防海水电缆及技术难点

交联聚乙烯绝缘电缆（XLPE）

交联聚乙烯绝缘（XLPE）海底电缆发展于上世纪80年代，多数用于220kV及以下电压等级［1］，其制造和运行经验还远不如充油海底电缆．截止到目前，电压等级zuì高的XLPE交流海底电缆是耐克森（NEXANS）公司正在为位于挪威海的大型OrmenLange天然气田安装的2.2km长的420kV4根单心海底电缆．500kV交流长距离海底电缆，目前应用的仅有充油电缆．

与充油电缆相比，XLPE电缆具有以下优点：

①XLPE电缆是固体绝缘，不需复杂的充油系统，不需要检测油位、控制油压，运行费用低；

②XLPE电缆没有铅护套，弯曲半径小、质量轻，可生产、敷设的长度更长，且在敷设安装和运输时都要比充油电缆简单；

③XLPE海底电缆的电气性能和机械性能也都优于充油电缆．正因如此，XLPE绝缘海底电缆的发展有着更广阔的前景，但也有众多技术问题尚需解决．普通的交联聚乙烯电缆在直流电压作用下，电缆绝缘中的空间电荷会在某处集中，从而造成此处局部场强过高而被击穿．在绝缘材料中采用添加剂可以减缓电缆绝缘中空间电荷累积，使得交联聚乙烯电缆可以用于直流高压供电．2002年，dì一根挤包型单心直流海底电缆（轻型直流电缆，瑞典ABB），电压±150kV，长度40km，容量330MW，用于连接纽约长岛和美国的康涅狄格．这种直流海底电缆采用3层聚合材料挤压成单极性电缆，内外屏蔽层与绝缘层同时挤压，具有高强度、环保和便于掩埋等优点，适用于深海等恶劣环境．

XLPE绝缘直流海底电缆现zuì高电压可达320kV交流电缆绝缘中的等效电容随电缆长度增加而增大，在能量传输过程中，等效电容与电源间不停地进行着充电放电，其充电电流可达到*值而影响正常有功负荷的传输，所以交流海底电缆有个理论上的极限传输距离，多个跨海工程表明，该距离约为40km［3］，超过这个距离，采用交流传输电能就不具经济性了．而直流电缆长度不受充电电流限制，无需无功补偿装置，制造安装简便，介损和导体损耗小，有着良好的市场前景．但高压直流海底电缆还有如空间电荷积累机理及其抑制方法、直流电压下的绝缘老化机理、新开发绝缘材料的*稳定性，局部放电的影响等众多问题有待研究解决．"

一般超高压交流海底电缆都是单心的，但由于3心交流海底电缆可以节省生产和敷设的费用，所以大截面、

高电压等级的3心XLPE交流海底电缆也在逐步推广．2008年，耐克森公司在加拿大敷设了世界上dì一根电压达245kV的3心XLPE绝缘海底电缆．聚乙烯（PE）绝缘电缆和EPR（乙丙橡皮）绝缘电缆乙丙橡皮电缆与XLPE电缆（tgδ≤0.0005）相比，介损正切值tgδ、和介电常数ε都比较大，但与聚乙烯电缆相比更能防止树枝及局部放电，一般只用于中等电压的海底电缆．截至目前为止，zuì高等级的乙丙橡皮海底电缆是2001年安装在意大利威尼斯－穆拉诺－梅斯特（Venezia-Murano-Mestre）的150kV海底电缆．MODBUS 2*2*0.5电缆

充气式电缆

充气式海底电缆在结构上与充油电缆很相似，也使用预先浸渍好的纸带做绝缘，再充入带压力的氮气，带压力的气体填充了纸带间的空隙，提高了击穿电压．充气式海底电缆可用于交直流输电，它比充油式电缆更适合于较长的海底电缆网．但由于需在深水下使用高气压操作，故此增加了设计电缆及其配件的困难，该电缆一般限于水深为300m以内．

海底电缆的相关技术问题

海底电缆的防水

当机械应力或外力造成电缆护套及绝缘损伤、接头损坏时，潮气或水分会沿着电缆纵向和径向间隙浸入，降低绝缘的电气强度，因此多数高压海底电缆都具

有防止水分入侵的纵向、径向防水措施．径向措施主要是在绝缘屏蔽和金属屏蔽层外面绕包半导电阻水膨胀带，在金属屏蔽层外面添加金属防水层即金属护套，中压电缆电场强度相对较低，一般使用铝塑复合护套，也有仅用聚合物护套的，高压电缆则采用铅、铝、不锈钢的金属密封套．聚合物护套具有防水性，但却有一定的吸水率，这是因为其结构主要是由结晶相和无定形相组成的半结晶高聚物．结晶相结构紧凑，无定形相中的分子排列疏松，分子间存在较大的间隙．在交变电场的作用下，极性的水分子不断来回翻转，可以透过间隙和晶界缺陷处渗透到绝缘材料中．采用聚合物护套时，护套里要加具有吸水作用的阻水剂．

纵向阻水主要采用①压紧型线心；②在导线之间和缆心屏蔽区添加阻水性物质，阻断水分在缆心中的扩散通道．纵向阻水采用阻水粉填充效果好，它的吸水量为自身的几十倍乃至几千倍，吸水强度大、膨胀率高，吸水后可迅速膨胀形成凝胶状物质，阻塞渗水通道，终止水分和潮气的进一步扩散和延伸，使受潮电缆的长度降到zuì低。

讨论导致橡套电缆出现外观缺陷的原因

在橡套电缆的生产过程中，便经常出现外观上的缺陷，如表面不光滑；表面有熟料粒子（早期硫化橡胶粒子）或杂质；电线电缆表面划伤、擦伤；表面有塌陷；表面有麻花纹等。以下为五种常见的导致橡套电缆出现外观缺陷的原因：

　　1.模套承线太长或太短、模口不光滑且孔径太大；机头、模口或机身温度低；橡料塑性小等均有可能导致橡套电缆表面不光滑。

　　2.供给的橡胶不干净，含有杂质；胶料焦烧时间太短；挤橡机身、机头或口模温度太高；机头内橡胶流动不顺，有橡料滞留死角；螺杆不光滑、粘胶等均有可能导致橡套电缆表面出现熟料粒子（早期硫化橡胶粒子）或杂质。

　　3.模套不光滑，无倒角；有杂质或熟胶粒子堵住模口；在硫化管内拖管擦伤；硫化管出口密封橡皮垫圈孔径偏小等均有可能导致橡套电缆表面划伤、擦伤。

　　4.模套孔径太大；导电线芯外层股线间、单丝间空隙偏大，缆芯外径不均匀；橡料塑性小，粘性差；橡料中有杂质；对模距离小，压力小等均有可能导致橡套电缆表面塌陷。

　　5.模套孔径太小；橡料挤出不足，线芯缝隙填不满；导电线芯或缆芯跳线；对模距离短等均有可能导致橡套电缆表面出现麻花纹。

橡套电缆是由多股的细铜丝为导体，外包橡胶绝缘和橡胶护套的一种柔软可移动的电缆品种。 一般来讲，包括通用橡套软电缆，电焊机电缆，潜水电机电缆，无线电装置电缆和摄影光源电缆等品种。

产品概述：

　　橡套电缆广泛使用于各种电器设备，例如日用电器，电动机械，电工装置和器具的移动式电源线。同时可在室内或户外环境条件下使用。根据电缆所受的机械外力，在产品结构上分为轻型、中型和重型三类。在截面上也有适当的衔接。

　　一般轻型橡套电缆使用于日用电器、小型电动设备，要求柔软、轻巧、弯曲性能好；

　　中型橡套电缆除工业用外，广泛用于农业电气化中；

　　重型电缆用于如港口机械、探照灯、家业大型水力排灌站等场合。这类产品具有良好的通用性，系列规格完整，性能良好和稳定。

　　应用范围：

　　防水橡套电缆和潜水泵用电缆：主要用于潜水电机配套， 型号为JHS，JHSB。

　　无线电装置用电缆：现在主要生产两种橡套电缆(一种屏蔽的,一种不屏蔽)，基本能满足要求，型号为WYHD，WYHDP。

　　摄影用电缆产品：配合新型光源的发展，具有结构小、性能好，同时满足室内和野外工作的需要，逐步取代一些粗重、耐热性能差的老产品。

MODBUS 2*2*0.5电缆　　注意事项：

　　一、设备：具有自动控温、定时和多规格管状模腔的小型压力设备。

　　二、胶料：与所补电线的线材*，并且含胶量要高于被补材料，硫化体系略强。

　　三、操作方法：

1、按照胶料的硫化体系设定温度和时间

2、用橡胶用油墨稀释剂檫洗修补处，特别是结合处要充分处理。

3、根据缺口的大小适量剪取修补胶料，注意不能偏多或偏少，

4、将剪好的胶料塞在缺口处，，注意胶料不要高于电线圆周面。

5、用耐高温PP带包好。并将其放入比线径略小的管状模腔里，锁紧上下模，让所补位置具有一定的压力。注意模腔直径比线径略小0.1~0.2mm。

6、待硫化时间到，取出产品，如有少量胶料溢出，用锋利刀片修尽，并用稀释剂檫尽即可。

　　四、验证方法：

　　将适量空气压入所补电线并置于水中，见有无漏气现象即可判定好坏。