[发明专利]一种充油型500kV超高压海底电缆

说明书

本发明公开了一种充油型500kV超高压海底电缆，本发明的导体支撑管起到支撑梯形导体的作用，工作时绝缘油在里面不断地循环，带走导体热量，降低导体温度，增大导体载流量；双层半导电带绕包层可有效防止产生突起状高压放电现象；铜带屏蔽层，当电缆正常通电时金属屏蔽层通过电容电流，短路故障时通过短路电流；将电缆通电时引起的电磁场屏蔽在绝缘线芯内，以减少对外界产生的电磁干扰；金属屏蔽层也起到限制外界电磁场对内部产生的影响；均化电场，防止轴向放电；芳纶纤维丝和电缆同心螺旋缠绕，致密缝隙小。涂抹沥青，其抗疲劳强度超过钢丝10倍以上，且耐腐蚀、耐刮磨、耐高低温，在海水中使用寿命超过30年。

技术领域

本发明涉及海底电力传输用电缆的领域，尤其涉及一种充油型500kV超高压海底电缆。

背景技术

海底电缆指敷设在江、河、湖、海水底的电缆，它的发展历史超过百年，最初用于向近海的灯塔等设备供电，现在海底电缆主要用于海岛与大陆或海岛之间，陆地与海上风场、海上钻井平台之间的电网连接、通讯连接，短程江河跨越等等． 其功能也由单纯的电力电缆、通信电缆发展到现在的能同时进行电力和通讯传输的光电复合电缆。

海底电缆的需求量大，而目前世界上具备高压、超高压海底电缆生产能力的厂家不多，这就给电缆制造业提供了广阔的市场前景。海底地貌复杂，海底电缆的工作环境与地下电缆不尽相同，其技术难点在于:①导体纵向阻水技术;②软接头开发，要有同电缆本体相同的电气性能和机械性能;③金属护套及铠装的防腐、防蚀设计;④大长度海底电缆安全预警和测温控制;⑤大长度电缆和接头的例行试验。

交联聚乙烯绝缘(XLPE)海底电缆发展于上世纪80 年代，多数用于 220 kV 及以下电压等级，其制造和运行经验还远不如充油海底电缆． 截止到目前，电压等级最高的XLPE 交流海底电缆是耐克森(NEXANS)公司正在为位于挪威海的大型 Ormen Lange 天然气田安装的 2. 2 km 长的 420 kV 4 根单心海底电缆． 500kV 交流长距离海底电缆，目前应用的仅有充油电缆。

与充油电缆相比，XLPE 电缆具有以下优点:①XLPE 电缆是固体绝缘，不需复杂的充油系统，不需要检测油位、控制油压，运行费用低;②XLPE 电缆没有铅护套，弯曲半径小、质量轻，可生产、敷设的长度更长，且在敷设安装和运输时都要比充油电缆简单;③XLPE 海底电缆的电气性能和机械性能也都优于充油电缆． 正因如此，XLPE 绝缘海底电缆的发展有着更广阔的前景，但也有众多技术问题尚需解决．

普通的交联聚乙烯电缆在直流电压作用下，电缆绝缘中的空间电荷会在某处集中，从而造成此处局部场强过高而被击穿． 在绝缘材料中采用添加剂可以减缓电缆绝缘中空间电荷累积，使得交联聚乙烯电缆可以用于直流高压供电． 2002 年，第一根挤包型单心直流海 底 电 缆 ( 轻 型 直 流 电 缆，瑞 典 ABB)，电 压±150 kV，长度 40 km，容量 330MW，用于连接纽约长岛和美国的康涅狄格 。 这种直流海底电缆采用 3 层聚合材料挤压成单极性电缆，内外屏蔽层与绝缘层同时挤压，具有高强度、环保和便于掩埋等优点，适用于深海等恶劣环境． XLPE 绝缘直流海底电缆现最高电压可达 320 kV。

海底电缆的相关技术问题：

1 海底电缆的防水，当机械应力或外力造成电缆护套及绝缘损伤、接头损坏时，潮气或水分会沿着电缆纵向和径向间隙浸入，降低绝缘的电气强度，因此多数高压海底电缆都具有防止水分入侵的纵向、径向防水措施。 径向措施主要是在绝缘屏蔽和金属屏蔽层外面绕包半导电阻水膨胀带，在金属屏蔽层外面添加金属防水层即金属护套，中压电缆电场强度相对较低，一般使用铝塑复合护套，也有仅用聚合物护套的，高压电缆则采用铅、铝、不锈钢的金属密封套． 聚合物护套具有防水性，但却有一定的吸水率，这是因为其结构主要是由结晶相和无定形相组成的半结晶高聚物． 结晶相结构紧凑，无定形相中的分子排列疏松，分子间存在较大的间隙． 在交变电场的作用下，极性的水分子不断来回翻转，可以透过间隙和晶界缺陷处渗透到绝缘材料中． 采用聚合物护套时，护套里要加具有吸水作用的阻水剂。