤结构。
本例中:铝管滚压缩径工艺,大大减小电缆外径,降低电缆的重量,确保电气性能接触良好,解决了大长度220kV电缆的生产与运输问题,同时也解决了常规波纹铝管波峰与波谷空气间隙、线性点接触带来的电缆载流量下降、外径增大、阻水性能下降、容性放电引起铝管烧蚀甚至击穿等一系列问题。
本实用新型改进了220kV铝护套的结构,将通常用的纵包焊接轧纹结构改为滚轮缩径的平滑铝护套结构,使半导电缓冲屏蔽层与铝管完全接触使电场分布更加均匀,避免绝缘屏蔽表面由于空间气隙产生局部放电。由于皱纹金属护层纵包铝管外径大,且压纹形成波峰和波谷导致金属铝管内表面不平整,且存有较大内部空间气隙,使半导电缓冲屏蔽层外表面不可能与波纹金属护层内表面充分接触,这样就形成电气接触不良会造成电位差产生悬浮放电,对金属护套的放电会损伤绝缘引发故障。本实用新型改为平滑铝护套后就避免了这样一系列问题。
800mm2及以下截面铜导体采用圆形绞合紧压结构,1000mm2及以上截面铜导体采用五分割无中心单元绞合结构。
内屏蔽层选用半导电聚烯烃混合料,内屏蔽层平均厚度为2.0mm。
中绝缘层选用高压电缆用交联聚乙烯(XLPE)材料。中绝缘层厚度符合GB/T 18890标准规定要求,中绝缘层标称厚度24.0mm,最薄点厚度23.28mm(97%),绝缘偏芯度小于4%。
外屏蔽层选用半导电聚烯烃混合料,外屏蔽层平均厚度为1.5mm。
阻水缓冲半导电屏蔽层采用两层缓冲带重叠绕包结构,重叠率为47%~50%,每层带材的平均厚度为2.0mm,标称宽度为100mm。绕包后外径根据不同电缆规格,在95mm~125mm范围之内,设定为Dmm。铝管采用纵包焊接的形式,并经过滚压缩径工艺,厚度符合GB/T 18890标准规定要求,其纵包铝带厚度为2.4mm-2.8mm。滚压缩径后铝管内径为缓冲绕包后的外径Dmm减去0.5mm,即(D-0.5)mm。使半导电缓冲屏蔽层与铝管内表面完全充分紧密接触,外径在100mm~130mm之间。
外护套选用高电性型聚乙烯护套和外导电聚烯烃护套双层共挤结构,高电性聚乙烯护套层厚度符合GB/T 18890标准规定要求,外导电聚烯烃护套厚度不小于0.2mm。根据不同电缆规格,电缆整体外径为110mm~140mm。相同规格比常用的皱纹铝护套结构电缆外径平均减小20mm,此结构更加紧凑密实,有效减小了电缆外径、降低了材料损耗,实现了220kV电缆轻量化的设计,同时也使单盘电缆的最大长度增加15%。
经过检测,主要性能参数如下:
(1)局部放电试验指标:1.5U0(190kV)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(190kV,声明试验灵敏度小于2pC);
(2)绝缘结构尺寸:偏心度(tmax-tmin)/tmax≤3%,tmin≥0.98tn(tn:标称厚度;tmin、tmax任意同一截面最小厚度、最大厚度);
(3)绝缘热延伸试验:负载下最大伸长率≤75%(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/T 18890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1500kV,电缆不击穿,显著高于GB/T 18890标准要求;
(6)弯曲试验:用圆柱体直径10(D+d)+5%,高于GB/T 18890标准规定的25(D+d)+5%要求;
(7)内屏蔽层的电阻率不超过200Ω·m;
(8)成品电缆通过至少1m高度水柱的透水试验;
(9)内、外屏蔽层与中绝缘层界面上的突起物尺寸不超过0.06mm。
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 (6)

1.一种适用于220kV输电的平滑铝护套电力电缆,其特征在于:电缆整体外径为110mm~140mm,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);在绝缘线芯外围绕包阻水缓冲的半导电屏蔽层(6);
在半导电屏蔽层外纵包铝带并焊接和滚压缩径构成铝管(7);铝护套的厚度为2.4mm~2.8mm;
铝管外涂覆一层热熔胶粘结层,热熔胶粘结层外包裹高电性聚乙烯护套(8)和导电聚烯烃护套(9);高电性聚乙烯护套层的标称厚度是5.0mm;导电聚烯烃护套层的标称厚度不小于0.2mm;
导体(1)是截面积为240mm2~800mm2的铜导体;导体是圆形绞合紧压结构;
或者,导体(1)的截面积为1000mm2~2500mm2的铜导体;导体的结构为五分割无中心单元绞合结构;
内屏蔽层的平均厚度为2.0mm;
中绝缘层标称厚度是24.0mm,最薄点厚度是标称厚度的97%;
外屏蔽层平均厚度为1.5mm。
2.根据权利要求1所述的适用于220kV输电的平滑铝护套电力电缆,其特征在于:截面积为800mm2的导体是由91根直径是3.45mm的铜单丝正规紧压绞合而成,导体最终外径是34.0±0.1mm;
截面积为2500mm2的导体是由5个扇形股块绞合而成,扇形股块中心角度是72o;每个扇形股块由91根直径是2.86mm的铜单丝绞合构成,相邻股块之间纵包一层厚度是0.3mm的绝缘皱纹纸带,导体最终外径是63.0±0.5mm。
3.根据权利要求1所述的适用于220kV输电的平滑铝护套电力电缆,其特征在于:内屏蔽层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成;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%;外屏蔽层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成;内屏蔽层、中绝缘层和外屏蔽层是三层共挤结构。
4.根据权利要求1所述的适用于220kV输电的平滑铝护套电力电缆,其特征在于:半导电屏蔽层是由两层半导电缓冲阻水带重叠绕包层构成,每层半导电缓冲阻水带重叠绕包的重叠率为47%~50%,每层半导电缓冲阻水带的平均厚度为2.0mm,标称宽度为100mm。
5.根据权利要求1所述的适用于220kV输电的平滑铝护套电力电缆,其特征在于:热熔胶粘结层的厚度是0.1mm~0.2mm。
6.根据权利要求1所述的适用于220kV输电的平滑铝护套电力电缆,其特征在于:高电性聚乙烯护套层是体积电阻率不小于1.0×1014Ω.cm的聚乙烯护套料或阻燃聚乙烯护套料构成;导电聚烯烃护套层是由体积电阻率不大于50Ω.cm、断裂伸长率不小于300%的护套料构成;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。
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