[发明专利]陶瓷化绝缘分隔导体高压电缆及单线铜导体制造方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷化绝缘分隔导体高压电缆及单线铜导体制造方法，其中陶瓷化绝缘分隔导体高压电缆包括多股扇形截面线束导体、绕包线束导体的半导体带绕包层、包覆半导体带绕包层的交联绝缘层、绕包交联绝缘层的半导体缓冲阻水带绕包层、包覆半导体缓冲阻水带绕包层的铝护套、包覆铝护套的沥青防腐层、包覆沥青防腐层的外护套层，所述线束导体包括若干单线铜导体，本发明使用陶瓷化处理方法在单线铜导体表面形成金属氧化物陶瓷层，利用陶瓷层与纯铜导体的电阻差作为导体线束内部涡流绝缘层，将每根单线铜导体绝缘，充分隔离了涡流在导体内部的流通，抑制了涡流损耗，从而减小了较大直径与截面的交流高压电缆的“肌肤效应”。

技术领域

本发明涉及电力传输和电线电缆工业技术领域，具体涉及一种陶瓷化绝缘分隔导体高压电缆设计与制造技术，以及减小导体中涡流损耗的方法。

背景技术

高压交流电缆在使用中会产生“肌肤效应”和“邻近效应”，其理论解释为：对于交变电流，导体中出现自感电动势抵抗电流的通过。以圆形截面的导体为例：愈靠近导体中心处，产生的自感电动势愈大；愈靠近表面处则不受其影响，因而自感电动势较小。这就导致趋近导体表面处电流密度较大。由于自感电动势随着频率的提高而增加，趋肤效应亦随着频率提高而更为显著。当工频(50Hz)电流通过导线时，电流只在导体表面上很薄的一层中流过，载流等效截面减小，电阻增大，同时在导体内部产生涡流发热，造成能量损耗增大(约占载流量的10-15％左右)。该物理现象一直是电线电缆行业难以解决的技术难题，一般选择的设计理念是导体绝缘隔离的电缆结构。既有公开的专利申请号CN200131053240X、CN201410678887X、CN201410678950X、CN201410684864X、CN2014107092413、CN2014107662262、CN2014207249063等，提出的具体措施可分为七类：(1)绝缘隔水带；(2)绝缘隔水膏；(3)绝缘皱纹纸；(4)半导体屏蔽无纺布；(5)硫化橡胶；(6)绝缘粘接胶；(7)氧化单线铜导体(未说明导体氧化措施)等，普遍认为解决了降低肌肤效应便可以提高电缆的载流量，都忽视了降低高压电缆内部导体的涡流电能损耗技术问题。这些隔离导体的方法在大截面高压电缆生产中不可避免地出现如下技术问题：

1)高压电缆在生产线上很容易挤破绝缘隔离层，造成电缆成品率下降；

2)绝缘隔离层太厚，造成电缆的成型尺寸过大，不符合既有相关技术标准要求；

3)纸质与纺织类隔离层容易受潮，造成电缆内部局部击穿；

4)每束形成扇形截面导体挤压成束后包覆绝缘层，其内部无法实现绝缘隔离，产生涡流现象没有得到治理；

5)导体表面铜氧化层厚度不均，部分导体相邻面在生产中挤压破了，失去了隔离作用。

查询技术信息得知，M.Takaoka等人，在1980年的IEEE Transaction on PowerApparatus and Systems,(Vol.PAS-99,No.3May/June)发表了“Development of FlexableJoint for Large Capacity Submarine O.F.Cable”论文，提出：针对500kV电缆，利用化学制剂亚氯酸钠和碱(NaCIO₂、NaOH)将成型线束表面氧化，实现降低交流输电的肌肤效应，提高电缆载流量。而且在1983年Wire Journal International Vol.16，Issue 10发表的“MANUFACTURING SEGMENTAL CONDUCTORS WITH CUPRIC OXIDE FILM-INSULATED STRANDS”论文中也提到了该技术。之后又有US4325750、US4411710、US4571453、US5094703等专利申请，均公开了该类技术。在外观上看，成束导体进行表面氧化处理可以实现绝缘隔离的作用，但实际上每束线束内部未必能够形成充分绝缘隔离，因此涡流的产生必然在消耗电能。