專利名稱：帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力傳輸領(lǐng)域，具體涉及一種高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電 力電纜。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對(duì)電能的依賴程度越來越高，對(duì)電能 的需求量越來越大。但世界上絕大多數(shù)國家都存在著一次能源與生產(chǎn)力分布不 均衡的問題，因此，建設(shè)大容量、遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)已得到各國政府的高度重視。 為減小遠(yuǎn)距離輸電過程中的線路損耗，需采用高壓輸電技術(shù)。國際上高壓輸電
技術(shù)經(jīng)歷了從高壓(35~220 KV)向超高壓(500~1000 KV)、特高壓(大于1000 KV)發(fā)展的歷程。伴隨著高壓輸電技術(shù)的發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)的重要組成部分一電力 電纜提出了越來越高的要求，必須經(jīng)受得住高壓、超高壓的考驗(yàn)。20世紀(jì)70 年代末交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜開始應(yīng)用于高壓電網(wǎng)。由于交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜具 有電氣性能好、傳輸容量大(長期工作溫度可達(dá)9(TC)、重量輕、可高落差或 垂直敷設(shè)、安裝和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，其在高壓、超高壓電纜領(lǐng)域所占份額迅速 增大，尤其在高壓領(lǐng)域，有逐漸取代其它類型電纜的趨勢(shì)。目前，國際上220 KV及以下電壓等級(jí)高壓電纜主要采用交聯(lián)聚乙烯絕緣，500 KV級(jí)交聯(lián)聚乙 烯絕緣電纜也己應(yīng)用于超高壓線路中。
長期運(yùn)行和使用經(jīng)驗(yàn)表明，電樹枝老化和水樹枝老化是導(dǎo)致高壓電纜交聯(lián) 聚乙烯絕緣性能劣化直至破壞的主要因素之一。水樹枝產(chǎn)生的根源在于水分侵 入交聯(lián)聚乙烯絕緣層，這個(gè)問題可以通過在電纜絕緣外包覆縱向和徑向阻水層 對(duì)其加以抑制。電樹枝產(chǎn)生的根源主要包括四個(gè)方面絕緣層內(nèi)部的氣隙、雜 質(zhì)、屏蔽層缺陷和電極發(fā)射電子?，F(xiàn)有的電纜生產(chǎn)中主要采取以下措施抑制高 壓電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣層中電樹枝的形成與發(fā)展(l)采用半導(dǎo)電屏蔽，減少 導(dǎo)致電場(chǎng)集中的缺陷；(2)采用超凈絕緣料；(3)采用多層共擠技術(shù)和干式交 聯(lián)工藝，進(jìn)行封閉式生產(chǎn)，防止雜質(zhì)的引入和水分污染；(4)減小氣隙數(shù)目和 尺寸；(5)在電纜絕緣內(nèi)擠包防發(fā)射屏，吸附電極發(fā)射電子；(6)在電纜絕緣中添加電壓穩(wěn)定劑，減少電極注入電子的能量。但實(shí)踐證明，采取這些措施仍 然無法保證完全消除高壓電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣層中電樹枝的形成與發(fā)展，高壓 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜運(yùn)行過程中存在不同程度的樹枝化放電，導(dǎo)致其絕緣性能 下降，也時(shí)有因電樹枝放電導(dǎo)致的高壓電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣層擊穿事故發(fā)生。 因此，抑制高壓電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣層中的電樹枝的形成與發(fā)展一直是國內(nèi)外 學(xué)者和電纜生產(chǎn)、使用部門普遍關(guān)注的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決已有的高壓、超高壓電力電纜因電樹枝生成導(dǎo)致 交聯(lián)聚乙烯絕緣性能劣化進(jìn)而破壞的問題，從而提供一種具有良好的抑制電樹 枝生成能力的帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜。
帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，它包括線芯、 內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、交聯(lián)聚乙烯絕緣層、外半導(dǎo)電屏蔽層、第一緩沖層、金屬護(hù) 套、防腐層、非金屬外護(hù)套和導(dǎo)電涂層，線芯的外側(cè)按從內(nèi)向外的順序依次包 覆內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層、交聯(lián)聚乙烯絕緣層、外半導(dǎo)電屏蔽層、第一緩沖層、金屬 護(hù)套、防腐層、非金屬外護(hù)套和導(dǎo)電涂層，它還包括內(nèi)非線性屏蔽層和外非線 性屏蔽層，所述內(nèi)非線性屏蔽層擠壓包覆在內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層和交聯(lián)聚乙烯絕緣 層之間，并將內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層和交聯(lián)聚乙烯絕緣層隔開，外非線性屏蔽層擠壓 包覆在交聯(lián)聚乙烯絕緣層和外半導(dǎo)電屏蔽層之間，并將交聯(lián)聚乙烯絕緣層和外 半導(dǎo)電屏蔽層隔開。
本發(fā)明在高壓、超高壓電纜的交聯(lián)聚乙烯絕緣層與半導(dǎo)電屏蔽層之間擠包 交聯(lián)聚烯烴基非線性屏蔽層，它達(dá)到的效果是(1)可吸附導(dǎo)體線芯向絕緣層
中發(fā)射的電子，起到防電子發(fā)射屏障的作用;(2)消除屏蔽層缺陷處的電場(chǎng)集 中。在直流電場(chǎng)中，電場(chǎng)分布與電介質(zhì)的電導(dǎo)率成反比；在交流電場(chǎng)中，電場(chǎng) 分布與電介質(zhì)的介電常數(shù)成反比。非線性屏蔽層(3)的典型特性是電導(dǎo)率或 (和)介電常數(shù)能夠隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的改變而變化，因而具有在非均勻電場(chǎng)中自 行均化電場(chǎng)分布的能力，從而有效抑制電纜絕緣表面和內(nèi)部的局部電場(chǎng)集中。 本發(fā)明有效抑制高壓、超高壓電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣中電樹枝的形成與發(fā)展，極 大延長高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的使用壽命，提高高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜線路的運(yùn)行可靠性。本發(fā)明的電力電纜的長期工作溫度可
達(dá)90°C，短路時(shí)最長可持續(xù)時(shí)間為5秒，電纜導(dǎo)體允許的最高溫度可達(dá)250°C， 使用壽命可比現(xiàn)有的電力電纜延長0.5 1倍，因電樹枝導(dǎo)致電纜故障的概率降 低50% 80°/。；并且可以適用于35KV-220 KV的高壓的電力傳輸，尤其適用 于110 KV-220 KV的高壓電力傳輸、以及500KV~1000 KV的超高壓的電力傳輸。.


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
十 的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說明本具體實(shí)施方式
，帶非線性屏蔽層的高壓、 超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，它包括線芯l、內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2、交聯(lián)聚
乙烯絕緣層4、外半導(dǎo)電屏蔽層6、第一緩沖層7、金屬護(hù)套8、防腐層9、非 金屬外護(hù)套IO和導(dǎo)電涂層11,線芯1的外側(cè)按從內(nèi)向外的順序依次包覆內(nèi)半 導(dǎo)電屏蔽層2、交聯(lián)聚乙烯絕緣層4、外半導(dǎo)電屏蔽層6、第一緩沖層7、金屬 護(hù)套8、'防腐層9、非金屬外護(hù)套10和導(dǎo)電涂層11，它還包括內(nèi)非線性屏蔽 層3和外非線性屏蔽層5，所述內(nèi)非線性屏蔽層3擠壓包覆在內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層 2和交聯(lián)聚乙烯絕緣層4之間，并將內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2和交聯(lián)聚乙烯絕緣層4 隔開，外非線性屏蔽層5擠壓包覆在交聯(lián)聚乙烯絕緣層4和外半導(dǎo)電屏蔽層6 之間，并將交聯(lián)聚乙烯絕緣層4和外半導(dǎo)電屏蔽層6隔開。
具體實(shí)施方式
二本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一所述的帶非線性屏蔽 層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的區(qū)別在于，線芯1由銅導(dǎo)線或鋁 導(dǎo)線絞合構(gòu)成，且采用緊壓絞合圓形結(jié)構(gòu)或分割導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
三本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一或二所述的帶非線性 屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的區(qū)別在于，第一緩沖層7 的材料為彈性縱向阻水膨脹材料，例如半導(dǎo)電阻水帶。
具體實(shí)施方式
四本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
三所述的帶非線性屏蔽 層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的區(qū)別在于，內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層2 和外半導(dǎo)電屏蔽層6的材料均為摻有導(dǎo)電填料的交聯(lián)聚烯烴。
具體實(shí)施方式
五本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一、二或四所述的帶非 線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的區(qū)別在于，金屬護(hù)套8 的材料為鉛或鋁。
具體實(shí)施方式
六本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
五所述的帶非線性屏蔽 層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的區(qū)別在于，防腐層9的材料為電 纜瀝青或熔膠。
具體實(shí)施方式
七本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一、二、四或六所述的 帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的區(qū)別在于，非金屬 護(hù)套10的材料為聚乙烯或聚氯乙烯。
具體實(shí)施方式
八本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
七所述的帶非線性屏蔽 層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的區(qū)別在于，導(dǎo)電涂層ll采用能 與非金屬外護(hù)套IO均勻牢固粘貼的導(dǎo)電材料。
具體實(shí)施方式
九本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一、二、四、五、六或 八所述的帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的區(qū)別在 于，內(nèi)非線性屏蔽層3和外非線性屏蔽層5的材料為摻有碳化硅、氧化鋅、氧 化鋁、鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鋯、碳黑、石墨、碳纖維、碳納米管中兩種或幾 種混合物的交聯(lián)聚烯烴。
具體實(shí)施方式
十結(jié)合圖2說明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
與具體 實(shí)施方式九所述的帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的
區(qū)別在于，它還包括金屬屏蔽層100和第二緩沖層77，所述金屬屏蔽層100 包覆在第一緩沖層7的外側(cè)，第二緩沖層77包覆在金屬屏蔽層100和金屬護(hù) 套8之間，且將金屬屏蔽層100和金屬護(hù)套8隔開，第二緩沖層77的材料為 彈性縱向阻水膨脹材料。
本發(fā)明的金屬屏蔽層100由同心疏繞的軟銅線組成，銅絲屏蔽層的表面上 使用銅絲或銅帶反向扎緊。
權(quán)利要求
1、帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，它包括線芯(1)、內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(2)、交聯(lián)聚乙烯絕緣層(4)、外半導(dǎo)電屏蔽層(6)、第一緩沖層(7)、金屬護(hù)套(8)、防腐層(9)、非金屬外護(hù)套(10)和導(dǎo)電涂層(11)，線芯(1)的外側(cè)按從內(nèi)向外的順序依次包覆內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(2)、交聯(lián)聚乙烯絕緣層(4)、外半導(dǎo)電屏蔽層(6)、第一緩沖層(7)、金屬護(hù)套(8)、防腐層(9)、非金屬外護(hù)套(10)和導(dǎo)電涂層(11)，其特征是它還包括內(nèi)非線性屏蔽層(3)和外非線性屏蔽層(5)，所述內(nèi)非線性屏蔽層(3)擠壓包覆在內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(2)和交聯(lián)聚乙烯絕緣層(4)之間，并將內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(2)和交聯(lián)聚乙烯絕緣層(4)隔開，外非線性屏蔽層(5)擠壓包覆在交聯(lián)聚乙烯絕緣層(4)和外半導(dǎo)電屏蔽層(6)之間，并將交聯(lián)聚乙烯絕緣層(4)和外半導(dǎo)電屏蔽層(6)隔開。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕 緣電力電纜，其特征在于線芯(1)由銅導(dǎo)線或鋁導(dǎo)線絞合構(gòu)成，且采用緊壓 絞合圓形結(jié)構(gòu)或分割導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙 烯絕緣電力電纜，其特征在于第一緩沖層(7)的材料為彈性縱向阻水膨脹材 料。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕 緣電力電纜，其特征在于內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層(2)和外半導(dǎo)電屏蔽層(6)的材料 均為摻有導(dǎo)電填料的交聯(lián)聚烯烴。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或4所述的帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚 乙烯絕緣電力電纜，其特征在于金屬護(hù)套(8)的材料為鉛或鋁。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕 緣電力電纜，其特征在于防腐層(9)的材料為電纜瀝青或熔膠。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4或6所述的帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交 聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，其特征在于非金屬護(hù)套(10)的材料為聚乙烯或聚氯 乙烯。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，其特征在于導(dǎo)電涂層(11)采用能與非金屬外護(hù)套(10)均勻牢 固粘貼的導(dǎo)電材料。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4、 5、 6或8所述的帶非線性屏蔽層的高壓、超 高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，其特征在于內(nèi)非線性屏蔽層(3)和外非線性 屏蔽層(5)的材料為摻有碳化硅、氧化鋅、氧化鋁、鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸 鋯、碳黑、石墨、碳纖維、碳納米管中兩種或幾種混合物的交聯(lián)聚烯烴。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕 緣電力電纜，其特征在于它還包括金屬屏蔽層(100)和第二緩沖層(77)，所 述金屬屏蔽層(100)包覆在第一緩沖層(7)的外側(cè)，第二緩沖層(77)包覆 在金屬屏蔽層(100)和金屬護(hù)套(8)之間，且將金屬屏蔽層(100)和金屬 護(hù)套(8)隔開，第二緩沖層(77)的材料為彈性縱向阻水膨脹材料。
全文摘要
帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，它屬于電力傳輸領(lǐng)域，具體涉及一種高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜。本發(fā)明解決了已有的高壓、超高壓電力電纜因電樹枝生成導(dǎo)致交聯(lián)聚乙烯絕緣性能劣化進(jìn)而破壞的問題。帶非線性屏蔽層的高壓、超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，它的內(nèi)非線性屏蔽層擠壓包覆在內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層和交聯(lián)聚乙烯絕緣層之間，并將內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層和交聯(lián)聚乙烯絕緣層隔開，外非線性屏蔽層擠壓包覆在交聯(lián)聚乙烯絕緣層和外半導(dǎo)電屏蔽層之間，并將交聯(lián)聚乙烯絕緣層和外半導(dǎo)電屏蔽層隔開。本發(fā)明適用于各種需要高壓、超高壓電力傳輸?shù)膱?chǎng)合。
文檔編號(hào)H01B3/44GK101441906SQ20081020979
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者李忠華, 李長明, 郭文敏, 宇 陳, 韓寶忠 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)