一种适用于泥浆环境的塑料绝缘电力电缆

专利摘要:
一种适用于泥浆环境的塑料绝缘电力电缆，结构为：由线芯绞合构成缆芯，缆芯内填充有PP绳；缆芯外依次包覆无纺布、内护套、编织层和外护套；线芯有三根，线芯的结构为：自内而外依次是线芯导体、耐火层、绝缘层；线芯导体为第2种镀锡铜导体；耐火层是由一层煅烧型白云母带重叠绕包构成；绝缘层是由交联聚乙烯绝缘料构成；内护套是由低烟无卤热固性护套料构成；编织层为镀锡铜丝编织层；外护套是由低烟无卤耐泥浆热固性护套料构成。本电缆的设计在结构、材料优化后，电缆具有良好的耐泥浆、耐腐蚀和耐撞击等性能，满足在泥浆环境下的长期使用。
公开号:CN214336398U
申请号:CN202120461458.2U
申请日:2021-03-03
公开日:2021-10-01
发明作者:宋辉；梁福才；沙伟；裴文；陈文浩；胡延敏；马唯杰
申请人:Jiangsu Shangshang Cable Group Co Ltd；
IPC主号:H01B7-18

专利说明:
[n0001] 本技术方案属于电缆技术领域，具体是适用于种适用于泥浆环境的塑料绝缘电力电缆。
[n0002] 随着经济和技术的发展，对海上电缆要求也越发的高，在海上，电力电缆需要其具有比一般电缆更好的结构性能，同时具有良好的耐泥浆、耐腐蚀和耐撞击等性能，满足在泥浆环境下的长期使用要求。
[n0003] 电缆长期处于耐泥浆环境中，电缆易浸入潮气，损伤绝缘，性能下降，易造成不可弥补的损失，电缆易腐蚀；考虑海流等自然灾害，电缆极易受到硬物的冲撞。相较于普通的塑料绝缘电力电缆，海水、泥浆环境下的电缆必须具备强耐泥浆，强耐腐蚀，强信号，高强度等特点。
[n0004] 这里的泥浆也称为钻井泥浆/钻井液，是指海上平台上使用的一种钻井流体，其中的添加物对电缆护套材料有不利影响。
[n0005] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明创造提出一种适用于泥浆环境的塑料绝缘电力电缆，本电力电缆的外径范围是18.5mm～22.5mm。本电缆的结构为：
[n0006] 由线芯绞合构成缆芯，绞合节径比在15～25倍，缆芯内填充有PP绳；缆芯外依次包覆无纺布、内护套、编织层和外护套；
[n0007] 所述线芯有三根，每根线芯的结构为：自内而外依次是线芯导体、耐火层、绝缘层；各根线芯围绕电缆的轴线对称；
[n0008] 所述线芯导体为第2种镀锡铜导体，每根导体由镀锡铜丝单丝绞合形成，绞合方向为左向，节径比控制在12～20倍；镀锡铜丝单丝的标称直径范围是1.08～1.62mm；导体的直径范围：4.0mm～4.2mm；
[n0009] 所述耐火层是由一层煅烧型白云母带重叠绕包构成，重叠率不小于25％，绕包方向与线芯导体绞合方向相反；煅烧型白云母带厚度范围是0.10mm～0.14mm之间。优选的，煅烧型白云母带标称厚度0.12mm。耐火层对绝缘的挤出外观会产生不利影响，为了克服这些不利影响，采用本结构的耐火层绕包后紧密、平整、无皱折。
[n0010] 所述绝缘层是由交联聚乙烯绝缘料构成，绝缘层的平均厚度控制范围：0.70mm～0.81mm，最薄处厚度不小于0.53mm，偏心度不大于25％；采用本结构的交联聚乙烯绝缘料构成的绝缘层使电缆的正常运行时最高温度达到90℃，使电缆能有更高的载流量。
[n0011] 无纺布的标称厚度控制范围在0.18mm～0.22mm之间，优选是0.2mm。无纺布确保了绞合后缆芯结构的圆整紧密，在下一道工序生成前缆芯不会松散。
[n0012] 所述内护套是由低烟无卤热固性护套料构成，内护套平均厚度不大于1.38mm，最薄处厚度不小于0.76mm；起到了保护绝缘层，防止绝缘层受潮、机械损伤等作用。
[n0013] 所述编织层为镀锡铜丝编织层，编织丝标称直径0.30mm，控制范围在0.295mm～0.30mm之间，编织覆盖率不小于90％。
[n0014] 所述外护套是由低烟无卤耐泥浆热固性护套料构成，外护套平均厚度范围：0.85mm～1.25mm，最薄处厚度不小于0.6mm；采用低烟无卤耐泥浆热固性护套料可以避免电缆外护套受泥浆的影响，确保电缆能够在泥浆环境下长期使用。
[n0015] 采用双层护套夹一层编织层，其设计目的主要是为了保护电缆内部结构不受泥浆环境下各种因素的影响，尤其提高了电缆的耐撞击性能。
[n0016] 相对单层护套电缆来说，该结构电缆外径大。本电缆在符合标准的要求下通过对绝缘、内护套、外护套的厚度，以及电缆的整体结构的合理设计，在满足电缆的功能、性能要求前提下，减小了电缆外径。
[n0017] 本电缆的设计在结构优化、材料优化等后,使电缆具有良好的耐泥浆、耐腐蚀和耐撞击等性能，在长期泥浆环境下，依旧能确保电流传输的性能。
[n0018] 进一步：
[n0019] 导体中，镀锡铜丝单丝的标称直径是1.35mm；导体的直径4.1mm。
[n0020] 耐火层的煅烧型白云母带的标称厚度是0.12mm。
[n0021] 为了符合挪威NEK606标准，内护套厚度是1.2mm；
[n0022] 所述编织层第编织覆盖率是90％，镀锡铜丝的外径是0.30mm。
[n0023] 所述外护套的平均厚度是0.85mm～1.25mm，最薄处厚度不小于0.6mm。
[n0024] 为了符合挪威NEK606标准，外护套厚度最优为1.0mm，
[n0025] 本结构电缆既符合标准中的规定，也要尽量减小电缆的外径，使用时便于安装敷设，有利于降低电缆成本。
[n0026] 本实用新型电缆的设计在结构和材料优化后,电缆具有良好的耐泥浆、耐腐蚀和耐撞击等性能，满足在泥浆环境下的长期使用。
[n0027] 图1是本电缆的径向截面示意图；
[n0028] 图中：线芯导体1、耐火层2、绝缘层3、PP绳4、内护套5、编织层6、外护套7、无纺布8。
[n0029] 下面结合具体实施方式对本技术方案进一步说明如下：
[n0030] 参考图1，一种适用于泥浆环境的塑料绝缘电力电缆，本电力电缆的外径范围是18.5mm～22.5mm，额定电压为0.6/1kV。本电缆的结构为：
[n0031] 由线芯绞合构成缆芯绞合节径比在15～25倍。缆芯内填充有PP绳4；缆芯外依次包覆无纺布8、内护套5、编织层6和外护套7；
[n0032] 所述线芯有三根，每根线芯的结构为：自内而外依次是线芯导体1、耐火层2、绝缘层3；各根线芯围绕电缆的轴线对称；
[n0033] 所述线芯导体为第2种镀锡铜导体，每根导体由镀锡铜丝单丝绞合形成，绞合方向为左向，节径比控制在12～20；镀锡铜丝单丝的标称直径范围是1.08～1.62mm；导体的直径范围是4.0mm～4.2mm；
[n0034] 所述耐火层是由一层煅烧型白云母带重叠绕包构成，重叠率不小于25％，绕包方向与线芯导体绞合方向相反；煅烧型白云母带的标称厚度是0.12mm。
[n0035] 所述绝缘层是由交联聚乙烯绝缘料XLPE构成，绝缘层的平均厚度控制范围：0.70mm～0.81mm，最薄处厚度不小于0.53mm，偏心度不大于25％；
[n0036] 无纺布厚度范围是0.18mm～0.22mm之间，本例中标称厚度优选0.2mm。
[n0037] 所述内护套是由低烟无卤热固性护套料(如SHF2护套料)构成，内护套平均厚度不大于1.5mm，最薄处厚度不小于0.76mm；
[n0038] 所述编织层为镀锡铜丝编织层，编织覆盖率不小于90％，镀锡铜丝(编织丝)的线径范围是0.295mm～0.30mm。本例中标称直径优选0.30mm。
[n0039] 所述外护套是由低烟无卤耐泥浆热固性护套料(如SHF2 MUD护套料)构成，外护套平均厚度范围是0.85mm～1.25mm，最薄处厚度不小于0.6mm。
[n0040] 相较于港口机械的具有较好的柔软弹性的橡皮绝缘电缆，本电缆的塑料绝缘更适用于电力电缆，具有较好的耐热性能、绝缘性能、机械性能以及耐化学性能，尤其适于海上钻井平台使用。
[n0041] 本电缆具有高强度、耐泥浆、耐腐蚀(海水腐蚀)、耐撞击(海流等造成冲撞岩石等)等优点，可用于近海能源领域的开发利用中，作为电力电缆使用；其设计符合挪威NEK606标准要求。
[n0042] 挪威NEK606标准要求：护套材料采用耐钻井液的SHF2 MUD材料，抗张强度和断裂伸长率相对于老化试样数值的变化率应不超过30％，体积膨胀率和重量增加应不超过30％。所有热固性护套电缆应能适应石油生产设备，耐油性能应符合IEC60092-360中SHF2要求。
[n0043] 本电缆综合考虑了耐油，耐泥浆的要求，并满足标准要求。
[n0044] 经过检测，本例电缆的主要性能参数如下：
[n0045] 1.20℃导体电阻不大于1.84Ω/km，20℃绝缘电阻常数不小于3670MΩ˙km；
[n0046] 2.绝缘热延伸：250℃，15min，20N/cm²条件，负载下最大伸长率175％，冷却后最大永久伸长率15％；
[n0047] 3.护套热延伸负载下最大伸长率175％，冷却后最大永久伸长率15％；
[n0048] 4.100℃，168h浸IRM902#油老化后，抗张强度变化率最大±40％，断裂伸长率变化率最大±40％，线性膨胀变化率最大±15％(反映高强度特性)；
[n0049] 5.100℃，168h浸IRM903#油老化后，抗张强度变化率最大±30％，断裂伸长率变化率最大±30％，体积膨胀变化率最大±30％，重量改变变化率最大±30％(反映高强度特性)；
[n0050] 6.70℃,56d浸溴化钙盐水(水基)老化后，抗张强度变化率最大±25％，断裂伸长率变化率最大±25％，体积膨胀变化率最大±20％，重量改变变化率最大±15％(反映耐泥浆特性)；
[n0051] 7.70℃,56d浸Carbeo Sea(油基)老化后，抗张强度变化率最大±25％，断裂伸长率变化率最大±25％，体积膨胀变化率最大±20％，重量改变变化率最大±15％(反映耐泥浆特性)。

权利要求:
Claims (6)
[0001] 1.一种适用于泥浆环境的塑料绝缘电力电缆，本电力电缆的外径范围是18.5mm～22.5mm，其特征是结构为：
由线芯绞合构成缆芯，绞合节径比在15～25倍；缆芯内填充有PP绳；缆芯外依次包覆无纺布、内护套、编织层和外护套；
所述线芯有三根，每根线芯的结构为：自内而外依次是线芯导体、耐火层、绝缘层；各根线芯围绕电缆的轴线对称；
所述线芯导体为第2种镀锡铜导体，每根导体由镀锡铜丝单丝绞合形成，绞合方向为左向，节径比控制在12～20倍；镀锡铜丝单丝的标称直径范围是1.08～1.62mm；线芯导体的直径范围：4.0mm～4.2mm；
所述耐火层是由一层煅烧型白云母带重叠绕包构成，重叠率不小于25％，绕包方向是右向；煅烧型白云母带厚度范围是0.10mm～0.14mm；
所述绝缘层是由交联聚乙烯绝缘料构成，绝缘层的平均厚度范围是0.70mm～0.81mm，最薄处厚度不小于0.53mm，偏心度不大于25％；
无纺布的厚度是0.18mm～0.22mm；
所述内护套是由低烟无卤热固性护套料构成，内护套平均厚度不大于1.38mm，最薄处厚度不小于0.76mm；
所述编织层为镀锡铜丝编织层，镀锡铜丝的范围是0.295mm～0.30mm，编织覆盖率不小于90％；
所述外护套是由低烟无卤耐泥浆热固性护套料构成，外护套平均厚度范围：0.85mm～1.25mm，最薄处厚度不小于0.6mm。
[0002] 2.根据权利要求1所述的适用于泥浆环境的塑料绝缘电力电缆，其特征是额定电压为0.6/1kV。
[0003] 3.根据权利要求2所述的适用于泥浆环境的塑料绝缘电力电缆，其特征是线芯导体中的镀锡铜丝的单丝的标称直径是1.35mm；线芯导体的是4.1mm；耐火层的煅烧型白云母带的标称厚度是0.12mm；无纺布的标称厚度是0.2mm。
[0004] 4.根据权利要求2所述的适用于泥浆环境的塑料绝缘电力电缆，其特征是所述内护套的标称厚度是1.2mm。
[0005] 5.根据权利要求2所述的适用于泥浆环境的塑料绝缘电力电缆，其特征是所述编织层中，编织覆盖率是90％，镀锡铜丝的外径是0.30mm。
[0006] 6.根据权利要求2所述的适用于泥浆环境的塑料绝缘电力电缆，其特征是所述外护套的厚度是1.0mm。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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