阅读说明：本技术 一种低感应电压海缆及其制备方法 (Low-induction-voltage submarine cable and preparation method thereof ) 是由 刘利刚 胡明 杜强 刘磊 王文超 冯启韵 谢书鸿 花炜 陈步圣 翁剑 赵囿林 于 2020-05-27 设计创作，主要内容包括：一种低感应电压海底电缆,包括电缆绝缘线芯和依次包覆的第一屏蔽层、绝缘衬层、第一铠装层、内垫层、第二铠装层和外护层、导电结构层,第一屏蔽层和第二铠装层通过导电结构层短接连接,第一铠装层包括至少一根光单元、多根填充条。本发明通过绝缘衬层开口位置的选择、导电材料穿过第一铠装层中两根填充条之间间隙的位置,来避免导电材料对光单元的损伤,再通过导电材料的过渡性防护,避免缆芯在前进过程中将导电材料破坏；能有效减小海缆感应电压和热阻损耗,提升海缆的故障短路电流和额定载流量能力；同时改善了海缆接头制备工艺,有效保证了海缆接地方式的可靠性和产品性能的稳定性。(The utility model provides a low induction voltage submarine cable, includes cable insulation sinle silk and the first shielding layer, insulating lining, first armor, inner cushion layer, second armor and outer jacket, the conductive structure layer of cladding in proper order, and first shielding layer and second armor pass through the conductive structure layer short circuit and connect, and first armor includes an at least optical element, many filler strips. According to the invention, through the selection of the opening position of the insulating lining layer and the position of the conductive material passing through the gap between the two filling strips in the first armor layer, the damage of the conductive material to the optical unit is avoided, and through the transitional protection of the conductive material, the conductive material is prevented from being damaged in the advancing process of the cable core; the induced voltage and the thermal resistance loss of the submarine cable can be effectively reduced, and the fault short-circuit current and the rated current-carrying capacity of the submarine cable are improved; meanwhile, the preparation process of the submarine cable joint is improved, and the reliability of the submarine cable grounding mode and the stability of the product performance are effectively ensured.)

一种低感应电压海缆及其制备方法

技术领域

本发明属于电力电缆生产技术领域，尤其涉及一种低感应电压海缆及其制备方法。

背景技术

由于海缆大长度敷设环境的特殊性，目前大多数三相交流海缆均采用两端接地的方式降低感应电压。但对于大长度绝缘型护套电力线芯的海缆结构，采用两端接地方式后，海缆长距离中间段无法接地，实际正常运行、短路故障、操作、雷电等情况下，都会产生很高的感应电压，对操作人员造成电击安全隐患，同时也会对终端等电器设施造成不可逆转的破坏，产生严重的破坏后果。

为了解决上述问题，现有技术中一般采用的短接点互联接地海缆结构，主要是在生产过程中采用导电结构将金属屏蔽层和金属铠装层短接。短接结构能够起到导通的作用，以增加传输电流、降低热阻损耗。但是现有技术中一般带有短接结构的海缆的制备方法，如申请公布号(CN 107610832A)一种超低热阻损耗海底电缆及其制备方法，采取首先将绝缘型护套进行破坏性打开，采用热焊方式将导电结构固定在金属屏蔽层上，另一端通过破开的绝缘聚乙烯护套和填充衬层延伸至外层金属铠装层，最后通过焊接方式固定在铠装金属丝上，形成互联短接效果。上述方法中，对绝缘型护套破坏性打开不仅会影响其绝缘的效果，且会操作不便，

此外现有技术中对于单芯海缆结构，填充层主要为填充条+光单元混合绞合的形式。这种接地方式在绝缘护套缺口阻水恢复过程中采用了防水密封胶进行护套修复，这种工艺难以保证其阻水性能；同时海缆绝缘填充衬层采用光单元+填充条混合绞合形式时，绝缘护套的开口点位置若选择不当或者恢复点外径偏大时，在进行光单元+填充条绞合过程中容易造成光单元损伤，严重的会在金属丝铠装过程中造成光单元断裂。因此，短接点互联接地海缆结构及其制造工艺研究仍是海缆制造、敷设过程中的关键课题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种性能稳定的低感应电压海缆及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明第一个目的在于提供一种低感应电压海底电缆，所述海底电缆包括电缆绝缘线芯和依次包覆在所述电缆绝缘线芯上的第一屏蔽层、绝缘衬层、第一铠装层、内垫层、第二铠装层和外护层，所述海底电缆还包括采用导电材料的导电结构层，所述第一屏蔽层和所述第二铠装层通过所述导电结构层短接连接，所述第一铠装层包括至少一根光单元、多根填充条；当所述第一铠装层包括多根光单元时，两根所述光单元之间设置有至少两根所述填充条；所述导电结构层穿过所述第一铠装层，即所述导电结构层穿过两根所述填充条之间间隙。

具体的，所述电缆绝缘线芯包括从内到外依次设置的阻水导体、导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、绝缘屏蔽层、第一阻水层、第二屏蔽层、第二阻水层。

优选地，所述阻水导体为选自分层纵包阻水带和缠绕阻水纱的组合、阻水带纵包中的一种；所述导体屏蔽层为选自半导电阻水带、半导电捆扎带和挤包超光滑半导电料的组合，或半导电捆扎带和挤包超光滑半导电料的组合中的一种。

具体的，所述填充条为非金属填充条和金属丝的混合结构，或非金属填充条。

具体的，所述第二铠装层为选自仅钢丝、仅铜丝、钢丝和铜丝、高强度非金属填充条中的一种。

具体的，所述第一屏蔽层采用连续密封结构，所述第一屏蔽层为合金铅或铝直接包覆在所述电缆绝缘线芯上，所述绝缘衬层选用聚乙烯为基料的绝缘性材料。

具体的，所述导电材料为银编织带或铜合金带，所述低感应电压海底电缆上设置有至少一个导电结构层。

本发明第二个目的在于提供一种如上所述低感应电压海底电缆的制备方法，包括如下步骤：

S1.位置选定与开口：沿着所述第一铠装层的绕包方向，在所述第一铠装层的相邻两根所述填充条下方，对应在所述绝缘衬层的位置上选定好开口，做好第一标记，在所述第一标记对应的所述绝缘衬层上开口，露出所述第一屏蔽层，并对开口处的所述第一屏蔽层进行清洁处理；

S2.导电结构层的焊接：将所述导电材料穿过所述开口，并将所述导电材料与所述第一屏蔽层焊接固定；

S3.绝缘衬层的阻水密封：在步骤S2的导电材料穿过的所述开口处，用聚四氟乙烯绝缘带绕包至平整，高温加热固化恢复、密封，再在焊接点对应的绝缘衬层上用密封带进行缠绕；

S4.导电材料的过渡性防护：将上述预留的从所述开口处拉出的导电材料分别在所述绝缘衬层、所述第一铠装层铠装前的内部、所述第一铠装层表面和所述第二铠装层铠装前的内部，用强力胶带将导电材料缠绕固定；

S5.第二铠装层焊接点的焊接：将上述固定后预留的导电材料经过所述第二铠装层并引出至其表面，将所述导电材料在所述第二铠装层上饶2-3圈，再将预留的导电材料焊接固定到所述第二铠装层上；

S6.产品标记：在所述第二铠装层外生产一层所述外护层，并在表面标记出步骤S5的导电材料短接的位置，得到所述低感应电压海底电缆。

具体的，所述导电材料所需长度的计算方法为：L＝N×π×D+M；其中，L为导电材料的长度，单位为毫米；D为所述第二铠装层的电缆直径，N为导电材料缠绕圈数，M为余度值，M＝5mm-15mm。

具体的，步骤S4中，导电材料的过渡性防护的具体步骤为：

S41.将预留的从所述开口处拉出的导电材料沿着线芯的轴向放置，之后再用棉布带按照50％搭盖率要求包裹导电材料，再用强力胶带固定防护，得到中间体；

S42.再将预留的导电材料随所述中间体一起进入所述第一铠装层，在进入铠装模具前，将预留的导电材料铺平按照所述第一铠装层的铠装方向置于缆芯表面，用强力胶带缠绕固定；

S43.完成所述第一铠装层的生产后，将所述导电材料引出至所述第一铠装层表面，用强力胶带缠绕固定；

S44.将预留的导电材料随电缆线芯一起进入第二铠装层，在进入铠装模具前，将预留的导电材料铺平按照所述第二铠装层的铠装方向置于缆芯表面，用强力胶带缠绕固定。

与现有技术相比，本发明通过绝缘衬层开口位置的选择、导电材料穿过第一铠装层中两根填充条之间间隙的位置，来避免导电材料对光单元的损伤，此外通过导电材料的过渡性防护，避免缆芯在前进过程中将导电材料破坏；本发明将导电材料一端焊接在第一屏蔽层上，另一端通过穿过第一铠装层延伸至第二铠装层，并与第二铠装层焊接，形成互联短接效果；通过这种接地方式可以有效减小海缆感应电压和热阻损耗，提升海缆的故障短路电流和额定载流量能力；同时改善了海缆接头制备工艺，有效保证了海缆接地方式的可靠性和产品性能的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本发明的截面示意图；

附图2为本发明的局部示意图。

附图中涉及的附图标记和组成部分说明：

1、阻水导体；2、导体屏蔽层；3、交联聚乙烯绝缘层；4、绝缘屏蔽层；5、第一阻水层；6、第二屏蔽层；7、第二阻水层；8、第一屏蔽层；9、绝缘衬层；10、导电结构层；11、第一铠装层；12、内垫层；13、第二铠装层；14、外护层。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种低感应电压海底电缆，海底电缆包括电缆绝缘线芯和依次包覆在电缆绝缘线芯上的第一屏蔽层8、绝缘衬层9、第一铠装层11、内垫层12、第二铠装层13和外护层14、导电结构层10，第一屏蔽层8和第二铠装层13通过导电结构层10短接连接，电缆绝缘线芯包括从内到外依次设置的阻水导体1、导体屏蔽层2、交联聚乙烯绝缘层3、绝缘屏蔽层4、第一阻水层5、第二屏蔽层6、第二阻水层7。

阻水导体1为选自分层纵包阻水带和缠绕阻水纱的组合、阻水带纵包中的一种，以上用以保证导体的阻水性能。

导体屏蔽层2为选自半导电阻水带、半导电捆扎带和挤包超光滑半导电料的组合，或半导电捆扎带和挤包超光滑半导电料的组合中的一种。

第一屏蔽层8采用连续密封结构，第一屏蔽层8为合金铅或铝直接包覆在第二阻水层7绕包层上，可以作为径向防水层。

第二屏蔽层6选用塑料材料作为屏蔽层。

绝缘衬层9选用聚乙烯为基料的绝缘性材料，挤包在第一屏蔽层8上。

第一铠装层11包括至少一根光单元、多根填充条。填充条为非金属填充条和金属丝的混合结构，或非金属填充条。光单元包括光纤、不锈钢管和PE护层。

第一铠装层11与电缆绝缘线芯径向的投影之间具有夹角a，a为20-60度，沿着此角度进行第一铠装层11的安装，即为沿着所述第一铠装层11的铠装方向；当第一铠装层11包括多根光单元时，两根光单元之间设置有至少两根填充条；导电结构层10穿过第一铠装层11，即导电结构层10穿过两根填充条之间间隙。导电结构通过第一铠装层11的位置，与填充条直接接触，不与光单元相接触，避免光单元在短接点位置被压伤或断裂。

第二铠装层13为选自仅钢丝、仅铜丝、钢丝和铜丝、高强度非金属填充条中的一种。第二铠装层13与电缆绝缘线芯径向投影之间具有夹角b，b为20-60度，沿着此角度进行第二铠装层13的安装，即为沿着所述第二铠装层13的铠装方向。

导电结构层10选用导电材料，导电材料为银编织带或铜合金带，低感应电压海底电缆上设置有至少一个导电结构层10。

本发明还提供一种如上低感应电压海底电缆的制备方法，包括如下步骤：

S1.位置选定与开口：沿着第一铠装层11的绕包方向，在第一铠装层11的相邻两根填充条下方，对应在绝缘衬层9的位置上选定好开口，做好第一标记，在第一标记对应的绝缘衬层9上开口，露出第一屏蔽层8，并对开口处的第一屏蔽层8进行清洁处理；此处选用丙酮和沥青清洗剂对第一屏蔽层8进行清洁处理；

S2.导电结构层10的焊接：将导电材料穿过开口，并将导电材料与第一屏蔽层8焊接固定；本发明此步骤中可采用熔铅方式，用铅条或银丝将导电材料固定在第一屏蔽层8上；

S3.绝缘衬层9的阻水密封：在步骤S2的导电材料穿过的开口处，用聚四氟乙烯绝缘带绕包至平整，高温加热固化恢复、密封，再在焊接点对应的绝缘衬层9上用密封带进行缠绕；上述双层密封结构，能够提高剖开点密封性和护套绝缘性，保证海缆阻水性能的要求；

S4.导电材料的过渡性防护：

(S41.将预留的从开口处拉出的导电材料沿着线芯的轴向放置，之后再用棉布带按照50％搭盖率要求包裹导电材料，再用强力胶带固定防护，得到中间体；

S42.再将预留的导电材料随中间体一起进入第一铠装层11，在进入铠装模具前，将预留的导电材料铺平按照第一铠装层11的铠装方向置于缆芯表面，用强力胶带缠绕固定；

S43.完成第一铠装层11的生产后，将导电材料引出至第一铠装层11表面，用强力胶带缠绕固定；

S44.将预留的导电材料随电缆线芯一起进入第二铠装层12，在进入铠装模具前，将预留的导电材料铺平按照第二铠装层12的铠装方向置于缆芯表面，用强力胶带缠绕固定)

S5.第二铠装层13焊接点的焊接：将上述固定后预留的导电材料经过第二铠装层13并引出至其表面，将导电材料在第二铠装层13上饶2-3圈，再将预留的导电材料焊接固定到第二铠装层13上；

S6.产品标记：在第二铠装层13外生产一层外护层14，并在表面标记出步骤S5的导电材料短接的位置，得到低感应电压海底电缆。

其中，导电材料所需长度的计算方法为：L＝N×π×D+M；其中，L为导电材料的长度，单位为毫米；D为第二铠装层13的电缆直径，N为导电材料缠绕圈数，M为余度值，M＝5mm-15mm。

改善绝缘型护套海缆感应电压的接地方法主要为沿海缆段长上中间间隔设置一个或多个短接点的导电结构层10，通过特定方式将第一屏蔽层8和第一铠装层11、第二铠装层13短接，然后将海缆两端的护套、铠装三相互联接地，这样可以有效降低海缆整体受短路故障、雷电、操作等情况下产生的感应电压，将感应电压降低到可控范围内，提高人员操作和海缆运行的安全性，保障终端等电器设施的完好性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。