CN218730092U - 国网电力系统用高性能中压电力电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力电缆技术领域，具体而言涉及国网电力系统用高性能中压电力电缆，包括：多根两两相切并绞合的导体线芯；填充层，填充在所述导体线芯之间形成的缝隙中，并被第一阻水带绕包固型呈圆形截面；聚乙烯隔离套，挤包在所述第一阻水带的外壁；铠装层，包覆在所述聚乙烯隔离套的外壁；钢带疏绕层，绕包在所述铠装层的外壁。采用了梯形导体绞合形成导芯，提高了缆芯的填充系数，通过在形成的环形导体之间增加半导电阻水层，进一步的增加纵向阻水效果，满足电缆敷设环境有水的存在，电缆可能局部或整体浸泡在水中，提供电缆的安全可靠性。同时，梯形导体的绞合有利于使导体的外壁圆整，实现绝缘挤出的偏心度控制在8％以内。

Description

国网电力系统用高性能中压电力电缆

技术领域

本实用新型涉及电力电缆技术领域，具体而言涉及中压电力电缆。

背景技术

随着国家电网的高质量发展，对其重要的配套产品电力电缆，尤其是城市电网扩容改造所需要的大量的中压电力电缆的质量指标提出了更高的要求，中压电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线，这些技术质量指标明显要求高于国家标准，以确保电缆具有更高的可靠性和使用寿命。为满足这些更高的技术指标，必须在电缆的结构设计、工艺上进行创新和改进。

实用新型内容

根据本实用新型目的的第一方面，提出一种国网电力系统用高性能中压电力电缆，包括：

多根两两相切并绞合的导体线芯；

填充层，填充在所述导体线芯之间形成的缝隙中，并被第一阻水带绕包固型呈圆形截面；

聚乙烯隔离套，挤包在所述第一阻水带的外壁；

铠装层，包覆在所述聚乙烯隔离套的外壁；

钢带疏绕层，绕包在所述铠装层的外壁；

第二阻水带，绕包在所述钢带疏绕层的外壁；

外护套，挤包在所述第二阻水带的外壁；

其中，所述导体线芯包括导体芯，所述导体芯包括一根圆形截面的导体和多层环套分布的环形截面的导体，每两层导体之间设有半导体阻水层，使所述导体芯的填充系数大于97％。

优选的，所述导体芯包括第一层导体、第二层导体和第三层导体，其中，第一层导体为截面为圆形的铜导线，所述第二层导体包括呈中心对称分布的多根第一梯形铜导体，其中，所述第一梯形铜导体的上底和下底为弧形，所述第二层导体包括呈中心对称分布的多根第二梯形铜导体，所述第二梯形铜导体的上底和下底为弧形。

优选的，所述半导体阻水层包括半导电聚酯纤维层、吸水树脂层和半导电蓬松棉层。

优选的，所述导体线芯还包括：

挤包在所述导体芯外壁的绝缘层；

铜丝屏蔽层，绕包在所述绝缘层外壁；

铜带屏蔽层，绕包在所述铜丝屏蔽层的外壁。

优选的，所述绝缘层包括三层共挤形成的导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层和绝缘屏蔽层。

优选的，所述铜带屏蔽层中铜带的厚度为0.1mm或0.12mm，所述铜带的宽度为30-45mm。

优选的，所述铜丝屏蔽层中铜丝的直径大于0.15mm，所述铜丝屏蔽层和铜带屏蔽层的截面面积为35-70mm²。

优选的，所述铠装层包括疏绕在所述聚乙烯隔离套的多根铠装钢丝，在多根钢丝之间对称间隔的设置多根铠装铜丝，所述铠装铜丝和铠装钢丝的直径相同。

优选的，所述填充层包括阻水绳，所述第一阻水带包括聚异丁烯阻水带，所述第二阻水带包括铝塑复合带或铜塑复合带。

优选的，所述外护套包括聚氯乙烯护套。

与现有技术相比，本实用新型的国网电力系统用高性能优质标准的中压电力电缆，旨在逐步以取代普通国标的交联聚乙烯绝缘中压电缆，满足国家电力系统的高质量电网的建设和改造要求，其显著优点在于：

采用了梯形导体绞合形成导芯，提高了缆芯的填充系数，通过在形成的环形导体之间增加半导电阻水层，进一步的增加纵向阻水效果，满足电缆敷设环境有水的存在，电缆可能局部或整体浸泡在水中，提供电缆的安全可靠性。同时，梯形导体的绞合有利于使导体的外壁圆整，实现绝缘挤出的偏心度控制在8％以内，另外通过屏蔽层和铠装层的设计，增加电缆的短路电流的承载能力，确保电缆长期安全运行。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。

图1是本实用新型所示的国网电力系统用高性能中压电力电缆的截面结构示意图。

图2是本实用新型所示的导体线芯的截面结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

结合图1、2所示实施例的国网电力系统用高性能中压电力电缆，包括缆芯、聚乙烯隔离套4、铠装层5、钢带疏绕层6、第二阻水带7和外护套8。其中的缆芯设计成填充系数大于97％，以达到更好的纵向阻水效果。

具体的，缆芯包括多根两两相切并绞合的导体线芯1，以图1所示的三根两两相切并绞合的导体线芯1为例，填充层2填充在导体线芯1之间形成的缝隙中，并被第一阻水带3绕包固型呈圆形截面。

其中的填充层2包括阻水绳，第一阻水带3包括聚异丁烯阻水带，进一步的提高缆芯的阻水能力。

其中，导体线芯1包括导体芯11，导体芯11由一根圆形截面的导体和多层环套分布的环形截面的导体构成，其中每两层导体之间设有半导体阻水层，使导体芯11的填充系数大于97％，并具有较佳的纵向阻水能力。

结合图2所示，在可选的实施例中，导体芯11包括第一层导体111、第二层导体112和第三层导体113，其中，第一层导体111为截面为圆形的铜导线，第二层导体112包括呈中心对称分布的多根第一梯形铜导体，其中，第一梯形铜导体的上底和下底为弧形，第二层导体112包括呈中心对称分布的多根第二梯形铜导体，第二梯形铜导体的上底和下底为弧形。

可以理解的，上述的梯形铜导体是截面类似梯形的形状，两个斜边是直边，而上下两个底边适应性的做成弧形，以保证在绞合时的内外层可以相互紧密嵌合。

如此，通过梯形导体的绞合形成环形截面的导体，并确保导体铜单线之间能够紧密结合为一个整体，基本没有缝隙，导体的填充系数由圆形铜单线的90％提升到97％，能够有效阻止水汽沿电缆导体进行纵向传播，起到很好的纵向阻水作用。

进一步的，导体的每一层单线表面都设置一层半导电阻水层，通过铜单线的绞合，与导体紧密结合为一个整体，能够进一步阻止水汽的传播，使导体的填充系数进一步提升。

可选的，半导体阻水层包括半导电聚酯纤维层、吸水树脂层和半导电蓬松棉层。如此，当吸水树脂层吸水后，发生微膨胀，使导体芯结构更加致密，阻止水汽的纵向传播。

另外，通过这种导体芯11结构，使导体芯11的外观非常紧密圆整，形成了接近“光滑圆柱体”，与传统的紧压圆形导体相比，避免的导体单线之间的缝隙，能够有效的防止内屏蔽挤出生产时，嵌入单丝之间的缝隙，能够有效均化电场，避免尖端放电，保证电缆的局部发电量优于5PC的要求。

进一步的，由于采用了梯型线导体，确保了表面单丝紧密无缝隙，形成一个光滑的圆柱体，有效改善了因导体屏蔽内陷而造成绝缘内陷导致绝缘偏心度不达标。

优选的，通过紧缩模芯，由原来的模芯比导体之间的放大由1mm，紧缩到0.5mm，有效防止了导体在生产过程中可能的游动，而造成偏心度不达标。在生产线的尾配置由搓线器，实现电缆生产时，缓慢的转动线芯，防止绝缘挤出后在熔融的状态下由于流动造成下垂，导致绝缘偏心度过大。如此，保证电缆绝缘的偏心度水平稳定控制在8％以内。

进一步的，导体线芯1还包括三层共挤在导体芯11外壁的绝缘层，绕包在绝缘层外壁的铜丝屏蔽层13，绕包在铜丝屏蔽层13外壁的铜带屏蔽层14。

可选的，绝缘层采用导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层和绝缘屏蔽层三层共挤形成。

优选的，本申请通过对绝缘层的挤出温度控制提升绝缘层的热延伸性能，具体的，通过提高各区交联管道的加热温度，来确保线芯在同样的加热时间内，绝缘的交联度得到较大的提升，确保绝缘的热延伸达到所要求的水平。

常规电缆交联管道加热区温度一区：330、二区280、三区315、四区300、五区295、六区280、七区260，在本实施例中，各区温度提升30℃左右。其次，适当增加交联聚乙烯绝缘料的过氧化物交联剂的比例，来提高绝缘的交联度，进而提升绝缘的热延伸。

进一步的，铜带屏蔽层14中铜带的厚度为0.1mm或0.12mm，铜带的宽度为30-45mm。

由于铜带的截面仅有5.4mm²左右，短路通载能力有限。优选的，铜丝屏蔽层13中铜丝的直径大于0.15mm，使铜丝屏蔽层13和铜带屏蔽层14的截面面积达到35-70mm²。如此，短路电流的承载能力得到大大提高。

进一步的，第一阻水带3的外壁挤包聚乙烯隔离套4，铠装层5包覆在聚乙烯隔离套4的外壁；钢带疏绕层6绕包在铠装层5的外壁，第二阻水带7绕包在钢带疏绕层6的外壁，外护套8挤包在第二阻水带7的外壁。

优选的，铠装层5包括疏绕在聚乙烯隔离套4的多根铠装钢丝，在多根钢丝之间对称间隔的设置多根铠装铜丝，铠装铜丝和铠装钢丝的直径相同。

如此，通过在铠装钢丝之间对称间隔的加入铠装铜丝，不但起到阻断电缆运行时的磁力线，减小铠装层的涡流损耗，同时由于铜丝的加入，提升铠装层的通载能力。

可选的，第二阻水带7包括铝塑复合带或铜塑复合带。铝塑复合带或铜塑复合带具有较佳的径向阻水性能。

优选的，外护套8包括聚氯乙烯护套。聚氯乙烯护套具有较好的机械性能，对线缆内部结构进行更好的保护。

经测试，本申请所示的电缆主要技术指标如下：

a.电缆额定电压3.6/6kV～26/35kV；

b.电缆导体长期允许的最高工作温度90℃；

c.电缆短路时(最长持续时间不超过5s)导体最高温度不大于250℃；

d.导体的20℃直流电阻符合GB/T3956-2008规定的要求。

e.电气绝缘性能：

(1)绝缘电阻常数Ki：90℃时不小于3.67MΩ·km；

(2)工频电压试验：3.5Uo的工频电压下5分钟，电缆不击穿；

(3)电缆优异的电气绝缘性能，满足试验灵敏度应为5pC或更优，在1.73U0下，应无任何由被试电缆产生的超过声明试验灵敏度的可检测到的放电，国标为满足试验灵敏度应为5pC。

f.防水、防潮试验：电缆浸水72小时，去除绝缘外面的复合层后用肉眼观察，绝缘层表面是干燥的。同时通过标准规定的纵向防水试验。

g.绝缘偏心度≯8％，国标≯于15％，绝缘最薄点厚度≮标称厚度的95％mm。

h.绝缘微孔杂质无大于0.05mm的微孔，无大于0.125mm的不透明杂质。

i.绝缘热延伸控制水平，负载下最大伸长率≤100％，冷却后最大永久伸长率≤10％。

结合以上实施例，本实用新型的优点在于，采用了梯形导体绞合形成导芯，提高了缆芯的填充系数，通过在形成的环形导体之间增加半导电阻水层，进一步的增加纵向阻水效果，满足电缆敷设环境有水的存在，电缆可能局部或整体浸泡在水中，提供电缆的安全可靠性。同时，梯形导体的绞合有利于使导体的外壁圆整，实现绝缘挤出的偏心度控制在8％以内，另外通过屏蔽层和铠装层的设计，增加电缆的短路电流的承载能力，确保电缆长期安全运行。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种国网电力系统用高性能中压电力电缆，其特征在于，包括：

多根两两相切并绞合的导体线芯（1）；

填充层（2），填充在所述导体线芯（1）之间形成的缝隙中，并被第一阻水带（3）绕包固型呈圆形截面；

聚乙烯隔离套（4），挤包在所述第一阻水带（3）的外壁；

铠装层（5），包覆在所述聚乙烯隔离套（4）的外壁；

钢带疏绕层（6），绕包在所述铠装层（5）的外壁；

第二阻水带（7），绕包在所述钢带疏绕层（6）的外壁；

外护套（8），挤包在所述第二阻水带（7）的外壁；

其中，所述导体线芯（1）包括导体芯（11），所述导体芯（11）包括一根圆形截面的导体和多层环套分布的环形截面的导体，每两层导体之间设有半导体阻水层，使所述导体芯（11）的填充系数大于97%。

2.根据权利要求1所述的国网电力系统用高性能中压电力电缆，其特征在于，所述导体芯（11）包括第一层导体（111）、第二层导体（112）和第三层导体（113），其中，第一层导体（111）为截面为圆形的铜导线，所述第二层导体（112）包括呈中心对称分布的多根第一梯形铜导体，其中，所述第一梯形铜导体的上底和下底为弧形，所述第二层导体（112）包括呈中心对称分布的多根第二梯形铜导体，所述第二梯形铜导体的上底和下底为弧形。

3.根据权利要求2所述的国网电力系统用高性能中压电力电缆，其特征在于，所述半导体阻水层包括半导电聚酯纤维层、吸水树脂层和半导电蓬松棉层。

4.根据权利要求1所述的国网电力系统用高性能中压电力电缆，其特征在于，所述导体线芯（1）还包括：

挤包在所述导体芯（11）外壁的绝缘层；

铜丝屏蔽层（13），绕包在所述绝缘层外壁；

铜带屏蔽层（14），绕包在所述铜丝屏蔽层（13）的外壁。

5.根据权利要求4所述的国网电力系统用高性能中压电力电缆，其特征在于，所述绝缘层包括三层共挤形成的导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层和绝缘屏蔽层。

6.根据权利要求4所述的国网电力系统用高性能中压电力电缆，其特征在于，所述铜带屏蔽层（14）中铜带的厚度为0.1mm或0.12mm，所述铜带的宽度为30-45mm。

7.根据权利要求4所述的国网电力系统用高性能中压电力电缆，其特征在于，所述铜丝屏蔽层（13）中铜丝的直径大于0.15mm，所述铜丝屏蔽层（13）和铜带屏蔽层（14）的截面面积为35-70mm²。

8.根据权利要求1所述的国网电力系统用高性能中压电力电缆，其特征在于，所述铠装层（5）包括疏绕在所述聚乙烯隔离套（4）的多根铠装钢丝，在多根钢丝之间对称间隔的设置多根铠装铜丝，所述铠装铜丝和铠装钢丝的直径相同。

9.根据权利要求1所述的国网电力系统用高性能中压电力电缆，其特征在于，所述填充层（2）包括阻水绳，所述第一阻水带（3）包括聚异丁烯阻水带，所述第二阻水带（7）包括铝塑复合带或铜塑复合带。

10.根据权利要求1所述的国网电力系统用高性能中压电力电缆，其特征在于，所述外护套（8）包括聚氯乙烯护套。

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