本發(fā)明屬于電線電纜，特別涉及一種鋁芯輕型水底電纜、生產(chǎn)裝置及生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國(guó)可再生清潔能源大規(guī)模發(fā)展，國(guó)家能源局下發(fā)了海上風(fēng)電場(chǎng)工程規(guī)劃工作大綱，明確結(jié)合各地海上風(fēng)能資源特點(diǎn)和開發(fā)建設(shè)條件，研究制定本地區(qū)海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃。我國(guó)有18000多公里的海岸線和6000多個(gè)大小島嶼，隨著淺海近岸風(fēng)電、太陽(yáng)能光電的不斷開發(fā)與利用，必然帶動(dòng)淺海地區(qū)的電纜并網(wǎng)需求，對(duì)于這些區(qū)域地形以淺海和潮間為主，離岸距離近，距離遠(yuǎn)至3-5km，近的距離也就是幾十，幾百米之間，水深都不超過(guò)50米。

2、針對(duì)這一特定水域環(huán)境，如果采用傳統(tǒng)的大長(zhǎng)度海底電纜連接方式傳輸電力，海底電纜重量大導(dǎo)致敷設(shè)安裝困難，同時(shí)成本較高。因此市場(chǎng)迫切需求一種成本節(jié)約型的水底電纜產(chǎn)品，連接大陸與淺海風(fēng)場(chǎng)、湖泊邊岸與湖心島嶼以及過(guò)江過(guò)湖的水底電力傳輸。因此需要設(shè)計(jì)一種淺水用鋁芯輕型水底電纜以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題提供一種淺水用鋁芯輕型水底電纜、生產(chǎn)裝置及生產(chǎn)方法，這種電纜具有優(yōu)異的防水防腐蝕能力，又兼顧了電纜輕便、快捷敷設(shè)的特點(diǎn)。

2、本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：一種淺水用鋁芯輕型水底電纜，包括三根截面圓形的鋁導(dǎo)體，每根導(dǎo)體外部依次包裹導(dǎo)體屏蔽層、抗水樹交聯(lián)聚乙烯絕緣層、絕緣屏蔽層和銅帶金屬屏蔽層后形成線芯；三根所述線芯絞合成纜芯，所述纜芯設(shè)置在防水綜合護(hù)套內(nèi)，防水綜合護(hù)套與纜芯之間及纜芯中部間隙處設(shè)有軟填充；所述防水綜合護(hù)套的外表面通過(guò)涂覆瀝青均勻固定若干高強(qiáng)度鋁合金絲形成鎧裝層，鎧裝層外設(shè)置外護(hù)套。

3、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)體由若干個(gè)環(huán)形陣列排布的鋁絲組成，鋁絲排布成的柱狀結(jié)構(gòu)或筒狀結(jié)構(gòu)均為一個(gè)絞線層，每個(gè)絞線層的空隙中填有阻水粉，每個(gè)絞線層外側(cè)設(shè)有一層縱包阻水帶并用阻水紗綁扎；導(dǎo)體的多層阻水結(jié)構(gòu)增加了導(dǎo)體緊壓系數(shù)，使導(dǎo)體更緊密，采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t?3956-2008的2類緊壓鋁導(dǎo)體，20℃時(shí)導(dǎo)體的直流電阻小于等于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。

4、進(jìn)一步的，所述防水綜合護(hù)套采用yly聚乙烯型雙面鋁塑復(fù)合帶縱包結(jié)構(gòu)，鋁塑復(fù)合帶的標(biāo)稱厚度為0.30mm，其最小厚度不小于標(biāo)稱厚度的90％；縱包重疊寬度不小于20mm，確?？v包搭蓋的粘結(jié)強(qiáng)度符合要求，同時(shí)確保粘結(jié)平整光滑，從而保證整個(gè)防水防腐的連貫完整性。

5、進(jìn)一步的，所述防水綜合護(hù)套為采用熱塑槍或熱熔膠將鋁塑帶表面的聚乙烯熔化使縱包搭接粘連后表面擠塑形成的完整密閉管狀；聚乙烯擠出熔融的溫度將管狀外表面的聚乙烯薄膜再次熔化與聚乙烯護(hù)套內(nèi)壁粘結(jié)形成一個(gè)完整的金屬塑料綜合護(hù)層，該護(hù)層既有金屬的致密和延展性，又具有有機(jī)高分子材料較突出的防腐蝕能力。

6、進(jìn)一步的，所述高強(qiáng)度鋁合金絲采用鋁-鎂-硅系合金圓線。

7、一種用于生產(chǎn)上述淺水用鋁芯輕型水底電纜的生產(chǎn)裝置，包括依次設(shè)置的生產(chǎn)導(dǎo)體的絞線設(shè)備、纜芯生產(chǎn)裝置、三芯成纜裝置、防水綜合護(hù)套生產(chǎn)線、鋼絲鎧裝機(jī)及擠包機(jī)；所述纜芯生產(chǎn)裝置包括三層共擠設(shè)備和銅帶繞包設(shè)備；所述防水綜合護(hù)套生產(chǎn)線包括依次設(shè)置的放線裝置、縱包平臺(tái)、擠塑機(jī)、冷卻水槽、牽引裝置及收線裝置；所述縱包平臺(tái)中部設(shè)有承徑區(qū)長(zhǎng)度大于等于12mm、小于等于15mm的縱包模具，縱包模具與縱包平臺(tái)的夾角α≤20°，鋁塑復(fù)合帶通過(guò)縱包模具在纜芯外縱包搭接；縱包平臺(tái)靠近擠塑機(jī)一端設(shè)有定徑模具?？v包模具的承徑區(qū)距離定徑模具的距離不大于100mm，同時(shí)定徑模具距離擠塑機(jī)的機(jī)頭的距離不大于180mm。

8、進(jìn)一步的，所述三層共擠設(shè)備為德國(guó)特勒斯特或麥拉菲爾交聯(lián)機(jī)，通過(guò)該設(shè)備完成纜芯的導(dǎo)體屏蔽層、抗水樹交聯(lián)聚乙烯絕緣層及絕緣屏蔽層的生產(chǎn)制作。

9、一種淺水用鋁芯輕型水底電纜的生產(chǎn)方法，使用上述生產(chǎn)裝置，包括以下步驟；s1、使用絞線設(shè)備將多根鋁絲進(jìn)行緊壓進(jìn)而生產(chǎn)緊壓鋁導(dǎo)體；s2、在導(dǎo)體外使用三層共擠設(shè)備對(duì)導(dǎo)體屏蔽層、抗水樹交聯(lián)聚乙烯絕緣層及絕緣屏蔽層三層共擠后進(jìn)行脫氣處理；s3、在絕緣屏蔽層外通過(guò)銅帶繞包設(shè)備將0.1mm銅帶和色帶進(jìn)行重疊繞包制作銅帶金屬屏蔽層，銅帶的搭蓋率大于等于15％、小于等于20％；s4、進(jìn)行三芯成纜，成纜時(shí)在纜芯周邊加入軟填充并將其外形圓整并繞包兩層無(wú)紡布，用以扎緊防止線芯松散；s5、采用yly聚乙烯型雙面鋁塑復(fù)合帶縱包搭接粘連制成防水綜合護(hù)套，利用熱塑槍或熱熔膠將鋁塑帶表面的聚乙烯熔化密閉管狀整體；s6、在防水綜合護(hù)套外采用瀝青涂覆制作高強(qiáng)度鋁合金鎧裝，涂覆完成后繞包兩層環(huán)保型涂膠布帶進(jìn)行扎緊和防滴漏；s7、采用擠包機(jī)在鎧裝層外擠包外護(hù)套，完成后進(jìn)行出廠試驗(yàn)并包裝入庫(kù)。

10、進(jìn)一步的，所述s3中銅帶接頭不允許插接，必須采用點(diǎn)焊牢靠固定。

11、進(jìn)一步的，所述s4中半成品線纜的圓度大于等于92％，且顏色為黃、綠、紅三相。

12、進(jìn)一步的，所述s5中鋁塑復(fù)合帶的寬度通過(guò)w＝π(d1+2t)+35進(jìn)行計(jì)算，式中w為鋁塑復(fù)合帶寬度；d1為纜芯直徑；t為鋁塑復(fù)合帶厚度；s5完成后半成品電纜的直徑d2＝d1+3t；所述s5生產(chǎn)過(guò)程中使用的定徑模具的直徑d3＝d2+(0.5～1)，在半成品線纜進(jìn)入擠塑機(jī)機(jī)頭前，對(duì)鋁塑復(fù)合帶搭接處進(jìn)行加熱預(yù)粘結(jié)以確保連接處位置搭接緊密牢靠后進(jìn)行擠塑護(hù)套覆蓋并冷卻。

13、進(jìn)一步的，所述s6中整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程采用152盤(800/68+84)鋼絲鎧裝機(jī)一道工序完成生產(chǎn)。

14、進(jìn)一步的，所述s7中外護(hù)套表面涂覆石墨潤(rùn)滑層，以減少施工過(guò)程中電纜與周圍環(huán)境介質(zhì)的摩擦力；外護(hù)套表面印刷有電纜型號(hào)和米標(biāo)。

15、本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

16、1、本發(fā)明中的水底電纜采用鋁導(dǎo)體代替銅導(dǎo)體，降低了重量和成本；鋁導(dǎo)體采用多層阻水結(jié)構(gòu)增加了導(dǎo)體緊壓系數(shù)，使導(dǎo)體更緊密。

17、2、普通電纜絕緣長(zhǎng)時(shí)間在水中工作會(huì)使絕緣內(nèi)部形成水樹，在長(zhǎng)時(shí)間電場(chǎng)作用下有可能會(huì)造成絕緣的擊穿，大大降低電纜的壽命；本發(fā)明中的水底電纜為濕式結(jié)構(gòu)，采用進(jìn)口的抗水樹交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，使電纜能夠長(zhǎng)時(shí)間在潮濕環(huán)境或者水中運(yùn)行，提高電纜壽命

18、3、本發(fā)明采用鋁塑復(fù)合帶防水綜合護(hù)套替代鉛套，有相當(dāng)優(yōu)異的防水防腐蝕能力且大幅度降低了電纜重量，降低了成本，且更加環(huán)保；鉛套使用的鉛合金生產(chǎn)是重污染源，環(huán)保問(wèn)題嚴(yán)重，同時(shí)擠鉛或壓制鉛套的損耗和能源要求也很高。

19、4、由于淺水區(qū)域水流速度慢對(duì)電纜沖刷力遠(yuǎn)沒有海底環(huán)境大，本發(fā)明采用高強(qiáng)度鋁合金絲代替鋼絲作為淺水域水底電纜的鎧裝結(jié)構(gòu)，安全適用且大幅降低了電纜重量，降低了成本，電纜的運(yùn)輸、安裝敷設(shè)更加便捷。

技術(shù)特征：

1.一種淺水用鋁芯輕型水底電纜，其特征在于：包括三根截面圓形的鋁導(dǎo)體，每根導(dǎo)體外部依次包裹導(dǎo)體屏蔽層、抗水樹交聯(lián)聚乙烯絕緣層、絕緣屏蔽層和銅帶金屬屏蔽層后形成線芯；三根所述線芯絞合成纜芯，所述纜芯設(shè)置在防水綜合護(hù)套內(nèi)，防水綜合護(hù)套與纜芯之間及纜芯中部間隙處設(shè)有軟填充；所述防水綜合護(hù)套的外表面通過(guò)涂覆瀝青均勻固定若干高強(qiáng)度鋁合金絲形成鎧裝層，鎧裝層外設(shè)置外護(hù)套。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淺水用鋁芯輕型水底電纜，其特征在于：所述導(dǎo)體由若干個(gè)環(huán)形陣列排布的鋁絲組成，鋁絲排布成的柱狀結(jié)構(gòu)或筒狀結(jié)構(gòu)均為一個(gè)絞線層，每個(gè)絞線層的空隙中填有阻水粉，每個(gè)絞線層外側(cè)設(shè)有一層縱包阻水帶并用阻水紗綁扎；20℃時(shí)所述導(dǎo)體的直流電阻小于等于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淺水用鋁芯輕型水底電纜，其特征在于：所述防水綜合護(hù)套采用yly聚乙烯型雙面鋁塑復(fù)合帶縱包結(jié)構(gòu)，鋁塑復(fù)合帶的標(biāo)稱厚度為0.30mm，其最小厚度不小于標(biāo)稱厚度的90％；縱包重疊寬度不小于20mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淺水用鋁芯輕型水底電纜，其特征在于：所述防水綜合護(hù)套為采用熱塑槍或熱熔膠將鋁塑帶表面的聚乙烯熔化使縱包搭接粘連后表面擠塑形成的完整密閉管狀。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淺水用鋁芯輕型水底電纜，其特征在于：所述高強(qiáng)度鋁合金絲采用鋁-鎂-硅系合金圓線。

6.一種生產(chǎn)裝置，用于生產(chǎn)如權(quán)利要求1-5任一所述的一種淺水用鋁芯輕型水底電纜，其特征在于：包括依次設(shè)置的生產(chǎn)導(dǎo)體的絞線設(shè)備、纜芯生產(chǎn)裝置、三芯成纜裝置、防水綜合護(hù)套生產(chǎn)線、鋼絲鎧裝機(jī)及擠包機(jī)；所述纜芯生產(chǎn)裝置包括三層共擠設(shè)備和銅帶繞包設(shè)備；所述防水綜合護(hù)套生產(chǎn)線包括依次設(shè)置的放線裝置、縱包平臺(tái)、擠塑機(jī)、冷卻水槽、牽引裝置及收線裝置；所述縱包平臺(tái)中部設(shè)有承徑區(qū)長(zhǎng)度大于等于12mm、小于等于15mm的縱包模具，縱包模具與縱包平臺(tái)的夾角α≤20°，鋁塑復(fù)合帶通過(guò)縱包模具在纜芯外縱包搭接；縱包平臺(tái)靠近擠塑機(jī)一端設(shè)有定徑模具。

7.一種淺水用鋁芯輕型水底電纜的生產(chǎn)方法，使用如權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)裝置，其特征在于，包括以下步驟：s1、使用絞線設(shè)備將多根鋁絲進(jìn)行緊壓進(jìn)而生產(chǎn)緊壓鋁導(dǎo)體；s2、在導(dǎo)體外使用三層共擠設(shè)備對(duì)導(dǎo)體屏蔽層、抗水樹交聯(lián)聚乙烯絕緣層及絕緣屏蔽層三層共擠后進(jìn)行脫氣處理；s3、在絕緣屏蔽層外通過(guò)銅帶繞包設(shè)備將0.1mm銅帶和色帶進(jìn)行重疊繞包制作銅帶金屬屏蔽層，銅帶的搭蓋率大于等于15％、小于等于20％；s4、進(jìn)行三芯成纜，成纜時(shí)在纜芯周邊加入軟填充并將其外形圓整并繞包兩層無(wú)紡布，用以扎緊防止線芯松散；s5、采用yly聚乙烯型雙面鋁塑復(fù)合帶縱包搭接粘連制成防水綜合護(hù)套，利用熱塑槍或熱熔膠將鋁塑帶表面的聚乙烯熔化密閉管狀整體；s6、在防水綜合護(hù)套外采用瀝青涂覆制作高強(qiáng)度鋁合金鎧裝，涂覆完成后繞包兩層環(huán)保型涂膠布帶進(jìn)行扎緊和防滴漏；s7、采用擠包機(jī)在鎧裝層外擠包外護(hù)套，完成后進(jìn)行出廠試驗(yàn)并包裝入庫(kù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種淺水用鋁芯輕型水底電纜的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述s4中半成品線纜的圓度大于等于92％，且顏色為黃、綠、紅三相。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種淺水用鋁芯輕型水底電纜的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述s5中鋁塑復(fù)合帶的寬度通過(guò)w＝π(d1+2t)+35進(jìn)行計(jì)算，式中w為鋁塑復(fù)合帶寬度；d1為纜芯直徑；t為鋁塑復(fù)合帶厚度；s5完成后半成品電纜的直徑d2＝d1+3t；所述s5生產(chǎn)過(guò)程中使用的定徑模具的直徑d3＝d2+(0.5～1)，在半成品線纜進(jìn)入擠塑機(jī)機(jī)頭前，對(duì)鋁塑復(fù)合帶搭接處進(jìn)行加熱預(yù)粘結(jié)然后進(jìn)行擠塑護(hù)套覆蓋并冷卻。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種淺水用鋁芯輕型水底電纜的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述s7中外護(hù)套表面涂覆石墨潤(rùn)滑層；外護(hù)套表面印刷有電纜型號(hào)和米標(biāo)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種淺水用鋁芯輕型水底電纜包括三根截面圓形的鋁導(dǎo)體，每根導(dǎo)體外部依次包裹導(dǎo)體屏蔽層、抗水樹交聯(lián)聚乙烯絕緣層、絕緣屏蔽層和銅帶金屬屏蔽層后形成線芯；三根所述線芯絞合成纜芯，所述纜芯設(shè)置在防水綜合護(hù)套內(nèi)，防水綜合護(hù)套與纜芯之間及纜芯中部間隙處設(shè)有軟填充；所述防水綜合護(hù)套的外表面通過(guò)涂覆瀝青均勻固定若干高強(qiáng)度鋁合金絲形成鎧裝層，鎧裝層外設(shè)置外護(hù)套；本發(fā)明還包括上述電纜的生產(chǎn)裝置及生產(chǎn)方法。本發(fā)明采用鋁導(dǎo)體降低了重量和成本；采用抗水樹交聯(lián)聚乙烯絕緣材料使電纜能夠長(zhǎng)時(shí)間在潮濕環(huán)境或者水中運(yùn)行，提高電纜壽命；采用鋁塑復(fù)合帶防水綜合護(hù)套替代鉛套，防水防腐蝕能力強(qiáng)并降低了電纜重量和成本，且更加環(huán)保。

技術(shù)研發(fā)人員：李超,陳東,馮紅亮,黃俊合,王威,孫慶安,鞏太義
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華電國(guó)際電力股份有限公司天津開發(fā)區(qū)分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21