[发明专利]高压DC线缆

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压DC线缆，该线缆至少具有由绝缘层包围的内导体，该绝缘层被配置成承受在导体与线缆的周围环境之间的电压。

背景技术

“高压”意味着至少10kV、但是经常高得多(比如数百kV)的电压电平。这一电压必须由所述绝缘层承受，因为线缆的导体处于高压电势而线缆的外围必须处于地电势，并且所述绝缘层为此通常由半传导薄屏蔽层包围。这引起对绝缘层的电介质应力，必须在尺度上设定该绝缘层用于可靠地承受这一应力。

另外，当通过高压直流(HVDC)传输电功率时，在增加电压时损耗减少，从而正是出于该原因而希望增加所述电压。

为了阐明但是不以任何方式限制本发明，在图1中非常示意性地图示了将这一类线缆用于HVDC传输。图中所示用于传输电功率的电厂具有用于HVDC的直流电压网络1，该网络具有用于互连两个电站4、5的两个所述线缆2、3，这些电站被配置成在直流电压网络1与交变电压网络6、7(这里具有三相并且连接到相应电站)之间传输电功率。线缆之一2既定为处于直流电压网络的直流电压一半的正电势，而另一线缆3处于直流电压一半的负电势。因而这一电厂具有双极直流电压网络，但是也可设想返程电流流过地电极的单极网络。

需要传输比如今在HVDC传输中可能传输的功率更多的功率，但是仍未开发功率高于800MW的线缆。如果做到这一点而不增加如今已经严峻并且接近输送限制的线缆尺度，则必须通过导电率更高的导体来增加电流或者通过对所述绝缘层的更高应力来增加电压。导体的导电率受不能改进的铜和铝这样的导体材料限制，而其它导体在可预见的将来内不可用或者用于构成任何实际选项的成本太高(超导体)。因此增加这样的传输中的功率的其它方式是通过改进绝缘材料，这看来是明显增加功率的最有前途的方式并且也由于减少通过增加电压来获得的损耗减少而有利。

有主体浸渍线缆(通常由油浸渍的纸形成的厚绝缘层)和挤压线缆(在聚合物基材上的绝缘层)这已知两类HVDC线缆。这些线缆可接受的平均电场对于主体浸渍线缆而言约为30kV每毫米而对于挤压线缆而言约为20kV每毫米。可以通过用塑料膜替换一些或者所有纸来改进主体浸渍线缆，但是这将使浸渍更困难。另外，挤压线缆仍具有通过利用改进的材料来具有增加的场的可能更多潜力，其中一个目标在于将电介质应力倍增至40kV每毫米。附图2示出了具有内导体8的已知挤压线缆，该内导体由具有电势均衡性质的薄半导体层9、聚合物基材的厚绝缘层10(诸如在其外侧为交联聚乙烯)和也被均衡电势的外部薄半导体屏蔽层11包围。也通过EP 0 868 002已知这样的线缆。

US 6 509 527公开了使用线缆绝缘层从而使得有可能增加对这一类线缆的电介质应力。

上述两种用于生产DC线缆的技术具有在线缆的40年寿命期间不应出现电介质故障这样的设计标准。这提出对设计可靠性的很严格要求并且电压应力必须比如果接受更频繁失效则会有的应力低得多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压DC线缆，该线缆具有可接受的电介质应力增加的所述绝缘层并且借此实现增加所述电压电平而相对于这样的已知线缆未增加线缆的尺度。

这一目的根据本发明通过提供这样的线缆来实现，在所述线缆中，所述绝缘层由在彼此上面的多个叠加的绝缘材料膜状层形成，各膜状层具有隔离金属区域，并且这样的膜状层的连续的所述金属区域如在线缆的径向方向上所见至少部分彼此重叠以便在线缆的所述绝缘层中产生大量小电容器。