專利名稱：繞組用電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力傳輸技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于變壓器、電抗器、電機(jī)等電氣設(shè)備的繞組用電纜。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)電力變壓器的繞組一般采用矩形截面導(dǎo)線，這種導(dǎo)線形狀使電場(chǎng)分布不均勻，并且由于導(dǎo)線處在變壓器油中，其設(shè)計(jì)、制造均趨于復(fù)雜，同時(shí)由于變壓器油的滲漏，且其易燃、易爆性，帶來工作的安全隱患，滲漏同時(shí)還造成環(huán)境污染。
常規(guī)高壓電力傳輸用交聯(lián)電纜，其絕緣線芯包含導(dǎo)電線芯、內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、絕緣層、外半導(dǎo)電屏蔽層四部分，在其外面加裝護(hù)層就可以實(shí)現(xiàn)電力傳輸?shù)淖饔谩?0世紀(jì)九十年代后期，ABB公司開始著手研究將高壓電力傳輸用交聯(lián)絕緣線芯直接作為變壓器、電抗器、電機(jī)等繞組使用，但是直接將交聯(lián)絕緣線芯用于繞組時(shí)，由于在強(qiáng)磁場(chǎng)中繞組的渦流損耗很大，同時(shí)導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生大量的熱，加速了絕緣體的老化，減少繞組電纜的壽命，從而縮短了變壓器、電抗器、電機(jī)等的使用壽命。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有的高壓電力傳輸用交聯(lián)電纜用于繞組電纜所存在的不足，提供一種能夠長(zhǎng)期安全穩(wěn)定的工作在強(qiáng)磁場(chǎng)中、渦流損耗小的繞組用電纜。
解決本實(shí)用新型技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該繞組用電纜從內(nèi)向外依次包括有第一導(dǎo)電線芯、第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、第一絕緣層、第一外半導(dǎo)電屏蔽層，所述第一導(dǎo)電線芯由多根不同材質(zhì)的單導(dǎo)線絞合而成，呈同心層排列，即第一導(dǎo)電線芯中間有中央導(dǎo)線，中央導(dǎo)線外環(huán)繞多層單導(dǎo)線，內(nèi)層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率比外層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率低。由于繞組電纜的導(dǎo)電線芯在強(qiáng)磁場(chǎng)表現(xiàn)出集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)電線芯中傳輸?shù)碾娏鲿?huì)表現(xiàn)出靠近導(dǎo)電線芯的周邊其電流密度更大的現(xiàn)象，為此在導(dǎo)電線芯的設(shè)計(jì)中使外層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率比內(nèi)層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率高，從而提高材料的利用率，也就是說，要求內(nèi)層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率比外層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率低。所述第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、第一絕緣層、第一外半導(dǎo)電屏蔽層具有相同的熱特性，便于繞組用電纜的絕緣加工。
優(yōu)選的是，所述第一導(dǎo)電線芯的各單導(dǎo)線層之間還可以有層間絕緣體。層間絕緣體可使各單線層之間相互隔離，減小繞組用電纜的渦流損耗，能承受10伏以上的交流電壓。層間絕緣體緊密包覆于各單導(dǎo)線層外部，其可采用低密度聚乙烯LDPE、高密度聚乙烯HDPE、聚丙烯PP、聚丁烯PB、聚甲基戊烯PMP、交聯(lián)聚乙烯XLPE或乙丙橡膠EPR制成。
第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、第一絕緣層、第一外半導(dǎo)電屏蔽層中的絕緣材料可采用低密度聚乙烯LDPE、高密度聚乙烯HDPE、聚丙烯PP、聚丁烯PB、聚甲基戊烯PMP、交聯(lián)聚乙烯XLPE或乙丙橡膠EPR制成。
第一導(dǎo)電線芯呈同心層排列，即第一導(dǎo)電線芯中間有中央導(dǎo)線，中央導(dǎo)線外環(huán)繞多層單導(dǎo)線，各層中單導(dǎo)線的數(shù)目從內(nèi)向外逐層遞增，這種結(jié)構(gòu)屬于繞組用電纜導(dǎo)體的最佳模式，其作為變壓器、電機(jī)、電抗器的繞組時(shí)渦流損耗最小。
優(yōu)選的是，第一外半導(dǎo)電屏蔽層外部從內(nèi)向外依次環(huán)繞有第二導(dǎo)電線芯、第二半導(dǎo)電屏蔽層、第二絕緣層、第二外半導(dǎo)電屏蔽層。此時(shí)，第一導(dǎo)電線芯、第一半導(dǎo)電屏蔽層、第一絕緣層、第一外半導(dǎo)電屏蔽層將作為變壓器、電機(jī)、電抗器的高壓繞組，而第二導(dǎo)電線芯、第二半導(dǎo)電屏蔽層、第二絕緣層、第二外半導(dǎo)電屏蔽層就可以直接作為變壓器、電機(jī)、電抗器的繞組的低壓繞組直接使用，使變壓器、電機(jī)、電抗器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。
本實(shí)用新型中，第一導(dǎo)電線芯的截面積范圍可為25-3000mm2。
第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層的電阻率范圍為1-100kΩ.cm，第一外半導(dǎo)電屏蔽層的電阻率范圍為10-500Ω.cm，優(yōu)選10-100.cm。
第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、第一絕緣層、第一外半導(dǎo)電屏蔽層具有相同的彈性模量E，為了便于繞組電纜的絕緣擠出和彎曲，同時(shí)防止各層之間由于內(nèi)部機(jī)械力的作用而相互剝離，要求彈性模量E≤500Mpa，優(yōu)選E≤200Mpa。
本實(shí)用新型由于導(dǎo)電線芯是由不同材質(zhì)的銅、鋁或合金材料組合而成，因此可以有效減弱導(dǎo)電線芯在外界磁場(chǎng)影響下的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)因素，減少了導(dǎo)體處于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下的渦流損耗，提高了產(chǎn)品的性能，具有高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也降低了制造成本。
本實(shí)用新型根據(jù)現(xiàn)有高壓交聯(lián)電纜生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力可生產(chǎn)電壓范圍為10kV-800kV的電纜，因此可傳輸10kv-800kV的高電壓，其既可用于電力傳輸，也可用于變壓器、電抗器、電機(jī)等繞組。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖圖中1-第一導(dǎo)電線芯 2-第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層 3-第一絕緣層 4-第一外半導(dǎo)電屏蔽層 5-層間絕緣體 6-第二導(dǎo)電線芯 7-第二內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層 8-第二絕緣層 9-第二外半導(dǎo)電屏蔽層具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型從內(nèi)向外依次包括第一導(dǎo)電線芯1、第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2、第一絕緣層3、第一外半導(dǎo)電屏蔽層4，第一導(dǎo)電線芯1由多根不同材質(zhì)(如銅、鋁、合金材料)的單導(dǎo)線絞合而成，呈同心層排列，即第一導(dǎo)電線芯1中間有中央導(dǎo)線，中央導(dǎo)線外環(huán)繞多層單導(dǎo)線，內(nèi)層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率比外層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率低。
所述第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2、第一絕緣層3、第一外半導(dǎo)電屏蔽層4具有相同的熱特性。第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2、第一絕緣層3、第一外半導(dǎo)電屏蔽層4中的固態(tài)絕緣體系中的絕緣材料可采用LDPE(低密度聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PB(聚丁烯)、PMP(聚甲基戊烯)、XLPE(交聯(lián)聚乙烯)、EPR(乙丙橡膠)等高分子材料或硅橡膠類的熱塑性材料通過共擠擠壓的方式形成。其中，第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2的電阻率范圍為1-100kΩ.cm，第一外半導(dǎo)電屏蔽層4的電阻率范圍為10-500Ω.cm，優(yōu)選10-100Ω.cm。第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2和第一外半導(dǎo)電屏蔽層4的電阻率可通過改變基礎(chǔ)聚合物的類型和改變碳黑的類型和比例來確定。第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2、第一絕緣層3、第一外半導(dǎo)電屏蔽層4具有相同的彈性模量E，E≤500Mpa，優(yōu)選E≤200Mpa。
第一導(dǎo)電線芯1的各單導(dǎo)線層之間還可有層間絕緣體5。層間絕緣體5采用聚合物絕緣塑料如LDPE(低密度聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PB(聚丁烯)、PMP(聚甲基戊烯)、XLPE(交聯(lián)聚乙烯)或EPR(乙丙橡膠)等，通過擠包或繞包的聚合物絕緣塑料的帶材、電力電纜紙等來實(shí)現(xiàn)第一導(dǎo)電線芯1各單導(dǎo)線層之間的相互絕緣，同時(shí)其緊密包覆在單導(dǎo)線層的外部。層間絕緣體5至少能夠承受10伏以上的交流電壓，并且在一定的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，保證第一導(dǎo)電線芯1的各單線層之間不能相互導(dǎo)通。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)敘述。
以下為本實(shí)用新型的非限定性實(shí)施例。
實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例從內(nèi)向外依次包括第一導(dǎo)電線芯1、第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2、第一絕緣層3、第一外半導(dǎo)電屏蔽層4，第一導(dǎo)電線芯1由多根銅、鋁線或合金材料的單導(dǎo)線絞合而成，其內(nèi)層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率比外層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率低。
第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2、第一絕緣層3、第一外半導(dǎo)電屏蔽層4具有相同的熱特性。第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2、第一絕緣層3、第一外半導(dǎo)電屏蔽層4具有相同的彈性模量E，E為200Mpa。
本實(shí)施例中，第一導(dǎo)電線芯1呈同心層排列，即第一導(dǎo)電線芯1中間有中央導(dǎo)線，中央導(dǎo)線由鋁質(zhì)材料制成，中央導(dǎo)線外環(huán)繞多層單導(dǎo)線，其內(nèi)層單導(dǎo)線由鋁質(zhì)材料制成，外層單線由銅質(zhì)材料制成，各單導(dǎo)線層中單導(dǎo)線的數(shù)目從內(nèi)層向外層逐層遞增。
實(shí)施例2如圖2所示，本實(shí)施例除了第一導(dǎo)電線芯1的各單線層之間都分別有層間絕緣體5外，其余結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的相同。
本實(shí)施例中，層間絕緣體5緊密包覆在第一導(dǎo)電線芯1的各單導(dǎo)線層外部。層間絕緣體5采用電力電纜紙通過繞包實(shí)現(xiàn)第一導(dǎo)電線芯1各單導(dǎo)線層之間的相互絕緣。
實(shí)施例3如圖3所示，本實(shí)施例中，本實(shí)用新型從內(nèi)向外依次包括有第一導(dǎo)電線芯1、第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2、第一絕緣層3、第一外半導(dǎo)電屏蔽層4、第二導(dǎo)電線芯6、第二半導(dǎo)電屏蔽層7、第二絕緣層8、第二外半導(dǎo)電屏蔽層9。
其中，第一導(dǎo)電線芯1呈同心層排列，即第一導(dǎo)電線芯1中間有中央導(dǎo)線，中央導(dǎo)線由鋁材制成，中央導(dǎo)線外環(huán)繞兩層鋁質(zhì)單導(dǎo)線層，鋁質(zhì)單導(dǎo)線外環(huán)繞一層銅質(zhì)單導(dǎo)線層，各單導(dǎo)線層中單導(dǎo)線的數(shù)目從內(nèi)層向外層以6的倍數(shù)逐層遞增。
第二導(dǎo)電線芯6由銅質(zhì)或鋁質(zhì)材料制成。
本實(shí)施例中，第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2、第一絕緣層3、第一外半導(dǎo)電屏蔽層4具有相同的熱特性。第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2、第一絕緣層3、第一外半導(dǎo)電屏蔽層4具有相同的彈性模量E，E為200Mpa。
實(shí)施例4如圖4所示，本實(shí)施例除了第一導(dǎo)電線芯1的各單線層之間都分別有層間絕緣體5外，其余結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3的相同。
本實(shí)施例中，層間絕緣體5緊密包覆在第一導(dǎo)電線芯1各單導(dǎo)線層的外部。層間絕緣體5采用聚酯帶通過繞包實(shí)現(xiàn)第一導(dǎo)電線芯1各單導(dǎo)線層之間的相互絕緣。
權(quán)利要求1.一種繞組用電纜，其特征在于該繞組用電纜從內(nèi)向外依次包括有第一導(dǎo)電線芯(1)、第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(2)、第一絕緣層(3)、第一外半導(dǎo)電屏蔽層(4)，所述第一導(dǎo)電線芯(1)由多根不同材質(zhì)的單導(dǎo)線絞合而成，呈同心層排列，即第一導(dǎo)電線芯中間有中央導(dǎo)線，中央導(dǎo)線外環(huán)繞多層單導(dǎo)線，內(nèi)層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率比外層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繞組用電纜，其特征在于所述第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(2)、第一絕緣層(3)、第一外半導(dǎo)電屏蔽層(4)具有相同的熱特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繞組用電纜，其特征在于第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(2)、第一絕緣層(3)、第一外半導(dǎo)電屏蔽層(4)中的絕緣材料采用低密度聚乙烯LDPE、高密度聚乙烯HDPE、聚丙烯PP、聚丁烯PB、聚甲基戊烯PMP、交聯(lián)聚乙烯XLPE或乙丙橡膠EPR制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繞組用電纜，其特征在于第一外半導(dǎo)電屏蔽層(4)外部從內(nèi)向外依次環(huán)繞有第二導(dǎo)電線芯(6)、第二半導(dǎo)電屏蔽層(7)、第二絕緣層(8)、第二外半導(dǎo)電屏蔽層(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的繞組用電纜，其特征在于第一導(dǎo)電線芯(1)的各單導(dǎo)線層之間有層間絕緣體(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的繞組用電纜，其特征在于所述層間絕緣體(5)緊密包覆于各單導(dǎo)線層外部，層間絕緣體采用低密度聚乙烯LDPE、高密度聚乙烯HDPE、聚丙烯PP、聚丁烯PB、聚甲基戊烯PMP、交聯(lián)聚乙烯XLPE或乙丙橡膠EPR制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的繞組用電纜，其特征在于第一導(dǎo)電線芯(1)的截面積范圍為25-3000mm2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的繞組用電纜，其特征在于第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(2)的電阻率范圍為1-100kΩ.cm，第一外半導(dǎo)電屏蔽層(4)的電阻率范圍為10-500Ω.cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的繞組用電纜，其特征在于第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(2)、第一絕緣層(3)、第一外半導(dǎo)電屏蔽層(4)具有相同的彈性模量E，E≤500Mpa。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于變壓器、電抗器、電機(jī)等電氣設(shè)備的繞組用電纜。該繞組用電纜從內(nèi)向外依次包括有第一導(dǎo)電線芯、第一內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、第一絕緣層、第一外半導(dǎo)電屏蔽層，所述第一導(dǎo)電線芯由多根不同材質(zhì)的單導(dǎo)線絞合而成，呈同心層排列，即第一導(dǎo)電線芯中間有中央導(dǎo)線，中央導(dǎo)線外環(huán)繞多層單導(dǎo)線，內(nèi)層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率比外層單導(dǎo)線的導(dǎo)電率低。本實(shí)用新型能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作在強(qiáng)磁場(chǎng)中、其渦流損耗小，具有高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01B7/02GK2857163SQ20052013054
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者劉堅(jiān)棟, 馮國(guó)興 申請(qǐng)人:特變電工股份有限公司