一种防电化学腐蚀的阻水缓冲层结构

1.本实用新型属于电力电缆技术领域，涉及应用于高压电力电缆的皱纹铝护套与外半导电层间的阻水缓冲层，尤其涉及一种防电化学腐蚀的阻水缓冲层结构。


背景技术：

2.高压交联聚乙烯电力电缆是电力系统的重要设备。根据其所使用的金属护套结构的差异，一般可以将高压电缆分为平滑铝护套结构和皱纹铝护套结构。由于皱纹铝护套结构可以极大提升电缆的弯曲性能和抗机械外力破坏性能，目前我国电力行业中主要使用皱纹铝护套结构电力电缆。皱纹铝护套内表面为螺旋波纹面结构，而其内侧的外半导电层外表面为平滑圆柱表面，为保证二者间具有良好的力学和电气接触，需要在外半导电层和皱纹铝护套间使用缓冲层，提供应力缓释和径向电流通道的功能。同时，为了防止水分在高压电缆中的轴向扩散，一般会在缓冲层中添加阻水粉，使其具有纵向阻水功能。具有纵向阻水功能的缓冲层称为阻水缓冲层。皱纹铝护套加阻水缓冲层结构是目前我国高压输电线路主要采用的电缆结构设计。
3.但近年来，国内采用该种结构设计的高压电力电缆频繁发生击穿事故，事故电缆涉及国产和进口电缆，造成了巨大的经济损失，严重威胁电力系统的安全稳定运行。该种电缆击穿事故的主要特征是，在事故电缆的阻水缓冲层发现大量白斑和烧蚀痕迹，因此通常将该类电缆事故称为阻水缓冲层烧蚀故障。相关研究表明，阻水缓冲层烧蚀故障与电缆阻水缓冲层的电化学腐蚀密切相关，事故电缆中发现的白斑就是阻水缓冲层电化学腐蚀留下的固体产物，主要成分为氢氧化铝。阻水缓冲层在径向电流作用下发生电化学腐蚀，是高压电缆阻水缓冲层烧蚀故障的主要诱因。因此，若能通过某种方式，抑制甚至防止高压电缆内的阻水缓冲层发生电化学腐蚀，就能有效遏制此类故障的发生，保障电缆安全稳定运行。


技术实现要素：

4.针对高压电缆中的阻水缓冲层，易在径向电流作用下发生电化学腐蚀而造成电缆击穿事故的问题，本实用新型目的旨在提供一种新型的阻水缓冲层结构，将防腐导电线材穿插于阻水缓冲层，在使缓冲层具有良好纵向阻水、应力缓释、电气接触功能的同时，提升阻水缓冲层的防电化学腐蚀能力。
5.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案来实现。
6.本实用新型提供了一种防电化学腐蚀的阻水缓冲层结构，其包括依次设置的铝护套、阻水缓冲带和外半导电层；所述阻水缓冲带沿其长度方向上编织有一根以上防腐导电线材；所述防腐导电线材交错穿插编织于阻水缓冲带上；所述阻水缓冲带两侧的防腐导电线材分别与外半导电层和铝护套接触。
7.上述防电化学腐蚀的阻水缓冲层结构，所述防腐导电线材材质为贵金属或表面经过防腐处理的金属材质，这里的贵金属为金、银和铂等中的一种；表面经过防腐处理的金属材质为表面镀锡或表面涂覆防腐油脂等经防腐处理的金属材质；这里的金属材质可以为铜
或铝等。在优选实现方式中，所述防腐导电线材为镀锡铜线或表面涂覆防腐油脂的铝线等。所述防腐导电线材单丝直径为0.1-0.2mm，相邻平行防腐导电线材间距为1-10mm，防腐导电线材在单侧连续分布长度为1-10mm。本实用新型中，所使用的防腐导电线材的体积电导率远高于阻水缓冲带材料，使得径向电流直接通过防腐导电线材在外半导电层与铝护套间流动，而不会流到阻水缓冲带，从而防止阻水缓冲带发生电化学腐蚀。同时，该阻水缓冲层结构还继承了缓冲带材料本身的应力缓释和纵向阻水功能。
8.本实用新型的优点是：通过防腐导电线材贯通穿插阻水缓冲带的方式，实质上把阻水缓冲带与高压电缆中常用于改善径向通流能力的金属丝布层合二为一，即保留了阻水缓冲带特有的机械应力缓释功能和纵向阻水功能，又将本该流过阻水缓冲层的电流引向穿插其中的防腐导电线材，防止了阻水缓冲带的电化学腐蚀，同时还提高了阻水缓冲带的通流能力，防腐导电线材的体积电导率远高于阻水缓冲层材料。
9.与现有技术相比，本实用新型提供的防电化学腐蚀阻水缓冲层结构具有如下优势：
10.(1)目前在皱纹铝护套高压电缆中，外半导电层与皱纹铝护套间主要采用单一阻水缓冲层；而本结构设计将防腐导电线材穿插编织于阻水缓冲带上，在实质上将阻水缓冲带与防腐导电线材两者合二为一，相当于将两种结构并联，大大提升了其通流能力；
11.(2)高压电缆中的径向电流从缆芯流向铝护套，在通过外半导电层继而流入铝护套的过程中，现有技术一定会导致径向电流通过阻水缓冲层，本结构设计将防腐导电线材穿插在阻水缓冲带中，将其作为电流通过的桥梁，使径向电流不必真正流过阻水缓冲带的本体，进而防止了阻水缓冲带在电流作用下发生电化学腐蚀，断绝其进一步引发高压电缆阻水缓冲层烧蚀故障的可能性。
附图说明
12.图1为本实用新型防电化学腐蚀的阻水缓冲层结构端面剖视图，图中箭头方向示意了使用过程中电流密度分布示意图。
13.图2为本实用新型防电化学腐蚀的阻水缓冲层结构从铝护套侧观察的俯视图。
14.图中，1-铝护套，2-防腐导电线材，3-阻水缓冲带，4-外半导电层。
具体实施方式
15.以下将结合附图给出本实用新型实施例，并通过实施例对本实用新型的技术方案进行进一步的清楚、完整说明。显然，所述实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。
16.实施例
17.本实施例提供的防电化学腐蚀的阻水缓冲层结构，如图1及图2所示，其包括铝护套1、防腐导电线材2、阻水缓冲带3和外半导电层4。铝护套1、阻水缓冲带3和外半导电层4自上而下依次排布。阻水缓冲带沿其长度方向上编织有若干根防腐导电线材2。各防腐导电线材2之间相互平行。防腐导电线材2交错穿插编织于阻水缓冲带3上。如图2所示，其实线表示阻水缓冲带3该区域段对应的防腐导电线材在铝护套一侧，虚线表示阻水缓冲带3该区域段
对应的防腐导电线材在外半导电层一侧，从而使阻水缓冲带3两侧的防腐导电线材2分别与外半导电层4和铝护套1接触。
18.上述铝护套为皱纹铝护套。
19.本实施例中，以镀锡铜丝作为防腐导电线材。如图2所示，镀锡铜丝直径为0.1-0.2mm，相邻平行镀锡铜丝间距为1-10mm，镀锡铜丝在单侧连续分布长度为1-10mm。通过选择合适尺寸的镀锡铜丝以及调整相邻平行镀锡铜丝间距、镀锡铜丝在单侧连续分布长度，可以防止镀锡铜丝的单丝电流过高而熔断，并可使电场分布更均匀。
20.在实际高压电缆制造过程中，待内半导电层-绝缘层-外半导电层三层共挤工序结束后，将单层镀锡铜丝穿插型防电化学腐蚀阻水缓冲带均匀、连续绕包在外半导电层之外，因仅绕包单层，故其阻水缓冲带厚度等于原始设计中单层缓冲带厚度乘以绕包层数。镀锡铜丝直径参照高压电缆用金属丝布铜丝直径相关标准。
21.如图1所示，在电缆使用过程中，径向电流直接通过防腐导电线材在外半导电层与铝护套间流动，而不会流到阻水缓冲带，从而防止阻水缓冲带发生电化学腐蚀。
22.本实用新型的优点是：
23.1)连续防腐导电线材穿插在阻水缓冲带中，在阻水缓冲带两侧分别连接外半导电层和铝护套，使得外半导电层与铝护套间的电流在通过缓冲层时，直接从镀锡铜线中通过，而不流经阻水缓冲带本体，防止阻水缓冲带在电流和水的作用下与电机材料发生电化学腐蚀；
24.2)本结构设计除了能够防止阻水缓冲带发生电化学腐蚀，还完整继承了传统阻水缓冲带的应力缓释和纵向阻水功能，同时，由于防腐导电线材的体积电导率远高于阻水缓冲带材料，还能极大提高缓冲层的通流能力，且该结构改善所增加成本很低、性价比高，综合性能更优越。
25.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。