阅读说明：本技术 一种耐疲劳高阻水海底电缆 (Fatigue-resistant high-water-resistance submarine cable ) 是由 贡新浩 刘新杰 徐彦立 梅文杰 潘文林 李春梅 沈仙美 徐强 谭会良 于 2019-12-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐疲劳高阻水海底电缆,包括：铜导体、屏蔽结构、聚乙烯内护层、铠装层和PP绳；所述屏蔽结构由导体屏蔽层、XLPE绝缘层和绝缘屏蔽层组成；所述屏蔽结构与所述聚乙烯内护层之间设有一层径向阻水层,所述径向阻水层由环形皱纹金属护套和阻水材料组成。通过上述方式,本发明一种耐疲劳高阻水海底电缆,该海底动态电缆的环形皱纹金属护套为铜合金材料,具有较大的皱纹深度以及较小的皱纹节距,能够显著提高海底动态电缆的耐疲劳性能以及耐水压性能,也能在一定程度上提高纵向阻水能力。(The invention discloses a fatigue-resistant high-water-resistance submarine cable, which comprises: the cable comprises a copper conductor, a shielding structure, a polyethylene inner protection layer, an armor layer and a PP rope; the shielding structure consists of a conductor shielding layer, an XLPE insulating layer and an insulating shielding layer; and a radial water-resistant layer is arranged between the shielding structure and the polyethylene inner protective layer and consists of an annular corrugated metal sheath and a water-resistant material. Through the mode, the annular corrugated metal sheath of the submarine dynamic cable is made of the copper alloy material, so that the submarine dynamic cable has large corrugated depth and small corrugated pitch, the fatigue resistance and the water pressure resistance of the submarine dynamic cable can be obviously improved, and the longitudinal water resistance can also be improved to a certain extent.)

一种耐疲劳高阻水海底电缆

技术领域

本发明属于电力电缆领域，具体涉及一种耐疲劳高阻水海底电缆。

背景技术

目前对于清洁能源的开发正在飞速发展，尤其是海上风电领域，为了获取深海优质的风力资源以及更高的传输容量，漂浮式海上风机应运而生，传统的连接漂浮式海上风机和陆地电缆的海底电缆系统有动态海底电缆、浮筒、动静转换接头、静态海底电缆以及海陆转换接头等组成，静态海底电缆一般通过开沟包埋或抛石的方式被固定在海底。

在漂浮式海上升压站和静态海底电缆之间的动态海底电缆是悬浮在海水中的，随海流以及风向的移动而摆动，这就要求动态海底电缆具有较高的耐疲劳性能，但目前海底电缆所使用的径向阻水铅护套无法满足这一要求，而在水深大于100米的深水区也需要具有径向阻水能力和耐水压的金属护套层，因此，对于动态海底电缆的结构设计必须既满足深海径向阻水要求，也需要具有较高的耐疲劳性能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种耐疲劳高阻水海底电缆，能够满足深海径向阻水要求，具有较高的耐疲劳性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种耐疲劳高阻水海底电缆，包括：铜导体、屏蔽结构、聚乙烯内护层、铠装层和PP绳，所述屏蔽结构、所述聚乙烯内护层、所述铠装层和所述PP绳从内向外依次包覆在所述铜导体外壁上，所述铜导体通过圆形紧压绞合而成；

所述屏蔽结构由导体屏蔽层、XLPE绝缘层和绝缘屏蔽层组成，所述XLPE绝缘层和所述绝缘屏蔽层从内向外依次包覆在所述导体屏蔽层外壁上；

所述屏蔽结构与所述聚乙烯内护层之间设有一层径向阻水层，所述径向阻水层由环形皱纹金属护套和阻水材料组成，所述阻水材料附在所述环形皱纹金属护套外壁上，所述阻水材料的种类包括阻水粉和/或阻水纱，所述阻水粉涂敷在半导电带表面并将带有所述阻水粉的一面面向所述环形皱纹金属护套；

所述环形皱纹金属护套的材质为铜合金，所述铜合金的种类包括铝黄铜合金、铜铍合金和铜镍合金。

在本发明一个较佳实施例中，所述阻水粉的涂敷厚度为0.05-0.1mm。

在本发明一个较佳实施例中，所述半导电带的材质种类包括尼龙、聚酯和无纺布。

在本发明一个较佳实施例中，优选的所述半导电带的材质为尼龙带，

在本发明一个较佳实施例中，所述半导电带绕包在所述环形皱纹金属护套外壁上，绕包的层数为一层或两层。

在本发明一个较佳实施例中，所述环形皱纹金属护套的皱纹节距为所述绝缘屏蔽层外径的1%~10%之间。

在本发明一个较佳实施例中，优选的所述环形皱纹金属护套的皱纹节距为所述绝缘屏蔽层外径的3%~8%之间。

在本发明一个较佳实施例中，所述环形皱纹金属护套的皱纹深度为所述绝缘屏蔽层外径的5%~20%之间。

在本发明一个较佳实施例中，优选的所述环形皱纹金属护套的皱纹深度为所述绝缘屏蔽层外径的8%~15%之间。

在本发明一个较佳实施例中，所述环形皱纹金属护套的材质为铜镍合金，其中镍含量为5-30 wt.%，铁含量为1.8-2.5 wt.%，锌含量在0-1.0 wt.%， 锰含量在1.5-2.5wt.%，铅含量在0-0.04 wt.%，剩余为铜含量。

本发明的有益效果是：本发明一种耐疲劳高阻水海底电缆，该海底动态电缆的环形皱纹金属护套为铜合金材料，具有较大的皱纹深度以及较小的皱纹节距，能够显著提高海底动态电缆的耐疲劳性能以及耐水压性能，也能在一定程度上提高纵向阻水能力。

附图说明

图1为一种耐疲劳高阻水海底电缆的结构示意图。

图2为一种耐疲劳高阻水海底电缆的阻水粉遇水前的结构示意图。

图3为一种耐疲劳高阻水海底电缆的阻水粉遇水膨胀后的结构示意图。

附图中各部件的标记如下：1、铜导体；2、导体屏蔽层；3、XLPE绝缘层；4、绝缘屏蔽层；5、环形皱纹金属护套；6、阻水材料；7、聚乙烯内护层；8、铠装层；9、PP绳；10、半导电带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图3，本发明实施例包括：一种耐疲劳高阻水海底电缆，包括：铜导体1、屏蔽结构、聚乙烯内护层7、铠装层8和PP绳9，所述铜导体1通过圆形紧压绞合而成，用于传输电流。

所述屏蔽结构、所述聚乙烯内护层7、所述铠装层8和所述PP绳9从内向外依次包覆在所述铜导体1外壁上，所述聚乙烯内护层7具有一定阻水能力，能够保护内部阻水层免受机械破坏，且可以耐受所述环形皱纹金属护套5中的短路电流。

所述铠装层8铠装层8主要用于避免电缆受到外界机械破坏，为海底电缆的主要受力部件，可承受敷设时的机械拉力。

所述PP绳9表面涂敷沥青，具有一定耐磨性能，并起到防腐保护作用。

所述屏蔽结构由导体屏蔽层2、XLPE绝缘层3和绝缘屏蔽层4组成，所述XLPE绝缘层3和所述绝缘屏蔽层4从内向外依次包覆在所述导体屏蔽层2外壁上，所述导体屏蔽层2用于降低由于所述铜导体1绞合表面凹凸不平而导致的局部电场集中，有助于均匀所述铜导体1表面电场分布。

所述XLPE绝缘层3起到了电缆绝缘的作用。

所述绝缘屏蔽层4用于屏蔽电场，即在所述绝缘屏蔽层4外无电力线分布，可以避免所述XLPE绝缘层3和所述环形皱纹金属护套5之间存在气隙而降低绝缘强度的影响。

所述屏蔽结构与所述聚乙烯内护层7之间设有一层径向阻水层，所述径向阻水层由环形皱纹金属护套5和阻水材料6组成，所述阻水材料6附在所述环形皱纹金属护套5外壁上，所述环形皱纹金属护套5用于径向阻水，以及承载感应电流，起到良好的磁屏蔽效果。

所述环形皱纹金属护套5的材料为铜合金，包括铝黄铜合金、铜铍合金和铜镍合金等。

本实施例中所述环形皱纹金属护套5的材质为铜镍合金，该合金具有较好的耐腐蚀性和抗张强度，其中镍含量为5-30 wt.%，铁含量为1.8-2.5 wt.%，锌含量在0-1.0 wt.%，锰含量在1.5-2.5 wt.%，铅含量在0-0.04 wt.%，剩余为铜含量。

本实施例中，所述铜镍合金配比为镍25 wt.%，铁2.1 wt.%，锌 0.04 wt.%，锰1.8wt.%，铅0.01 wt.%和铜71.05 wt.%。

所述阻水材料6形成半导电阻水层，用于与所述环形皱纹金属护套5协同进行径向和纵向阻水，以及均匀所述环形皱纹金属护套5中感应电流的电场分布。

所述环形皱纹金属护套5的皱纹节距为所述绝缘屏蔽层4外径的1%~10%之间，优选的所述环形皱纹金属护套5的皱纹节距为所述绝缘屏蔽层4外径的3%~8%之间，所述皱纹节距为所述环形皱纹金属护套5相邻皱纹波峰之间的距离。

所述环形皱纹金属护套5的皱纹深度为所述绝缘屏蔽层4外径的5%~20%之间，优选的所述环形皱纹金属护套5的皱纹深度为所述绝缘屏蔽层4外径的8%~15%之间，所述皱纹深度为所述环形皱纹金属护套5皱纹波峰到波谷的距离。

通过增加所述环形皱纹金属护套5的所述皱纹深度以及降低所述皱纹节距来实现海底动态电缆耐疲劳和耐水压性能。

所述阻水材料6的种类包括阻水粉和/或阻水纱，所述阻水粉涂敷在半导电带10表面并将带有所述阻水粉的一面面向所述环形皱纹金属护套5，所述阻水粉的涂敷厚度为0.05-0.1mm，所述阻水粉遇水发生径向膨胀，填充满所述环形皱纹金属护套5与所述半导电带10之间的空隙中，该膨胀层与所述环形皱纹金属护套5协同作用，有效阻止水分的径向渗透。

所述半导电带10的材质种类包括尼龙、聚酯和无纺布，优选的所述半导电带10的材质为尼龙带。

所述半导电带10绕包在所述环形皱纹金属护套5外壁上，绕包的层数为一层或两层。

与现有技术相比，本发明一种耐疲劳高阻水海底电缆，该海底动态电缆的环形皱纹金属护套为铜合金材料，具有较大的皱纹深度以及较小的皱纹节距，能够显著提高海底动态电缆的耐疲劳性能以及耐水压性能，也能在一定程度上提高纵向阻水能力。

传统的阻水结构一般为金属套和阻水带分布作为径向阻水和纵向阻水，它们之间无协同作用，不适用于深海（敷设深度大于100米）动态海底电缆的使用环境，而本发明选用的阻水粉遇水发生径向膨胀，填充环形皱纹金属护套与半导电带10之间的空隙中，该膨胀层与环形皱纹金属护套协同作用，有效阻止水分的径向渗透。

在本发明的描述中，需要说明的是，部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规试验方法获知，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。