專利名稱：超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜涉及的是一種直流電纜，特別是用于VCS換流技術(shù)的柔性直流輸電系統(tǒng)中大功率遠(yuǎn)距離海底輸電，以及非周期運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電等新能源交流系統(tǒng)之間的并網(wǎng)連接。
背景技術(shù)：
隨著能源緊缺和環(huán)境污染等問題的日益嚴(yán)峻，國家 大力開發(fā)和利用可再生清潔能源，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。與高壓交流輸電相比較，直流輸電具有線路造價(jià)低、損耗小、傳輸距離長(zhǎng)、系統(tǒng)穩(wěn)定性高、短路電流小，能實(shí)現(xiàn)交流電背靠背連接及可分期建設(shè)和增容擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用不同頻率或同頻率非周期運(yùn)行的交流系統(tǒng)(風(fēng)能潮汐能等新能源)之間的聯(lián)絡(luò)和遠(yuǎn)距離大功率海底送電。常規(guī)高壓直流輸電或采用架空線或采用油紙絕緣、充油電纜等作為整個(gè)系統(tǒng)的輸電線路，所采用的輸電線路不僅對(duì)周圍環(huán)境有影響，而且造價(jià)昂貴。而基于VSC換流技術(shù)的柔性高壓直流輸電采用交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流海纜，成功解決了直流場(chǎng)下聚合物空間電荷的影響及系統(tǒng)極性反轉(zhuǎn)等問題，交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流海纜電氣性能優(yōu)越，運(yùn)行溫度高，一般埋于地下，對(duì)周圍環(huán)境沒有太大的影響。且沒有傳統(tǒng)的油紙絕緣直流海纜的傳輸電流小、不適宜海底大落差敷設(shè)、漏油老化、不環(huán)保等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述VSC柔性直流輸電系統(tǒng)需求和目前高壓直流海纜產(chǎn)品功能的不足，提供一種超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜。本發(fā)明的高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，光纖、正負(fù)直流電纜一體可以節(jié)約路由資源，復(fù)合接地饋線可以有效提高系統(tǒng)安全性，具有很高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本發(fā)明超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜包括直流電纜、光纖單元、接地饋線、填充條、總鎧裝層和外護(hù)層，兩根直流電纜分別置于左側(cè)和右側(cè)，分別是正、負(fù)極直流電纜，光纖單元置于兩直流電纜的中部上方，接地饋線置于兩直流電纜的中部下方，通過平托非絞合方式成纜；成纜間隙采用圓弧形填充條進(jìn)行填充；直流電纜、光纖單元以及接地饋線成纜后采用總鎧裝層進(jìn)行總鎧裝，在總鎧裝層表面由廣3層聚丙烯繩纏繞組成外護(hù)層，每層聚丙烯繩涂覆防腐絕緣膠，在聚丙烯繩外表面纏繞高強(qiáng)度自粘膠帶。所述直流電纜從內(nèi)到外依次由直流導(dǎo)體、導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、金屬屏蔽層、非金屬護(hù)層、防蛀層、分極鎧裝層和外護(hù)層組成；所述的直流導(dǎo)體為圓環(huán)異型線緊壓絞合結(jié)構(gòu)，在直流導(dǎo)體外設(shè)置有導(dǎo)體屏蔽層；導(dǎo)體屏蔽層外部設(shè)置有絕緣層；在絕緣層外部設(shè)有絕緣屏蔽層；在絕緣屏蔽層外設(shè)有擠出的金屬屏蔽層，所述金屬屏蔽層采用合金鉛套，鉛套厚度根據(jù)柔性直流系統(tǒng)短路電流需求確定；金屬屏蔽層外設(shè)有連續(xù)擠出的非金屬護(hù)層，非金屬護(hù)層可采用半導(dǎo)電聚乙烯或者絕緣級(jí)聚乙烯；非金屬護(hù)層表面繞包防蛀層；在防蛀層外表設(shè)有絞合的分極鎧裝層，在分極鎧裝層設(shè)有外護(hù)層，直流電纜外護(hù)層由I層聚丙烯繩纏繞。所述光纖單元從內(nèi)到外依次由2 96芯光纖、阻水緩沖油膏、不銹鋼松套管、內(nèi)護(hù)套、金屬加強(qiáng)層和外護(hù)套組成；光纖外部采用不銹鋼松套管進(jìn)行包裹保護(hù)，在不銹鋼松套管內(nèi)填充有阻水緩沖油膏；在不銹鋼松套管表面設(shè)有連續(xù)擠出的內(nèi)護(hù)套；內(nèi)護(hù)套外部設(shè)有絞合的金屬加強(qiáng)層；金屬加強(qiáng)層表面設(shè)有連續(xù)擠出的外護(hù)套。所述接地饋線從里到外由地線導(dǎo)體和地線絕緣層組成，地線導(dǎo)體由多根金屬單絲緊壓絞合而成，絞合方式為層絞式，導(dǎo)體截面由系統(tǒng)短路電流要求確定；在地線導(dǎo)體表面設(shè)有連續(xù)擠出的地線絕緣層。所述接地饋線外徑與光纖單元外徑相等。 所述填充條可采用聚乙烯類絕緣級(jí)塑料。所述總鎧裝層采用扁鋼絲，分極鎧裝層和總鎧裝層組成兩層復(fù)合鎧裝層。所述絕緣層厚度依據(jù)電場(chǎng)分布確定，絕緣厚度為5 35mm。所述絕緣層采用環(huán)保型具有非熱敏性電導(dǎo)特性及高閾值電場(chǎng)抑制空間電荷特性的交聯(lián)聚乙烯材料。所述防蛀層為青銅帶、鍍鉻鋼帶，厚度為O. 1(T0. 40mm，繞包方式為無間隙重疊繞包，繞包層數(shù)為21層。所述分極鎧裝層采用鍍鋅鋼絲鎧裝，鎧裝直徑3. (Γ6. Omm,分極鋼絲鎧裝層表面均勻涂覆防腐浙青材料。所述光纖米用G. 652、G655、G651型光纖。所述的內(nèi)護(hù)套采用高密度聚乙烯材料，內(nèi)護(hù)套的厚度為1. (Γ3. 0mm。所述金屬加強(qiáng)層采用加強(qiáng)型金屬絲，所述加強(qiáng)型金屬絲為高碳磷化鋼絲或高碳鍍鋅鋼絲。所述外護(hù)套采用高密度聚乙烯材料，外護(hù)套厚度為3. (Γ6. 0mm。所述的地線導(dǎo)體采用絞合銅導(dǎo)體，地線絕緣層采用高密度聚乙烯絕緣層。所述地線絕緣層采用高密度聚乙烯絕緣，絕緣厚度為3飛mm。本發(fā)明超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜中的直流電纜絕緣采用環(huán)保型具有非熱敏性電導(dǎo)特性及高閾值電場(chǎng)抑制空間電荷特性的交聯(lián)聚乙烯材料，可以有效抑制直流場(chǎng)下聚合物絕緣中的空間電荷，減少溫度場(chǎng)對(duì)電導(dǎo)分布的影響，提高絕緣中的工作場(chǎng)強(qiáng)，減小絕緣厚度，節(jié)約生產(chǎn)制造資源。交聯(lián)聚乙烯為熱固性材料，對(duì)海纜使用環(huán)境影響小，而傳統(tǒng)直流海纜都是采用油紙作為絕緣材料，存在漏油老化、不環(huán)保等缺點(diǎn)。成纜采用平托非絞合方式，填充采用特制圓弧形填充條，三個(gè)側(cè)面及背面均設(shè)計(jì)成圓弧形，圓弧直徑分別與電纜、光纜、成纜外徑相同，結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，避免在電纜彎曲時(shí)電纜內(nèi)部錯(cuò)位造成的損傷，增加銅帶繞包防蛀層，可以減少海洋生物對(duì)海纜的損壞。復(fù)合重型鎧裝完全能夠滿足深海敷設(shè)使用環(huán)境要求，并有效保護(hù)光纜單元不受機(jī)械損傷。本發(fā)明的高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，光纖、雙極直流電纜一體可以將正極海纜、負(fù)極海纜、光纜敷設(shè)使用所需的三條海洋路由資源，減小為一條路由資源，極大的節(jié)約寶貴的海洋路由資源。光纖又可與DTS、B0TDR組成溫度應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，復(fù)合接地饋線可以增加系統(tǒng)接地保護(hù)能力，極大的提高海纜運(yùn)行的可靠性，具有很高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。


以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
圖1是本發(fā)明超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜的直流電纜結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜的光纖單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜的接地饋線結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、直流電纜，2、光纖單元，3、接地饋線，4、填充條，5、總鎧裝層，6、外護(hù)層，1-1、直流導(dǎo)體，1-2、導(dǎo)體屏蔽層，1-3、絕緣層，1-4、絕緣屏蔽層，1-5、金屬屏蔽層，1_6、非金屬護(hù)層，1-7、防蛀層，1-8、分極鎧裝層，1-9、外護(hù)層，2-1、光纖，2-2、阻水緩沖油膏，2-3、不銹鋼松套管，2-4、內(nèi)護(hù)套，2-5、金屬加強(qiáng)層，2-6、外護(hù)套，3-1、地線導(dǎo)體，3-2地線絕緣層。
具體實(shí)施例方式參照附圖f 4，本發(fā)明超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜包括直流電纜1、光纖單元2、接地饋線3、填充條4、總鎧裝層5和外護(hù)層6，兩根直流電纜I分別置于左側(cè)和右側(cè)，分別是正、負(fù)極直流電纜，光纖單元2置于兩直流電纜I的中部上方，接地饋線3置于兩直流電纜I的中部下方，通過平托非絞合方式成纜；成纜間隙采用圓弧形填充條4進(jìn)行填充；直流電纜1、光纖單元2以及接地饋線3成纜后采用總鎧裝層5進(jìn)行總鎧裝，在總鎧裝層5表面由f 3層聚丙烯繩纏繞組成外護(hù)層6，每層聚丙烯繩涂覆防腐絕緣膠，在聚丙烯繩外表面纏繞高強(qiáng)度自粘膠帶。所述直流電纜I從內(nèi)到外依次由直流導(dǎo)體1-1、導(dǎo)體屏蔽層1-2、絕緣層1-3、絕緣屏蔽層1-4、金屬屏蔽層1-5、非金屬護(hù)層1-6、防蛀層1-7、分極鎧裝層1-8和外護(hù)層1_9組成；所述的直流導(dǎo)體1-1為圓環(huán)異型線緊壓絞合結(jié)構(gòu)，在直流導(dǎo)體1-1外設(shè)置有導(dǎo)體屏蔽層1-2 ;導(dǎo)體屏蔽層1-2外部設(shè)置有絕緣層1-3 ;在絕緣層1-3外部設(shè)有絕緣屏蔽層1-4 ;在絕緣屏蔽層1-4外設(shè)有擠出的金屬屏蔽層1-5，所述金屬屏蔽層1-5采用合金鉛套，鉛套厚度根據(jù)柔性直流系統(tǒng)短路電流需求確定；金屬屏蔽層1-5外設(shè)有連續(xù)擠出的非金屬護(hù)層1-6，非金屬護(hù)層1-6可采用半導(dǎo)電聚乙烯或者絕緣級(jí)聚乙烯；非金屬護(hù)層1-6表面繞包防蛀層
1-7;在防蛀層1-7外表設(shè)有絞合的分極鎧裝層1-8，在分極鎧裝層1-8設(shè)有外護(hù)層1-9，外護(hù)層1-9由I層聚丙烯繩纏繞。所述光纖單元2從內(nèi)到外依次由2 96芯光纖2_1、阻水緩沖油膏2_2、不銹鋼松套管2-3、內(nèi)護(hù)套2-4、金屬加強(qiáng)層2-5和外護(hù)套2-6組成；光纖2_1外部采用不銹鋼松套管
2-3進(jìn)行包裹保護(hù)，在不銹鋼松套管2-3內(nèi)填充有阻水緩沖油膏2-2;在不銹鋼松套管2-3表面設(shè)有連續(xù)擠出的內(nèi)護(hù)套2-4 ;內(nèi)護(hù)套2-4外部設(shè)有絞合的金屬加強(qiáng)層2-5 ;金屬加強(qiáng)層2-5表面設(shè)有連續(xù)擠出的外護(hù)套2-6。
所述接地饋線3從里到外由地線導(dǎo)體3-1和地線絕緣層3-2組成，地線導(dǎo)體3_1由多根金屬單絲緊壓絞合而成，絞合方式為層絞式，導(dǎo)體截面由系統(tǒng)短路電流要求確定；在地線導(dǎo)體3-1表面設(shè)有連續(xù)擠出的地線絕緣層3-2。所述光纖單元2外徑與接地饋線3外徑相等。所述填充條4可采用聚乙烯類絕緣級(jí)塑料。所述總鎧裝層5采用扁鋼絲，分極鎧裝層1-8和總鎧裝層5組成兩層復(fù)合鎧裝層。所述絕緣層1-3厚度依據(jù)電場(chǎng)分布確定，絕緣厚度為5 35mm。所述絕緣層1-3采用環(huán)保型具有非熱敏性電導(dǎo)特性及高閾值電場(chǎng)抑制空間電荷特性的交聯(lián)聚乙烯材料。所述防蛀層1-7為青銅帶、鍍鉻鋼帶，厚度為O. 1(T0. 40mm，繞包方式為無間隙重·
疊繞包，繞包層數(shù)為21層。所述分極鎧裝層1-8采用鍍鋅鋼絲鎧裝，鎧裝直徑3. (Γ6. Omm,分極鋼絲鎧裝層表面均勻涂覆防腐浙青材料。所述光纖2-1米用G. 652、G655、G651型光纖。所述的內(nèi)護(hù)套2-4采用高密度聚乙烯材料，內(nèi)護(hù)套2-4的厚度為1. (Γ3. 0mm。所述金屬加強(qiáng)層2-5采用加強(qiáng)型金屬絲，所述加強(qiáng)型金屬絲為高碳磷化鋼絲或高碳鍍鋅鋼絲。所述外護(hù)套2-6采用高密度聚乙烯材料，外護(hù)套2-6厚度為3. (Γ6. 0mm。所述的地線導(dǎo)體3-1采用絞合銅導(dǎo)體，地線絕緣層3-2采用高密度聚乙烯絕緣層。所述地線絕緣層3-2采用高密度聚乙烯絕緣，絕緣厚度為3飛mm。
權(quán)利要求
1.一種超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜，其特征在于包括直流電纜、光纖單元、接地饋線、填充條、總鎧裝層和外護(hù)層，兩根直流電纜分別置于左側(cè)和右側(cè)， 分別是正、負(fù)極直流電纜，光纖單元置于兩直流電纜的中部上方，接地饋線置于兩直流電纜的中部下方，通過平托非絞合方式成纜；成纜間隙采用圓弧形填充條進(jìn)行填充；直流電纜、 光纖單元以及接地饋線成纜后采用總鎧裝層進(jìn)行總鎧裝，在總鎧裝層表面由廣3層聚丙烯繩纏繞組成外護(hù)層，每層聚丙烯繩涂覆防腐絕緣膠，在聚丙烯繩外表面纏繞高強(qiáng)度自粘膠帶;所述直流電纜從內(nèi)到外依次由直流導(dǎo)體、導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、金屬屏蔽層、非金屬護(hù)層、防蛀層、分極鎧裝層和外護(hù)層組成；所述的直流導(dǎo)體為圓環(huán)異型線緊壓絞合結(jié)構(gòu)，在直流導(dǎo)體外設(shè)置有導(dǎo)體屏蔽層；導(dǎo)體屏蔽層外部設(shè)置有絕緣層；在絕緣層外部設(shè)有絕緣屏蔽層；在絕緣屏蔽層外設(shè)有擠出的金屬屏蔽層，所述金屬屏蔽層采用合金鉛套， 鉛套厚度根據(jù)柔性直流系統(tǒng)短路電流需求確定；金屬屏蔽層外設(shè)有連續(xù)擠出的非金屬護(hù)層，非金屬護(hù)層采用半導(dǎo)電聚乙烯或者絕緣級(jí)聚乙烯；非金屬護(hù)層表面繞包防蛀層；在防蛀層外表設(shè)有絞合的分極鎧裝層，在分極鎧裝層設(shè)有外護(hù)層，所述外護(hù)層由I層聚丙烯繩纏繞；所述光纖單元從內(nèi)到外依次由2 96芯光纖、阻水緩沖油膏、不銹鋼松套管、內(nèi)護(hù)套、金屬加強(qiáng)層和外護(hù)套組成；光纖外部采用不銹鋼松套管進(jìn)行包裹保護(hù)，在不銹鋼松套管內(nèi)填充有阻水緩沖油膏；在不銹鋼松套管表面設(shè)有連續(xù)擠出的內(nèi)護(hù)套；內(nèi)護(hù)套外部設(shè)有絞合的金屬加強(qiáng)層；金屬加強(qiáng)層表面設(shè)有連續(xù)擠出的外護(hù)套；所述接地饋線從里到外由地線導(dǎo)體和地線絕緣層組成，地線導(dǎo)體由多根金屬單絲緊壓絞合而成，絞合方式為層絞式，導(dǎo)體截面由系統(tǒng)短路電流要求確定；在地線導(dǎo)體表面設(shè)有連續(xù)擠出的地線絕緣層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜，其特征在于所述接地饋線外徑與光纖單元外徑相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜，其特征在于所述總鎧裝層采用扁鋼絲，分極鎧裝層和總鎧裝層組成兩層復(fù)合鎧裝層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜，其特征在于所述絕緣層厚度依據(jù)電場(chǎng)分布確定，絕緣厚度為5 35mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜，其特征在于所述絕緣層采用環(huán)保型具有非熱敏性電導(dǎo)特性及高閾值電場(chǎng)抑制空間電荷特性的交聯(lián)聚乙烯材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜，其特征在于所述防蛀層為青銅帶、鍍鉻鋼帶，厚度為O. 1(T0. 40mm，繞包方式為無間隙重疊繞包， 繞包層數(shù)為21層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜，其特征在于所述分極鎧裝層采用鍍鋅鋼絲鎧裝，鎧裝直徑3. (Γ6. Omm,分極鋼絲鎧裝層表面均勻涂覆防腐浙青材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜，其特征在于所述光纖米用G. 652、G655、G651型光纖。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜，其特征在于所述的內(nèi)護(hù)套采用高密度聚乙烯材料，內(nèi)護(hù)套的厚度為1. 3. .Omm ;所述外護(hù)套采用高密度聚乙烯材料，外護(hù)套厚度為3. (Γ6. 0mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜，其特征在于所述金屬加強(qiáng)層采用加強(qiáng)型金屬絲，所述加強(qiáng)型金屬絲為高碳磷化鋼絲或高碳鍍鋅鋼絲。
全文摘要
本發(fā)明超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜涉及的是一種直流電纜，特別是用于VCS換流技術(shù)的柔性直流輸電系統(tǒng)中大功率遠(yuǎn)距離海底輸電，以及非周期運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電等新能源交流系統(tǒng)之間的并網(wǎng)連接。超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流光纖復(fù)合海底電纜包括直流電纜、光纖單元、接地饋線、填充條、總鎧裝層和外護(hù)層，兩根直流電纜分別置于左側(cè)和右側(cè)，光纖單元置于兩直流電纜的中部上方，接地饋線置于兩直流電纜的中部下方，通過平托非絞合方式成纜；成纜間隙采用圓弧形填充條進(jìn)行填充；直流電纜、光纖單元以及接地饋線成纜后采用總鎧裝層鎧裝，總鎧裝層表面具有外護(hù)層，每層聚丙烯繩涂覆防腐絕緣膠，在其外部纏繞高強(qiáng)度自粘膠帶。
文檔編號(hào)H01B11/22GK103000292SQ201210559578
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者胡明, 張華 , 謝書鴻, 張建民, 馬志金, 薛建林 申請(qǐng)人:中天科技海纜有限公司