高壓輸電電纜的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請?zhí)枮?01080006393. 7、申請日為2010年2月1日、申請人為尼克桑 斯公司、發(fā)明名稱為"高壓輸電電纜"的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發(fā)明涉及電纜。典型地，但非排他地，它應用到高壓輸電電纜或者高架輸電電 纜，其通常稱作0HL(架空線）電纜。最新一代的輸電電纜典型地具有相對高的連續(xù)操作溫 度，其可以大于90°C，并可以達到200°C或者更高。
【背景技術】
[0003] 文獻US6559385描述這種類型的一種輸電電纜，其包括中心復合強度構件，該中 心復合強度構件包括例如嵌入在環(huán)氧類型的熱固化基體中的多個碳纖維、圍繞所述復合強 度構件纏繞的鋁金屬帶和圍繞所述金屬涂覆層的導電元件。
[0004] 但是，當該輸電電纜持續(xù)在高溫下，尤其是在高于90°C的操作溫度下，操作時，它 的復合強度構件的熱固化基體特別是由于空氣中的氧氣而會經(jīng)歷熱氧化，其引起化學降 級，從而所述基體的多孔性增大。這樣，復合強度構件的機械性能，尤其是構成它的有機基 體的機械性能，會顯著減小，并導致輸電電纜折損。此外，所述有機基體遭受除了空氣中的 氧氣之外的任何類型的外部因素，其同樣會使得復合強度構件降級。
[0005] 文獻EP1821318描述一種電纜，其包括由鋁涂覆層圍繞的復合纜線，所述涂覆層 自身由導電元件圍繞。該鋁涂覆層是充注類型的，因為它穿入到復合纜線之間的空隙中。該 鋁涂覆層的厚度至少3. 5毫米。最終，每個復合纜線可以由耐熱保護層圍繞。
[0006] 但是，鋁涂覆層的厚度越大，或者，換言之，大于3. 5毫米的厚度，阻礙電纜的重 量，尤其當它是0HL類型的時，以及電纜的機械性能，尤其是其撓性，得以優(yōu)化。而且，鋁涂 覆層通過供應大量的熱而施加，這趨于熱降級復合纜線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是消除現(xiàn)有技術的缺點。
[0008] 本發(fā)明的主題是一種電纜，包括：
[0009] 至少一個復合強度構件，包括至少部分地嵌入在有機基體中的一個或多個加強元 件；
[0010] 圍繞所述復合強度構件的涂覆層，所述涂覆層圍繞全部復合強度構件密封；和
[0011] 圍繞所述涂覆層的至少一個（電）傳導元件，
[0012] 其特征在于，所述密封涂覆層的厚度為至多3000 μ m。
[0013] 換句話說，本發(fā)明的涂覆層沒有接合點或者開口。
[0014] 密封涂覆層有利地保護復合強度構件，無論它的屬性如何，免遭它可能對其敏感 的所有類型的攻擊，這樣的攻擊來自圍繞電纜的外部媒介。這樣，密封涂覆層在電纜的操作 構型中防止所述外部媒介從所述涂覆層外部到復合強度構件內(nèi)的任何穿透。
[0015] 外部媒介可以是例如空氣中的氧氣。在這種情況中，密封涂覆層防止復合強度構 件的有機基體的熱氧化。外部媒介還可以是濕氣、臭氧、污染物或者紫外輻射或者可以源于 涂覆層物質(zhì)或者在電纜制造期間尤其是當導電元件布置在復合強度構件周圍時的纜線拽 拉油渣。
[0016] 密封涂覆層還具有在附件例如接頭或者錨接點的布置過程中，或者當切割電纜的 導電元件時，保護復合強度構件，以及防止它磨損。
[0017] 最后，因為密封涂覆層的厚度至多僅3000 μπι，根據(jù)本發(fā)明的電纜一方面具有為用 作0HL電纜優(yōu)化的重量，另一方面具有很好的機械性能，尤其是撓性；本發(fā)明的密封涂覆層 這樣并不降級所述電纜的撓性，該撓性通過復合強度構件提供。
[0018] 本發(fā)明的電纜的撓性，尤其是0HL電纜，使得一方面當電纜卷在鼓上以運輸它時 以及另一方面當電纜在安裝在兩個高壓電纜鐵塔之間通過放出（pay out)/中斷裝置和/ 或滑輪時，防止電纜受到損壞。
[0019] 此外，在所述電纜的制造過程中，密封涂覆層的應用不僅被大大促進，而且還避免 復合強度構件的任何的熱降級。
[0020] 本發(fā)明的密封涂覆層可有利地通過熱處理金屬材料和/或聚合材料獲得。
[0021] 在第一實施例中，密封涂覆層包括通過熱處理金屬材料獲得的至少一個金屬層， 所述熱處理使得可以密封涂覆層。
[0022] 有利地，該密封的"金屬的"涂覆層在當它直接接觸導電元件時參與在操作中電纜 的能量的傳輸。在導電元件中流動的電流將因此在密封涂覆層和導電元件之間根據(jù)它們各 自的電阻進行分配。
[0023] 表達方式"至少一個金屬層"應當理解為指包括一個或多個金屬層或者金屬合金 的涂覆層。當涂覆層包括至少一個金屬層和至少一個聚合層時，所述涂覆層稱作復合涂覆 層。
[0024] 根據(jù)第一實施例，金屬層通過沿著條形式的金屬材料焊接而獲得，所述焊接由此 使得可以將其密封。
[0025] 根據(jù)第二實施例，金屬層通過螺旋焊接帶形式的金屬材料獲得，所述焊接由此使 得可以將其密封。
[0026] 不管是第一還是第二實施例，金屬條或者金屬帶的焊接可以通過本領域技術人員 已知的技術進行，也就是，通過其下的激光焊接或者氣體保護電弧焊接，也就是TIG(鎢極 隋性氣體）焊接或者MIG (金屬惰性氣體）焊接。
[0027] 根據(jù)這兩個實施例，密封涂覆層的非常小的厚度（也就是至多3000 μπι)可有利地 促進金屬材料在焊接之前圍繞復合強度構件纏繞。
[0028] 而且，一方面提供的少量的能量，以及另一方面通過焊接引起的有限的加熱區(qū)域， 防止復合強度構件熱降級。
[0029] 這兩實施例因此比通過圍繞復合強度構件擠壓成形金屬材料獲得的金屬層更有 利，尤其是當擠壓成形是"填料"類型的時，這樣使得在擠壓成形的材料和復合強度構件之 間直接接觸。這是因為金屬材料的擠壓成形要求非常高的處理溫度，其會損壞所述復合構 件。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，"金屬的"涂覆層，或者金屬層，是有環(huán)紋的或者起皺 的，以使得特別地獲得所述涂覆層更好的撓性。換句話說，密封金屬涂覆層在它的外表面上 具有平行的或者螺旋的波紋。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的密封金屬涂覆層的一個特征，金屬材料是金屬或者金屬合金，并更 特別地可以選自鋼、鋼合金、鋁、鋁合金、銅和銅合金。
[0032] 根據(jù)第二實施例，密封涂覆層包括通過熱處理聚合材料獲得的至少一個聚合層， 所述熱處理使得能夠密封涂覆層。
[0033] 更特別地，聚合層通過軟化聚合材料獲得。
[0034] 術語"軟化"應當理解為指，施加能夠使得聚合物材料可鍛的溫度或者軟化溫度， 以將其密封。例如，對于晶體的或者半晶體的熱塑性塑料，軟化溫度是高于聚合材料熔點的 溫度。
[0035] 聚合材料可以選自聚酰亞胺、聚四氟乙烯（PTFE)、氟化乙丙烯（FEP)和聚氧化亞 甲基（Ρ0Μ)或者其混合物。
[0036] 作為一個例子，F(xiàn)EP帶可以用于非零重疊度地螺旋圍繞復合構件。該FEP帶然后 通過將其加熱到大約250Γ的溫度，也就是高于它的熔點的溫度，而進行熱處理，以密封所 述帶。
[0037] 但是，第一實施例比第二實施例更優(yōu)選。這是因為金屬層類型的密封涂覆層保證 比聚合物層的密封涂覆層更好的密封和防護。
[0038] 在第三實施例中，密封涂覆層包括通過分別熱處理聚合材料和金屬材料獲得的至 少一個聚合層和至少一個金屬層。換句話說，所述密封涂覆層是復合涂覆層。在第一實施 例和/或第二實施例中的上面描述的各種特征在此被應用。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明，圍繞復合構件的密封涂覆層可以是管形式的。
[0040] 管傳統(tǒng)地為具有沿著管大致恒定的厚度的中空圓柱體。管的內(nèi)徑可以沿著所述管 的長度一致或者不一致。
[0041] 該管狀的形式通過均一地分布在安裝0HL類型電纜過程中擠壓導電元件和/或密 封涂覆層而導致的機械力而有利地有助于改善電纜的機械強度特征。
[0042] 為了從高壓電線鐵塔懸置這種類型的電纜，錨定附件是必需的。這些附件用以機 械地連接電纜到它必須被安裝到其上的高壓電線鐵塔。同樣地，為了連接兩段長度的根據(jù) 本發(fā)明的電纜，使用連接附件。
[0043] 這些附件通過壓到導電元件上、壓到密封涂覆層上和/或強度構件上而予以定 位。
[0044] 所述管可以具有等于或者大于復合強度構件內(nèi)接的外徑的內(nèi)徑。如果該內(nèi)徑大于 復合強度構件內(nèi)接的外徑，管特別地為金屬管。這樣，為了獲得基本等于所述外徑的金屬管 內(nèi)徑，獲得金屬管的步驟可以跟隨意在收縮（或者換句話說減?。┙饘俟軆?nèi)徑的步驟。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的密封涂覆層的一個特征，所述涂覆層的厚度可以至多600 μπι，優(yōu)選 地，至多300 μ m。
[0046] 當密封涂覆層是根據(jù)本發(fā)明的金屬層類型的時，所述涂覆層的厚度優(yōu)選地可以在 從150 μ m到250 μ m的范圍。
[0047] 當密封涂覆層是根據(jù)本發(fā)明的聚合物層類型的時，所述涂覆層的厚度優(yōu)選地可以 在從150 μπι到600 μπι的范圍。
[0048] 而且，對于復合強度構件的有機基體，這可以選自熱塑性塑料基體和熱固化基體， 或者其混合物。優(yōu)選地，有機基體是熱固化基體。
[0049] 作為一個例子，熱固化基體可以選自環(huán)氧樹脂、乙烯基酯、聚酰亞胺、聚酯、氰酸鹽 酯、酚醛、雙馬來酰亞胺和聚氨酯或者其混合物。
[0050] 復合強度構件的加強元件可以選自纖維（連續(xù)的纖維）、納米纖維和納米管或者 其混合物。
[0051] 舉例來說，連續(xù)纖維可以選自碳、玻璃、聚芳族酰胺（Kevlar)、陶瓷、鈦、鎢、石墨、 硼、聚（P-苯基1-2, 6-苯異唑）（Zylon)、玄武巖和氧化鋁纖維。納米纖維可以是碳納米纖 維，納米管可以是碳納米管。
[0052] 構成本發(fā)明的復合構件的加強元件可以是相同屬性或者不同屬性的。
[0053] 所述加強元件由此可以至少部分地結(jié)合到上述有機基體的至少一個中。優(yōu)選的復 合強度構件是至少部分地嵌入在環(huán)氧樹脂、酚醛、雙馬來酰亞胺或者氰酸鹽酯樹脂類型的 熱固化基體中的碳或者玻璃纖維。
[0054] 加強元件定位在由圍繞它們的密封涂覆層界定的區(qū)域中。優(yōu)選地，所述區(qū)域并不 包括光學纖維。這是因為光學纖維存在于復合強度構件中，或者換句話說存在于由密封涂 覆層界定的內(nèi)部區(qū)域中，只能顯著地限制電纜的機械強度屬性，因此不具有0HL電纜要求 的屬性。而且，光學纖維對施加在它們上的機械應力很敏感，結(jié)果這些機械應力必須盡可能 被限制。這樣的