申请/专利权人：中天科技海缆股份有限公司

申请日：2017-09-27

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN109559846B

主分类号：H01B7/14

分类号：H01B7/14;H01B7/22;H01B9/00;H01B9/02;G02B6/44

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2021.01.05#著录事项变更;2020.09.15#专利申请权的转移;2019.04.26#实质审查的生效;2019.04.02#公开

摘要：本发明提供一种单芯海缆，包括芯体，设于所述芯体外的内护层，设于所述内护层外的铠装层，所述铠装层包括根数总和恒定的第一金属线和第二金属线，且第一金属线与第二金属线的根数在至少一第一分段和一第二分段的数值不同。本发明提供载流量可控制可调节的所述单芯海缆，其载流量可满足路由瓶颈段对其额定电流的要求；同一根所述单芯海缆可同时满足布设在不同区域和环境的多段路由条件下对其额定电流的要求，并实现机械强度和成本的优化，实用性和操作性强，便于施工，用料量合理。

主权项：1.一种单芯海缆，包括芯体，设于所述芯体外的内护层，设于所述内护层外的铠装层，其特征在于：所述铠装层包括根数总和恒定的第一金属线和第二金属线，且所述第一金属线与所述第二金属线的根数在至少一第一分段和一第二分段的数值不同；所述第一金属线与所述第二金属线的根数配比为2:5；每根所述第一金属线为铜丝或铝丝；所述第二金属线为钢丝。

全文数据：单芯海缆技术领域本发明涉及水下使用的交流电力电缆技术领域，尤其涉及单芯海缆。背景技术单芯海缆采用单个导体传输和分配电能，便于线路接头及与设备接线，能够满足苛刻的海域施工条件，特别是应用于沿海城市供电和海上风力发电上的电力输送。基于自然环境的多样性，海缆预设路由多分段设计且较为复杂，同时敷设环境和工况条件均会影响海缆的载流量，存在载流量达不到额定电流要求的路由瓶颈段，导致同一根海缆无法保证在每一段路由条件下均满足额定电流的要求。降低铠装损耗是提高海缆载流量的有效途径之一。常见铠装有镀锌钢丝铠装和铜丝铠装，其中镀锌钢丝铠装具有较大的电阻值，铠装损耗大，载流量低。铜丝铠装具有低电阻和高耐腐蚀性，但其机械强度低于镀锌钢丝铠装，价格昂贵。发明内容鉴于以上内容，有必要提供一种改进的单芯海缆，其具有载流量可调、铠装损耗小、机械强度高、耐腐蚀的特点。本发明提供的技术方案为：一种单芯海缆，包括芯体，设于所述芯体外的内护层，设于所述内护层外的铠装层，所述铠装层包括根数总和恒定的第一金属线和第二金属线，且第一金属线与第二金属线的根数在至少一第一分段和一第二分段的数值不同。进一步地，每根所述第一金属线为铜丝或铝丝。进一步地，所述第二金属线为钢丝。进一步地，所述第一金属线和所述第二金属线为圆丝或扁丝。进一步地，所述第一金属线、所述第二金属线、或者两者组合单层连续排设于所述内护层圆周外。进一步地，所述芯体包括阻水导体及设于所述阻水导体间隙中的阻水填充材料。进一步地，所述内护层设于所述芯体外，包括由内而外依次设有的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层及第一护层，所述第一护层包括由内而外依次设有的阻水带绕包层、金属护层、聚乙烯护层、内衬层。进一步地，所述聚乙烯护层和所述内衬层之间设有填充保护层及在所述填充保护层间隙的光纤单元，所述光纤单元包括光纤、阻水油膏、不锈钢管及塑料护层。进一步地，所述铠装层外设有外护层。进一步地，每根所述单芯海缆同时满足多段路由条件下对额定电流的要求。与现有技术相比，在根数总和恒定的前提下，通过增加所述第一金属线的根数，减小铠装电阻，降低铠装损耗，提高载流量，解决海缆在路由瓶颈段载流量低不足以满足额定电流要求的问题；在满足额定电流要求的前提下，通过增加所述第二金属线的根数，可提高机械强度，降低成本。本发明提供的载流量可控制可调节的所述单芯海缆，其载流量可满足路由瓶颈段对其额定电流的要求；同一根所述单芯海缆可同时满足布设在不同区域和环境的多段路由条件下对其额定电流的要求，并实现机械强度和成本的优化，实用性和操作性强，便于施工，用料量合理。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是本发明一实施例提供的单芯海缆第一分段的结构示意图。图2是图1所示单芯海缆第二分段的结构示意图。图3是图2所示第一护层的一种结构示意图。图4是图3所示光纤单元的结构示意图。附图标记说明:单芯海缆100芯体10内护层20铠装层30第一金属线31第二金属线32外护层40导体屏蔽层21绝缘层22绝缘屏蔽层23第一护层50阻水带绕包层51金属护层52聚乙烯护层53内衬层54填充保护层55光纤单元56光纤56-a阻水油膏56-b不锈钢管56-c塑料护层56-d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。请参阅图1，本发明一实施例中，所述单芯海缆100为用作水下电力输送的电力电缆，例如用于沿海城市供电和海上风力发电领域，其包括芯体，设于所述芯体10外的内护层20，设于所述内护层20外的铠装层30，所述铠装层30包括根数总和恒定的所述第一金属线31和所述第二金属线32，且所述第一金属线31与所述第二金属线32的根数在至少一第一分段和一第二分段的数值不同。请参阅图1和图2，所述芯体10设于所述单芯海缆100的中心，包括阻水导体及设于所述阻水导体间隙中的阻水填充材料，所述阻水导体是所述单芯海缆100电流传输的载体，所述阻水填充材料为间隙填充物，对所述阻水导体起阻水保护作用。所述阻水导体采用圆形紧压绞合形式或型线形式，所述阻水填充材料为阻水带、阻水粉、阻水纱或阻水胶中的一种或者几种组合。请参阅图2和图3，所述内护层20设于所述芯体10外，对所述芯体10起屏蔽、绝缘及保护作用，包括由内而外依次设有的导体屏蔽层21、绝缘层22、绝缘屏蔽层23及第一护层50。所述导体屏蔽层21采用半导电捆扎阻水带绕包和超光滑半导电屏蔽料挤包组成，所述绝缘层22采用超洁净交联聚乙烯材料均匀的挤包在所述导体屏蔽层21上，所述绝缘屏蔽层23采用超光滑半导电屏蔽料直接挤包在所述绝缘层22上。所述第一护层50包括由内而外依次设有的阻水带绕包层51、金属护层52、聚乙烯护层53、内衬层54。所述的阻水带绕包层51采用半导电阻水带材料重叠绕包在所述绝缘屏蔽层23上，所述金属护层52为连续密封结构，采用合金铅直接挤包在所述阻水带绕包层51上，所述聚乙烯护层53采用半导电聚乙烯或绝缘聚乙烯热塑性护套料，直接挤包在所述金属护层52上，所述内衬层54采用直径2～4mm的高强度聚丙烯PP纤维绳绕包结构。再请参阅图3和图4，所述单芯海缆100可以是一种光电复合缆，所述第一护层50在所述聚乙烯护层53和所述内衬层54之间设有填充保护层55及在所述填充保护层间隙的光纤单元56，所述填充保护层55为采用高强度热塑性材料连续挤出加工的圆柱体，用于填充保护所述光纤单元56。所述光纤单元56用作所述单芯海缆100中光信号传输的载体，由光纤56-a、阻水油膏56-b、不锈钢管56-c、塑料护层56-d组成，其设有2组，每组所述光纤单元含有36芯。在其他实施例中，所述光纤单元56设有1组、3组或4组，每组所述光纤单元56含有1～36芯。所述单芯海缆100可不含有所述光纤单元56及其所述填充保护层55。请参阅图1和图2，所述铠装层30用于增加所述单芯海缆100的机械强度和防侵蚀能力，所述铠装层30包括根数总和恒定的第一金属线31和第二金属线32，所述第一金属线31为圆铜丝，所述第二金属线32为圆钢丝。所述第一金属线31的引入可减小铠装电阻和铠装损耗，改进的所述单芯海缆100的载流量可满足特定路由条件下对额定电流的要求。例如所述单芯海缆100所需的额定电流为700A，某段路由条件下钢丝铠装海缆的载流量为650A，铜丝铠装海缆的载流量为850A，设计采用两种金属线的组合进行铠装改进，计算金属线直径和根数，所述第一金属线31与所述第二金属线32的根数配比为2:5，制得的所述单芯海缆100在该段路由条件下载流量为710A，满足其对额定电流的要求。所述第一金属线31与所述第二金属线32的根数在至少一第一分段和一第二分段的数值不同，通过分段调整金属线的根数配比可使同一根所述单芯海缆100同时满足多段路由条件下额定电流的要求，且实现机械强度和成本的优化。由于敷设的地域和路由条件不同，同一根海缆以瓶颈段路由的高要求设计则在其它段路由下载流量超出预设指标，机械性能一般，成本高；以其它段路由的要求设计则载流量无法满足瓶颈段路由下的高要求。例如设定第一分段敷设于其它段路由条件下，第二分段敷设于瓶颈段路由条件下。所述单芯海缆100所需的额定电流为700A，所述单芯海缆100的第一分段的载流量为720A，第一分段的所述单芯海缆100在第二分段敷设路由条件下载流量为630A，其载流量达不到额定电流要求，为路由瓶颈段，本实施例在总根数不变的前提下，通过将单根所述第一金属线31与单根所述第二金属线32拼接以增加第二分段上所述第一金属线31的根数来提高第二分段载流量，使其满足额定电流的要求，实现同一根所述单芯海缆100同时满足第一分段和第二分段上对所述单芯海缆的额定电流的要求。图1和图2所示第一分段和第二分段上所述第一金属线31与所述第二金属线32单层连续排设于所述内护层20圆周外。第一分段与第二分段上所述第一金属线31和所述第二金属线32的根数为不同数值，所述第一金属线31在第一分段上的根数是其在第二分段上的23，所述第二金属线32在第一分段上的根数是其在第二分段上的54，所述第一金属线31和所述第二金属线32的根数总和恒定，第一分段载流量为720A，第二分段载流量为710A，均满足预设700A的额定电流要求。所述铠装层30外设有外护层40，对所述铠装层30起机械保护和抗腐蚀作用，采用沥青涂覆和直径2～4mm的聚丙烯PP纤维绳直接绕包。在其他实施例中，所述第一金属线31和所述第二金属线32可以采用扁丝，所述第一金属线31可以为铝丝或者铜丝与铝丝的组合。所述第一金属线31和所述第二金属线32的根数在所述单芯海缆100的不同分段上可以有两组以上不同数值，在满足额定电流要求的前提下，可减少所述第一金属线31的根数，增加所述第二金属线32的根数，实现所述单芯海缆100的机械强度和成本的最优化。所述第一金属线31和所述第二金属线32可以不规则单层连续排设。所述外护层40可以采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚烯烃等材料中的一种或组合。本发明提供的每根所述单芯海缆能够同时满足多段路由条件下额定电流的要求，且实现机械强度和成本的优化。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。

权利要求：1.一种单芯海缆，包括芯体，设于所述芯体外的内护层，设于所述内护层外的铠装层，其特征在于：所述铠装层包括根数总和恒定的第一金属线和第二金属线，且所述第一金属线与所述第二金属线的根数在至少一第一分段和一第二分段的数值不同。2.根据权利要求1所述的单芯海缆，其特征在于：每根所述第一金属线为铜丝或铝丝。3.根据权利要求1所述的单芯海缆，其特征在于：所述第二金属线为钢丝。4.根据权利要求1所述的单芯海缆，其特征在于：所述第一金属线和所述第二金属线为圆丝或扁丝。5.根据权利要求1所述的单芯海缆，其特征在于：所述第一金属线、所述第二金属线、或者两者组合单层连续排设于所述内护层圆周外。6.根据权利要求1所述的单芯海缆，其特征在于：所述芯体包括阻水导体及设于所述阻水导体间隙中的阻水填充材料。7.根据权利要求1所述的单芯海缆，其特征在于：所述内护层设于所述芯体外，包括由内而外依次设有的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层及第一护层，所述第一护层包括由内而外依次设有的阻水带绕包层、金属护层、聚乙烯护层、内衬层。8.根据权利要求7所述的单芯海缆，其特征在于：所述聚乙烯护层和所述内衬层之间设有填充保护层及在所述填充保护层间隙的光纤单元，所述光纤单元包括光纤、阻水油膏、不锈钢管及塑料护层。9.根据权利要求1所述的单芯海缆，其特征在于：所述铠装层外设有外护层。10.根据权利要求1所述的单芯海缆，其特征在于：每根所述单芯海缆同时满足多段路由条件下对额定电流的要求。

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