[发明专利]电力线缆及用于生产电力线缆的过程

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力线缆，以及一种用于生产如所附权利要求中限定的电力线缆的过程。

背景技术

高压电力线缆用于以中压或高压传输电力。线缆一般包括导线和包绕导线的聚合物绝缘系统。可埋入地下的电力线缆称为陆地线缆。可埋入海床的可在海水中的两个固定点之间自由延伸的电力线缆称为海底、海水或水下电力线缆。水下电力线缆现今由于对来自例如离岸能量源(包括离岸可再生能源场，如，风电场)的电力传递的需要增加而使用量增加。另外，电力传递线缆的长度在增长，因为需要使不同地区的输电网络互连来允许全球能源交易。一方面需要能源的区域与另一方面生产能源的区域还可远离彼此，这进一步增加了对安全电力传递的需要。

为了满足对安全电力传递的需求，绝缘系统的保护需要高质量，以确保在电力传输期间的正确电学和机械行为。为了使导线电绝缘，包括半传导和绝缘的聚合物层的绝缘系统布置成包绕导线。除非电力线缆适当地绝缘，否则相当大的泄漏电流将在线缆的径向方向上从导线流至周围的接地帘栅。为了保护高压电力线缆的绝缘系统和导线，金属叠层或例如挤制引线护套可围绕绝缘系统提供为隔水层。聚合物夹套可接着施加在叠层或护套的顶部上。高压线缆经常还包括也称为膨胀带的阻水带(WBT)，其包绕线缆的绝缘系统。阻水带主要提供成在带受损的情况下停止水在线缆中的纵向散布。阻水带包括吸湿的，即，吸水的材料，其与水接触膨胀，并且防止水沿线缆的纵向(和径向)方向的泄漏，以使可最小化线缆的受损部分。

在现有技术中论述了阻水材料的使用。刊物"IEEE Transactions of Industry Applications"，29卷第5号(1993年9月/10月)中的W.F. (Buddy) Power, Jr的"An overview of Water-Resistant Cable designs"公开了在导线绞线内使用塑料化合物和吸水材料来实现线缆中的纵向阻水。该文献还公开了使用封装夹套和金属叠层带来作为阻水材料。

然而，尽管通过使用例如阻水带实现了令人满意的阻水特性，但注意到，阻水带可对高压直流(HVDC)电力线缆的电学性能具有负面影响。源自阻水带的物质可迁移到绝缘部中，引起绝缘部中的电DC传导性。这将增大线缆中的介电损失，并且因此提高热逸散的风险。因此，即使存在用于防水线缆设计的已知解决方案，但仍需要改进已知的设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线缆设计和一种用于生产线缆设计的方法，其最小化现有技术的线缆设计中关于化学物扩散到绝缘系统中的问题。特别地，目的在于最小化绝缘部中的电DC传导性，并且因此减少相关联的问题，如，线缆中的介电损失和热逸散的风险。

本发明的又一个目的在于提高挤制DC线缆的稳健性和质量。

再一个目的在于改进DC电压下的绝缘部中的电场分布。

此外，目的在于提供达到较高电压和/或较高操作温度的可能性。

根据本发明，以上目的通过如限定在所附权利要求中的本电力线缆达到。

以上目的通过包括金属导线和同轴地且在导线径向外侧包绕导线的电绝缘系统的电力线缆达到。绝缘系统包括由绝缘层在径向外侧包绕的内半传导层，并且其中绝缘层由外半传导层在径向外侧包绕。电力线缆还包括布置在导线中和/或在径向外侧包绕导线的内阻水材料，以及布置在绝缘系统径向外侧的外阻水材料。根据本发明，内隔层布置为内阻水材料与绝缘系统之间的防扩散层。此外，外隔层布置为绝缘系统与外阻水材料之间的防扩散层。

通过将中间隔层引入在线缆的阻水材料与内半传导层之间，有可能阻挡或阻碍可移动化学物质从阻水材料的扩散，其可不利地影响绝缘系统的电DC传导性质。特别地，当第一内隔层置于内阻水材料与内半传导层之间时，有可能在线缆的制造期间阻碍源自内阻水材料的物质的迁移。以相同方式，外隔层防止从外阻水材料扩散到绝缘系统。这特别地鉴于：线缆的温度在绝缘系统的挤制和固化期间升高，这导致可使绝缘系统的电学性质变差的物质从阻水材料的增加的迁移。因此，用作防扩散层的隔层在改进线缆的电学性质中(和例如在减小线缆的绝缘系统中的DC导电性中)是基本的。

根据本发明的一个方面，内隔层和外隔层布置成封装绝缘系统。以该方式，化学物从绝缘系统的内侧和外侧的扩散可由隔层阻碍。

内和/或外阻水材料可包括阻水带(WBT)。阻水带通常结合电缆使用，并且可以以简单方式施加于线缆构造。阻水带可具有半传导性质。以该方式，线缆的电性质未受负面影响。此外，阻水带优选包括水可膨胀材料，由此可获得沿线缆的轴向方向的防水。