阅读说明：本技术 直流海缆 (Direct current submarine cable ) 是由 张洪亮 胡明 于洪淼 严彦 闫志雨 孙哲 谢书鸿 薛建林 于 2019-11-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供的一种直流海缆，其包括由内向外依次设置的导体单元、绝缘单元及保护单元，所述保护单元包括由内向外依次设置的阻水带、金属护层及外护套，所述直流海缆内还设置有回流单元，所述回流单元与所述导体单元载流能力相同。当同一直流输电回路中的某一根直流海缆出现故障时，完好的另一根直流海缆中的回流导体层可作为回流路径，与自身的导体构成回路继续工作，保障完好的一根动态直流海缆具备原有输电回路50％的电能输送能力。(The invention provides a direct-current submarine cable which comprises a conductor unit, an insulation unit and a protection unit which are sequentially arranged from inside to outside, wherein the protection unit comprises a water-blocking tape, a metal protective layer and an outer sheath which are sequentially arranged from inside to outside, a backflow unit is further arranged in the direct-current submarine cable, and the backflow unit and the conductor unit have the same current-carrying capacity. When one direct current submarine cable in the same direct current transmission loop breaks down, the return conductor layer in the other intact direct current submarine cable can be used as a return path to form a loop with the conductor of the return conductor layer to continue working, and the intact dynamic direct current submarine cable is guaranteed to have 50% of electric energy transmission capacity of the original transmission loop.)

直流海缆

技术领域

本发明涉及海缆设计技术领域，特别是指一种直流海缆。

背景技术

直流海缆适用于连接直流输电系统两端换流设备，配套海缆附件搭建完整的水下或陆地输电线路系统。直流海缆输电系统由两根极性直流海缆即可构成回路，对比交流海缆系统需要三根海缆才可构成回路存在海缆本体成本优势。真双极直流输电系统中，在单根极性海缆故障情况下，系统具备支持输电线路在保有50％原输电容量的水平下继续工作的能力。

针对目前在真双极直流输电系统中额外搭建回流海缆的方案，在极性海缆非故障情况下起到的作用仅为平衡两根极性海缆间的差异电流，系统对回流海缆绝缘水平要求较极性海缆有所降低，但是载流能力要求与极性海缆持平，因此考虑海缆的制造成本和敷设成本，存在较明显的投资浪费；若采用以海水作为回流的方案，在长距离的电流输送过程中会造成沿线水下管路、设施的电腐蚀，并且会对海洋生态环境造成一定影响。因此，为直流输电系统寻求更为经济和安全的回流方式至关重要。且目前常规静态直流海缆在受外力频繁移动的情况下会对海缆内部电气绝缘组件及光通信组件产生机械及疲劳作用，长期累积会造成海缆电单元及光单元的外力损伤，对海缆电气性能及使用寿命产生负面影响。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种改进的直流海缆。

本发明提供的技术方案为：

一种直流海缆，其包括由内向外依次设置的导体单元、绝缘单元及保护单元，所述保护单元包括由内向外依次设置的阻水带、金属护层及外护套，所述直流海缆内还设置有回流单元，所述回流单元与所述导体单元载流能力相同。

优选的，所述回流单元设置在所述金属护层的外周，所述回流单元包括由内向外依次设置的绝缘护套及回流导体层。

优选的，所述保护单元包括若干光纤单元及阵列设置的回流导体，所述光纤单元嵌设在所述回流导体层内并圆周阵列设置。

优选的，所述回流导体外周包覆有绝缘部件。

优选的，所述回流导体层的外周设置有内护套，所述内护套与所述回流单元的外周贴合设置。

优选的，所述保护单元还包括纤维层及铠装层，所述纤维层与所述铠装层设置在所述外护套及所述回流单元之间。

优选的，所述绝缘单元外周设置有若干圆周阵列的光纤单元，所述光纤单元设置在所述金属护层的内侧，所述光纤单元圆周方向的两侧分别设置有光纤单元加强件。

优选的，所述回流单元为设置在所述外护套内侧的铠装层。

优选的，所述回流单元设置在所述金属护层的内侧，所述回流单元包括若干绞合铜丝，所述绞合铜丝圆周阵列并嵌设在相邻所述光纤单元之间。

优选的，所述绝缘单元包括屏蔽层及绝缘层，所述屏蔽层设置为两层，两层所述屏蔽层分别贴合设置在所述绝缘层的内外两侧。

与现有技术相比，上述的直流海缆，通过在海缆中设置回流单元，并通过将回流单元设计成与导体单元载流能力相同。当同一直流输电回路中的某一根直流海缆出现故障时，完好的另一根直流海缆中的回流导体层可作为回流路径，与自身的导体构成回路继续工作，保障完好的一根动态直流海缆具备原有输电回路50％的电能输送能力。

附图说明

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一实施方式中直流海缆的截面示意图。

图2为本发明第二实施方式中直流海缆的截面示意图。

图3为本发明第二实施方式中回流导体的截面示意图。

图4为本发明第三实施方式中直流海缆的截面示意图。

图5为本发明第四实施方式中直流海缆的截面示意图。

图6为本发明第五实施方式中直流海缆的截面示意图。

附图标记说明:

直流海缆	100
		导体单元	10
绝缘单元	30
		屏蔽层	31
内屏蔽层	311
		外屏蔽层	313
绝缘层	33
		回流单元	50
绝缘护套	51
		回流导体层	53
回流导体	531
		绝缘部件	5313
内护套	55
		绞合铜丝	57
保护单元	70
		阻水带	71
金属护层	73
		光纤单元	74
光纤单元加强件	741
		纤维层	75
内聚酯纤维包带	751
		外聚酯纤维包带	753
铠装层	77
		外护套	79

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明实施例。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明实施例，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明实施例保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明实施例。

本文中的载流能力：指不导致导体或其绝缘层融化的可通过的最大电流。

实施例1：

请参阅图1，一种直流海缆100包括导体单元10、绝缘单元30、回流单元50及保护单元70，所述导体单元10、绝缘单元30及保护单元70由内向外依次设置，所述回流单元50嵌设在所述保护单元70内。在一实施方式中，所述导体单元10为阻水导体。

在一实施方式中，所述绝缘单元30包括屏蔽层31及绝缘层33，其中所述屏蔽层31设置为两层，两层所述屏蔽层31分别为内屏蔽层311及外屏蔽层313，且所述内屏蔽层311及所述外屏蔽层313分别设置在所述绝缘层33的内外两侧。

在一实施方式中，所述保护单元70包括阻水带71、金属护层73、若干光纤单元74、纤维层75、铠装层77及外护套79，其中所述阻水带71设置在所述外屏蔽层313的外周并与之相互贴合设置，所述阻水带71、金属护层73、若干光纤单元74、铠装层77及外护套79由内向外依次设置，所述光纤单元74圆周阵列设置在所述金属护层73的外周，所述纤维层75设置有两层，两层所述纤维层75分别为内聚酯纤维包带751及外聚酯纤维包带753，所述内聚酯纤维包带751及外聚酯纤维包带753分别设置在所述铠装层77的内外两侧。

在一实施方式中，所述光纤单元74包括四组，四组所述光纤单元74呈90°圆周阵列设置在所述回流单元50中，在实现光纤通信基础上，海缆正常运行或者回流导体层载流时可直接采集回流单元50温度数据，有效监控海缆运行状态及对周围环境产生温升，此外光单元74呈90度的间隔设置有利于保证在某一方向上由于受外力导致光纤单元74损伤的情况下，与其相垂直方向上的光纤单元74仍可继续工作，避免一次性损失全部通信和监测功能，造成系统监控失灵或维修成本浪费。

在一实施方式中，所述回流单元50包括由内向外依次设置的绝缘护套51、回流导体层53及内护套55，其中所述绝缘护套51设置在所述金属护层73的外周，所述回流导体层53与所述光纤单元74阵列形成的圆周直径相同，所述回流导体层53包括若干回流导体531，若干所述回流导体531嵌设在所述光纤单元74之间并且所述回流导体531的导体部分与所述导体单元10具有相同的载流能力，在一实施方式中，所述回流导体531的导体部分与所述导体单元10材质相同并且所述回流导体531导体部分的横截面积的总和与所述导体单元10的横截面积相等。所述内护套55设置在所述内聚酯纤维包带751与所述铠装层77之间。

本发明在直流海缆100中设置若干根回流导体531组成回流导体层53，并且所述回流导体531采用与导体单元10相同材质，且回流导体531与所述导体单元10载流能力相同。在回流导体内外设置一层绝缘护套51及内护套55，满足回流时系统产生的电压绝缘需要。当在直流输电回路某一极海缆发生故障时，另一极海缆可借助自身结构中的回流导体层53持续工作，与系统配合实现50％额定容量的电能输送。

实施例2：

请参阅图2，本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：所述保护单元70中所述纤维层75仅设置有一层，且所述纤维层75设置在所述铠装层77与所述光纤单元74之间。

所述回流导体层53包括绝缘护套51及回流导体层53，其中所述绝缘护套51设置在所述金属护层73的外周，所述回流导体层53包括若干回流导体531，若干所述回流导体531嵌设在所述光纤单元74之间以实现所述回流导体531的导体部分与所述导体单元10具有相同的载流能力，在一实施方式中，回流导体531的导体部分与所述导体单元10具有相同的载流能力通过所述回流导体531导体部分采用了与所述导体单元10相同的材质及所述回流导体531导体部分的横截面积总和与所述导体单元10的横截面积相同来实现。在一实施方式中，请参阅图3，所述回流导体531外周包覆有绝缘部件5313。在其他实施方式中，请参阅图4，位于外护套79内侧的铠装层77可以去除，从而使得直流海缆100可以应用于陆地直流电缆线路建设。

实施例3：

请参阅图5，本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：所述保护单元70包括由内向外依次设置的阻水带71、金属护层73、绝缘护套51、铠装层77及外护套79，本实施方式中，所述回流单元50为所述保护单元70中的铠装层77，所述铠装层77的截面积在选取时应具备与导体单元10相同的载流能力。且在所述阻水带71与所述金属护层73之间还设置有若干阵列设置的光纤单元74，所述光纤单元74圆周方向的两侧分别设置有光纤单元加强件741，用于保证光纤单元74在生产、运输、安装及运行过程中的完好。本实施方式中，若同一直流输电回路中的某一根动态直流海缆100出现故障时，完好的另一根动态直流海缆100采用铠装层77作为回流路径，在一实施方式中，所述铠装层77使用钢丝作为铠装材料，在其他实施方式中，所述铠装层77还可以选择铜、铝或铝合金等材质作为铠装材料。

在另一实施方式中，请参阅图6，所述回流导体层53包括若干绞合铜丝57，所述绞合铜丝57设置在相邻所述光纤单元74之间，所述绞合铜丝57及所述金属护层73两者结合与所述导体单元10具有相同的载流能力，在一实施方式中，在对绞合铜丝57及金属护层74选取时，通过选取两者截面积来确定两者结合具备与导体单元10具有相同的载流能力。当同一直流输电回路中的某一根动态直流海缆100出现故障时，完好的另一根动态直流海缆100采用金属护层73和绞合铜丝57共同作为回流路径，从而不需额外增加铅套厚度来满足载流能力，可减少海缆整体重量及成本。

以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。