电HV输电线缆制造技术

本发明专利技术涉及传输线缆，传输线缆包括被包括挤压绝缘材料的绝缘层(9)周向覆盖的沿着纵向轴线延伸的导体(7)或导体的捆，其中传输线缆通过如Cigré TB496中规定的电气类型测试，其中额定电压U0是450kV或更大。类型测试包括使电力线缆在负极性下、在10到15个循环期间经历1.85*U0的DC电压，之后是极性反转、以及正极性下的另一10到15个循环的1.85*U0的DC电压，之后是正极性下、至少4到10天的另一2到5个循环，并且其中U0是450kV、或525kV或更大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过如Cigré TB496中规定的类型测试要求的改进的HV输电线缆。本专利技术特别涉及一种传输线缆，传输线缆包括被包括挤压绝缘材料的绝缘层周向覆盖的沿着纵向轴线延伸的导体或导体的捆，从而传输线缆通过如Cigré TB496中规定的电气类型测试，从而额定电压U0是450kV或更大。
技术介绍
和现有技术用于功率传输的电功率传输系统(诸如线缆)通常包括被绝缘涂层环绕的金属导体。这样的传输线缆的绝缘对于传输线缆的可靠性很重要。可靠性取决于用于覆盖导体或导体层的材料。用于直流(DC)、交流(AC)或瞬变电流(脉冲)电力线缆的挤压绝缘材料可能被暴露于高的应力。对于在高压和超高压(下文中统称为HV)系统中使用的挤压绝缘材料尤其是这样。这样的挤压绝缘材料需要电、热和机械属性的良好组合以提供具有最佳输电能力的系统。挤压绝缘材料是适当地柔性的、坚实的和非传导的。典型的传输线缆包括沿着纵向轴线延伸的导体或导体的捆，导体或导体的捆被包括挤压绝缘材料的绝缘层周向覆盖。绝缘层可以被护套(sheath)覆盖。如图2和3中图示的，对于一些传输线缆，诸如HVDC线缆，导体7可以被内部的或第一半导体层8周向覆盖，该层然后被挤压绝缘层9覆盖。挤压绝缘层9可以被外部的或第二半导体层10周向覆盖。第二半导体层10可以由屏蔽层(screen)和/或护套11覆盖，屏蔽和/或护套11可以是铅或另一金属。该护套可以进一步被保护层12覆盖，保护层12也可以具有绝缘和机械属性，诸如塑性或橡胶材料。传输线缆还可以是具有金属回路(return)的同轴线缆。在超过几百kV的电压下，挤压绝缘材料必须足够坚实以承受电压，因为线缆的导体处于高电压电势上并且线缆的外围必须在接地电势上。通过增加电压来减小能量损失。如图1所示，仅出于说明目的，用于传输电功率的工厂具有用于HVDC的直流电压网络1，HVDC具有用于将2个站4、5互连的2个线缆2、3，2个站4、5被配置成在直流网络1与交流电压网络6、7之间传输电功率，交流电压网络6、7可以具有3个相位并且连接至相应的站。线缆2之一意图处于正电势上，而其他线缆3处于负电势上。因此，工厂具有双极直流电压网络。也可以构思具有流经接地电极的返回电流的单极网络。需要在HV传输线缆中传输更多功率。这可以通过增加传输线缆的尺寸或者通过使用具有更高传导性的导体增加电流来实现。然而，该传导性受到诸如铜或铝等导体材料的限制。增加传输线缆的容量的另一方式是改善挤压绝缘材料。当今普遍使用的HVDC线缆的类型是整体浸渍线缆(mass impregnated cables)、充油线缆和挤压线缆。这些线缆可接受的电场对于整体浸渍线缆为大约每毫米30kV，并且对于挤压线缆为大约每毫米20kV。由于柔性以及相对较轻的重量，对也用于HVDC中的应用的挤压线缆的偏好已经很明显。过去已经发布了若干报告，其中已经针对HVDC应用测试了交联低密度聚乙烯(XLPE)。线缆在双极性模式下操作，一个线缆具有正极性，一个线缆具有负极性。线缆安装在具有反并联电流的双极对附近并且因此消除了磁场。挤压是一种在导体周围、在半导体层的两个层之间沉积烯烃聚合物的均匀层的技术。通过整个绝缘厚度加上内部和外部半导体层的单个挤压过程(之后是到适当的热机械属性的绝缘的交联阶段)来获得挤压绝缘层。在所谓的三层挤压线路中，裸导体进入三层挤压头部，其中依次施加绝缘和半导体层。随后，绝缘的导体在高压和高温下进入硫化管道以用于热化学交联处理。可以施加除气(degassing)以从交联过程去除副产物。挤压树脂组合物通常包括烯烃聚合物作为基本组分。烯烃聚合物(诸如聚乙烯聚合物，例如低密度聚乙烯)已经用作低、中和高压线缆的挤压绝缘材料。可以通过使用交联试剂来交联烯烃聚合物。这些聚合物具有有利的可处理性和电属性。然而，这一材料并不总是适合在HV的传输线缆中使用，诸如在320kV以上的电压下使用。一个原因可能是绝缘中的空间电荷的存在，其导致不受控的局部高电场，从而引起介电击穿。另一原因可能是由于温度依赖性电阻率而导致的不均匀的应力分布，其引起在绝缘层的外部部分中的过应力。由于聚合物的高电阻率，空间电荷扭曲应力分布并且持续长的周期。在受到DC电场的力时，空间电荷在绝缘本体中累积。因此，形成类似于电容器的极化的模式。这导致针对线缆的预期场的电场的5或者甚至10倍的局部增加。空间电荷在绝缘层中缓慢地建立。这一过程在线缆的极性反转时加剧。由于空间电荷累积，在极性反转时在场上叠加电容场，尤其是在使用一个极性很长周期之后进行反转的情况下。因此，最大场应力的点从交界面移动到绝缘层中。为了改善挤压绝缘的物理属性及其在生产、运输、设置和使用时普遍存在的条件的影响之下承受降解和分解的能力，基于烯烃聚合物的绝缘材料可以包括添加剂，诸如稳定剂、离子清除剂、抗氧化剂、润滑剂、烧灼阻燃剂、填料等。在选择添加剂时，目的是改善某些属性，而其他属性被维持或者也被改善。然而，实际上，已经表明，很难选择和预报添加剂的影响。例如，某些添加剂没有与烯烃聚合物结合并且开始迁移。在选择意图用于高电场的HVDC绝缘的材料时，传导性必须充分低以避免由于泄露电流而产生的明显的温度上升。充分低的程度取决于线缆的热传递条件以及意图的电场。由于热生成与电场的平方成比例，因此很容易理解，电场越高，传导性必须越低，以便保持温度上升固定。线缆的冷却越好，针对固定的温度上升可以允许越高的热生成。冷却条件可以以线缆表面的热传递系数和线缆直径为特征。另外，在其中生成热的绝缘层的厚度出于两个原因而影响温度上升。一个原因是固定电场下的绝缘越厚，耗散的线缆表面必须冷却的功率越多。另一原因在于，电绝缘还将充当热绝缘并且因此越厚的绝缘层在绝缘层的内部部分与外部部分之间引起越大的温度差。对于允许线缆系统的更高电压的HVDC的挤压高性能绝缘材料的研发，需要将挤压绝缘材料的传导性考虑在内。最大许可传导性基于意图电场和绝缘厚度来选择。出于成本原因，使绝缘厚度最小化。因此，期望高的电场。已经进行了很多改善绝缘材料的不同质量的尝试。例如，US2012/0171404描述了一种通过减小绝缘材料中的过氧化物的量来减小绝缘材料的传导性的方法。然而，如果过氧化物的浓度太低，则聚乙烯将不能正确地交联。然而，含硫的抗氧化剂(如4,4'-硫代双(2-叔丁基-5-甲基苯酚)(TTM))包含苯酚基团。过氧化物(诸如过氧化二异丙苯)与这些苯酚反应。因此，通过添加TTM，没有足够的过氧化物可用于将烯烃聚合物交联。绝缘材料的传导性很重要，因为电传输线缆的传导性决定泄漏电流和由这样的泄露生成的热量。传导性尽可能低。同时，绝缘材料必须坚实、具有柔性并且具有良好的低温冲击强度。
技术实现思路
本专利技术涉及传输线缆，传输线缆包括被包括挤压绝缘材料的绝缘层周向覆盖的沿着纵向轴线延伸的导体或导体的捆，其中传输线缆通过如CigréTB496中规定的电气类型测试，其中额定电压U0是450kV或更大。通过本专利技术获得包括导体的传输线缆，导体被绝缘层周向覆盖，其中挤压绝缘材料具有减小的传导性并且提供减小的总传输损耗。还获得了包括用于输电线缆的挤压绝缘材料的传输线缆，其具有所需要的强度、柔性和低温冲击强度。本专利技术的一个目的是提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传输线缆，包括沿着纵向轴线延伸的导体(7)或导体的捆，所述导体(7)或导体的捆被包括挤压绝缘材料的绝缘层(9)周向覆盖，其中所述传输线缆通过如CigréTB496中规定的电气类型测试，其中额定电压U0是450kV或更大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.19 EP PCT/EP2013/0774041.一种传输线缆，包括沿着纵向轴线延伸的导体(7)或导体的捆，所述导体(7)或导体的捆被包括挤压绝缘材料的绝缘层(9)周向覆盖，其中所述传输线缆通过如CigréTB496中规定的电气类型测试，其中额定电压U0是450kV或更大。2.根据权利要求1所述的传输线缆，包括同轴布置的：-内部电导体(7)，-周向覆盖所述导体(7)的第一半导体层(8)，-包括周向覆盖所述第一半导体层(8)的所述挤压绝缘材料的电绝缘层(9)的层，-周向覆盖基于聚合物的电绝缘体(9)的第一层的第二半导体层(10)，以及-可选的、覆盖所述第二半导体层(10)的外壁的套层和防护层，其中所述传输线缆通过如CigréTB496中规定的电气类型测试，其中额定电压U0是450kV或更大。3.根据权利要求1或2所述的传输线缆，其中所述类型测试包括使所述传输线缆承受基本上1.85*U0的DC电压至少30天，并且其中U0是450kV或更大。4.根据权利要求1到3中的任一项所述的传输线缆，其中所述类型测试包括使所述传输线缆在负极性下、在5到25个循环期间承受1.85*U0的DC电压，之后是极性反转以及在正极性下、在1.85*U0的DC电压下的另一5到25个循环，之后是正极性下、在至少4到15天期间的另一2到15个循环，并且其中U0是450kV或更大。...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·森内加德，M·杰罗恩塞，A·古斯塔夫森，P·利尔加，PO·哈格斯特兰德，V·恩格伦德，A·斯梅德贝格，U·尼尔森，J·安德森，V·埃里克森，J·琼奎维斯特，J·布龙，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH