[发明专利]一种高压直流海缆Z型密封电缆导体的设计方法

权利要求书

1.一种高压直流海缆Z型密封电缆导体的设计方法，其特征在于，包括中心线和若干单线，若干所述单线以层层叠加的方式绞合在所述中心线外壁上；

所述单线为Z型单线，相邻的两所述Z型单线之间首尾相互堆叠配合，若干所述Z型单线通过绞线工艺呈螺旋状紧密缠绕在一起；

所述Z型单线上的转角处均设有倒角；

所述中心线的种类包括圆形紧压结构和实心铜棒；

具体步骤包括：

1)计算导体的外径D_A；

2)计算修正角度δ；

3)计算Z型单线两边延长线对应的圆心角θ₀；

4)计算Z型单线的填充系数t；

5)Z型单线拉丝设计，所述Z型单线的主要特征尺寸为所述Z型单线对应角度值θ₀、容纳所述Z型单线的最小扇形外圆弧对应的直线长度W、所述Z型单线截面对角线的长度V、所述Z型单线截面圆环所在的内外圆R₁、R₂半径之差H、所述Z型单线截面面积S、相邻所述Z型单线的搭边值d和所述Z型单线的倒角r，其中θ₀值由每层框绞机框数决定，角度θ₁与角度θ₂的值相等，θ₁取值范围为1/4θ₀～1/6θ₀，搭边值d为在中心圆R₃上角度θ₁的圆弧长度，R₃为所述Z型单线的中心圆弧半径，R₃＝R₁+H/2，用于拉丝的铜杆直径为D，D为容纳所述Z型铜单线截面的最小圆单线的直径，D值根据W和V值选取，当W/V1时，D＝W，当W/V1时，D＝V；

6)优化Z型单线结构，对设计好的所述Z型单线进行优化，将与R₃圆弧相连接的四个所述倒角r的尺寸调整为R，R＝H/2，所述Z型单线外圆弧对应的角度θ₃。

2.根据权利要求1所述的一种高压直流海缆Z型密封电缆导体的设计方法，其特征在于：所述步骤1)中通过公式(1)计算导体外径D_A,

其中S为导体截面面积，η为导体填充系数，根据以往生产制造经验，设计η取值。

3.根据权利要求1所述的一种高压直流海缆Z型密封电缆导体的设计方法，其特征在于：所述步骤2)中通过公式(2)计算修正角度δ，

其中Dn为对应的各层的外径，L为此层的节距。

4.根据权利要求3所述的一种高压直流海缆Z型密封电缆导体的设计方法，其特征在于：所述步骤3)中将步骤2)计算得到的修正角度δ代入公式(3)中计算出修正后的所述Z型单线两边延长线对应的圆心角θ₀，

其中n为对应的各层实际所述Z型单线的根数，θ₁为所述Z型单线一侧的搭边角，搭边角为相邻所述Z型单线重叠部分所对应的角度。

5.根据权利要求1所述的一种高压直流海缆Z型密封电缆导体的设计方法，其特征在于：所述步骤4)中将所述Z型单线的下半部分以外圆弧R₁的圆心为圆心向左旋转θ₁，使得所述Z型单线组成一个扇形，通过公式(4)、(5)计算出角度λ和角度μ，然后通过公式(6)和(7)再将λ和μ转化成弧度α和β，

α＝λ/180°*π (6)

β＝μ/180°*π (7)

其中R₁为所述Z型单线的外圆弧半径，R₂为所述Z型单线的内圆弧半径，r为倒角半径，λ为所述Z型单线下端左侧边与左下端所述倒角r的圆心到所述外圆弧R₁圆心连线的夹角，μ为所述Z型单线上端左侧边与左上端所述倒角r的圆心到所述外圆弧R₂圆心连线的夹角,λ和μ均为近似值。

6.根据权利要求5所述的一种高压直流海缆Z型密封电缆导体的设计方法，其特征在于：所述步骤4)中将弧度α和β代入公式(8)中计算出Z型单线的实际填充系数t，

当t≥η时，该方法设计的Z型密封电缆导体满足导体阻水性能要求，当t＜η时，该方法设计的Z型密封电缆导体不满足导体阻水性能要求。