CN1328734C - 一种带有屏蔽片的电缆 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电缆，带有金属导线，周围围绕内导电层(2)，绝缘层(3)和外导电层(4)。带导电层的防潮层围绕导线。至少部分导电材料的屏蔽片(5)位于外导电层(4)和防潮层(11)之间的区域。导电的屏蔽线(6)沿屏蔽片设置，穿过屏蔽片并与防潮层(11)的导电层电接触。屏蔽片从里面支承防潮层。使得防潮层在应用时可以简单方式形成水密封。屏蔽片(5)、防潮层(11)和屏蔽线(6)共同构成电缆的有效电屏蔽。导电物体进入电缆将导致错误电流，其可容易显示，使施加到电缆的电压断开。

Description

一种带有屏蔽片的电缆
技术领域
本发明涉及一种绝缘电缆，带有可在径向形成水密封的金属箔屏蔽，和设置在屏蔽外的护套。
背景技术
用于高压(大于3千伏)的绝缘电缆的结构一般包括，从中心开始，至少一股导线，至少一内导电层，绝缘层，至少一外导电层，屏蔽和最外面的护套。所述类型的电缆一般通过所谓“三重挤压”进行制造，其中所有三个内层通过一个工艺过程挤出到导线上。屏蔽和护套然后在下一步骤施加。最常用的绝缘材料是交联聚乙烯(PEX)。
屏蔽的作用是通过传导可能出现的电容涡电流，使外导电层保持处于大地电位，还可在出现损坏可能造成短路的情况下提供足够小电流阻抗的回流路径，以便保证可靠的人身安全，并保证有足够的短路电流，使现有的保护设施断开电源电压。
护套的作用不仅是使屏蔽与周围环境电绝缘，还可提供与周围环境的机械和化学的保护。
已经清楚，绝缘层可出现一种称作“水的枝状沉积(water treeing)”的现象，可降低绝缘的等级，并可能导致飞弧。水的枝状沉积主要出现在交流电压超过3千伏和绝缘暴露于湿度超过70％的环境的电缆。因此，防水的防潮层要求用于某些电缆。这种防潮层包括金属材料。
电压超过3千伏的电缆设计已经存在，使用了XPLE的绝缘。这种电缆的屏蔽包括纵向厚铝带，重叠到外导电层上。这样的电缆通常比线屏蔽的电缆的刚性大，同时难以与位于电缆端部和连接处的铝带或铝箔接触。
当电缆用纵向箔片进行径向密封时，要求下面的结构非常圆。对于多股导线的电缆，通常通过在施加箔片之前将下面的填充材料挤压到下面结构来解决这个问题。
发明内容
当使用的电缆要求设置能个人保护和防止短路的屏蔽时，屏蔽一般用铜线形成，或使用铜线屏蔽件，还可以将铝箔施加到外表面。当铜和铝互相接触可形成原电池。对带有铜屏蔽和铝箔的电缆已存在减少这种作用的技术方案。尽管如此，当护套穿孔时，经常出现腐蚀带来的重要问题，这些问题经常导致压力增加并使外导电层和里面的绝缘退化。其结果是带来电缆完全破坏的危险，以及电力的中断。
可能出现的另一问题是，在过度的电压瞬态过程的情况下，不同屏蔽材料之间接触不良可能导致这些不同材料之间的电势差，这也可能使外导电层和里面的绝缘层退化，使得护套穿孔，导致后来电缆损坏和电力供应中断的危险。
原电池腐蚀对于现有的电缆设计是常见的问题。尤其是在箔片出现孔和发生水渗入的情况下。即使里面的结构进行了纵向水密封，原电池腐蚀可带来电缆屏蔽局部破坏的危险。
解决这个问题可通过使用相近的金属材料来制造屏蔽线和外箔片，或通过防止不同的金属材料之间发生直接接触，例如可烘烤屏蔽线成为填充材料，在使用不同材料制作的屏蔽线和箔片时，可防止出现腐蚀。
为了防止电缆出现如上所述的损坏，本发明的铝线屏蔽可设置成与外面施加的铝箔接触，因此，当传导电容涡电流时就不会出现问题。当交变电压或脉动直流电压施加到电缆时，涡电流可能出现在电缆的外导电层。这意味着不同的金属材料之间的动电势差可避免，使得上面介绍的问题不再出现。
具体地，提出一种绝缘电缆，其包括：至少两股金属导线，分别被电绝缘层包围；电屏蔽，位于所述绝缘层外并围绕所述导线；和防潮层，围绕所述电屏蔽；其特征在于，还包括：电屏蔽的至少两个屏蔽片，设置在所述导线的绝缘层和防潮层之间的区域，所述屏蔽片至少充填部分所述区域；所述屏蔽片由至少部分导电的材料制成；金属屏蔽线，设置在所述屏蔽片上，与所述屏蔽片电接触；和所述防潮层包括导电材料层，至少可通过所述屏蔽片与所述屏蔽线电接触。
包括不同金属材料的电缆的重复利用是另一个问题。导线和屏蔽都用铝来制造的优选实施例在重复利用上比不同金属材料的结构有大得多的优越性。此外，通过使用铝可避免铜和重金属散布到环境中。
使用铝作为屏蔽材料的另外优点是，铝屏蔽的重量只有铜屏蔽的重量的一半，如果屏蔽结构的阻抗相同的话。
要求设置铝箔密封层的电缆设计都会出现一个难题，就是当热的护套压到电缆上并加热铝箔层时，铝箔下面存在压力，反抗铝箔本身和外面施加的护套。
这个问题已经在本发明的设计中得到解决，可将形状件(Profiles)***绝缘的电缆导线和电缆结构件之间形成的空间。这些形状件/片因此可成为防腐蚀的填充材料，屏蔽线可烘烤成为填充材料，以便进一步保证当箔片出现损坏时，比如出现孔洞，屏蔽不会破坏。否则将造成下面的屏蔽线腐蚀。
为了使结构沿纵向水密封，最好在制造电缆的过程中用膨胀粉/膨胀片填充空腔。如果形状件具有正确的设计，施加膨胀粉到特别设计的空腔就足够了。空腔中还设有带静电粉末。施加静电粉末的主要优点是可极大地减少灰尘的形成。第二个优点是所有的部件，如果导电到一定程度，会吸引粉末到自身，即使与施加粉末的位置隔开，这是因为部件可吸引带静电的颗粒。这样可保证所有的结构部件被粉末覆盖，通过这种方式，结构出现水渗入时，能够保证纵向水密封。
纵向重叠带存在的另一个问题是加热造成的直径改变很容易造成箔片接头处扭曲。为了减少这种扭曲，物体如软带、缩呢或类似物体经常***结构中，以便承担一部分热膨胀。或者，塑料护套用高温下具有高强度的塑料材料来制造，比如交联聚乙烯(PEX)。
这个问题已经在本发明的多导线电缆中解决，可将金属箔带当作条带在电缆敷设过程中施加。这意味着接头处不必吸收所有的热，热膨胀可更均匀地围绕箔片分布和在外面施加的护套上分布。另一个涉及小型化设计，如本发明的设计，的困难是端部和接头处割开的能力。本发明可以解决这个问题，一个或多个刺片设置到外金属箔带的下面，或者设置在至少一个屏蔽片上。
现在将通过参考优选实施例和附图，对本发明进行更详细的介绍。
附图说明
图1显示了根据本发明的绝缘的多导线电缆的径向截面图，电缆带有可烘烤成填充材料的线构成的屏蔽，当形状件充填到构件和铝带之间的空间，可防止腐蚀，因此箔片和屏蔽线之间形成接触，因为填充材料是导电的。
图2A到2E显示了根据本发明的多导线电缆的屏蔽片的各种径向截面图；
图3显示了根据本发明设置的屏蔽片的可选实施例的截面。
具体实施方式
图1显示了根据本发明设计的绝缘电缆的截面图。电缆包括3股绝缘的导线1，内导电层2、绝缘层3和外导电层4围绕各导线设置。多个带有一个或多个连接的纵向屏蔽线6的扇形屏蔽片5位于外导电层和外金属箔11，如铝箔，之间的空间，这些片设置成金属屏蔽。这些铝线最好烘烤成防腐蚀的填充材料10，称为屏蔽线填充材料10，其可以是全部或部分导电，当与水接触时显示出膨胀性，因此，这些片最好遵循部件的布线方式。此外，在屏蔽片的外面设置了与屏蔽片保持接触的带，可以是铝箔11，部分或全部与铝屏蔽线直接电流接触，或通过部分或全部导电的屏蔽线材料与屏蔽线接触。在屏蔽片和外金属箔之间可***可滑动的带，以增加电缆的柔性和使屏蔽和外箔片之间具有柔韧性和阻尼性。滑动带在水渗入的情况下可以具有膨胀性，或者，取决于要求和/或外部情况，可以使用带干燥铜线的屏蔽片和外铝箔，也可以使用带铜线的屏蔽片和外铜箔。
为了使结构纵向水密封，对铝箔下的空腔进行填充，最好用膨胀粉末/膨胀片在敷设电缆的过程中进行。只要形状片具有正确设计的形状，通常将膨胀粉末施加到特殊设计的空腔就足够了，空腔中设有带静电的粉末。施加带静电粉末的主要好处是可大量减少灰尘的形成。第二个好处是，所有的元件如果导电到一定程度，会吸引粉末到自身上，即使元件与施加粉末的位置未直接接触，因为元件可吸引带静电的粉末颗粒。这样就保证了结构中的所有部件被粉末覆盖，通过这种方式，在结构渗水的情况下可实现纵向水密封。
将屏蔽分为多个部分，并结合有导电材料形成的导体，用金属箔围绕这些屏蔽部分并与导体接触，在电缆出现问题的情况下可形成电弧，在各个互相电接触的有关部分上形成导电等离子。在出现问题的位置形成的弧光或等离子不会隐藏和延迟发现，接触处可以部分是导电塑料和橡胶材料或其他导电材料，如炭精纸或无纺带。这意味着屏蔽结构向屏蔽线提供了足够的电流传递，可释放电流保护装置，将电缆与电网断开。
用作缠绕电缆的条带的铝箔最好是经过轧制的。在制造过程轧制带有铝涂层的塑料带可得到高柔性。轧制还减少了电缆弯曲时带出现孔隙的危险，例如，在制造过程中电缆卷起来以运输到下个工位。轧制减少孔隙还使得重叠处有更可靠和严密的密封，轧制还提供了对角度偏差的更大允许度，这使得可以使用宽一些的带来缠绕电缆。所用的带最好是带共聚物(溶化的胶)的聚酯膜上的铝箔，这样可容易地黏结到箔重叠处和周围的护套。
护套7最好是聚合物材料，比如聚乙烯，位于屏蔽结构5的外面。在小于3000伏的低电压的情况下，件2到4可用同类的绝缘材料代替。
图2A和2B显示了屏蔽片5，具有基本上三角形的形状，用于屏蔽导电带，设有一个或多个可成为防腐蚀的充填材料10的烘烤铝线6，填充材料可以全部或部分导电，当与水接触时具有膨胀性，带最好遵循布线时的部件来施加。接下来，带可施加到屏蔽片的外面并与其接触，这些带可以是铝箔，全部或部分与铝屏蔽线电流接触，可以是直接的或通过全部或部分导电的屏蔽线充填材料进行接触。片可以不同方式设计，使得当施加护套时周围的箔片有适当的压力。不同设计的实施例在下面的附图中给出。
图2C显示了可选的设计，很明显除了导体6，在屏蔽片5上还设置了用于一个或多个光纤的管路8。
图2D和2E显示了屏蔽片5的另外的变化，设有一个三角形的导体9，其中导体的尖端向外指向屏蔽条的周面。利用尖端可得到改进的刺破周围金属箔和护套的功能，当导体用作切割件，以便破开电缆时，不会损坏下面的构件。如图2E所示，通过使尖端位于屏蔽条的外侧，并从屏蔽条向外突出，电缆结构中的屏蔽线和周围金属箔之间直接电流接触。在这种情况下，导体周围的材料不必导电。
图3显示了屏蔽片12的另一实施例，带有导体6和在屏蔽片上的用于一个或多个光纤的管路8，屏蔽片的形状有所不同。这种情况下的屏蔽片设有翼边13，当多个屏蔽片设置在电缆结构中的导线的周围时，位于电缆周边的翼边端部互相相对。
当然，本发明不限于上面介绍的和在附图中显示的实施例，在所附权利要求的范围内可对本发明的实施例可进行改进。

Claims (11)

1.一种绝缘电缆，其包括：
至少两股金属导线(1)，分别被电绝缘层(3)包围；
电屏蔽(5)，位于所述绝缘层(3)外，围绕所述导线(1)；和
防潮层(11)，围绕所述电屏蔽；
其特征在于，还包括：
电屏蔽的至少两个屏蔽片(5)，设置在所述导线(1)的绝缘层和防潮层(11)之间的区域，所述屏蔽片至少充填部分所述区域；所述屏蔽片(5)由至少部分导电的材料制成；
金属屏蔽线(6，9)，设置在所述屏蔽片(5)上，与所述屏蔽片电接触；和
所述防潮层(11)包括导电材料层，至少可通过所述屏蔽片与所述屏蔽线(6，9)电接触。
2.根据权利要求1所述的绝缘电缆，其特征在于，所述防潮层(11)具有沿所述电缆延伸的连接处，所述连接处至少沿其长度的一部分与所述屏蔽片(5)接触，这样可加压使所述连接处严密和耐用。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘电缆，其特征在于，所述屏蔽线(6，9)是铝制的。
4.根据权利要求1或2所述的绝缘电缆，其特征在于，所述屏蔽线(6，9)是铜制的。
5.根据权利要求1或2所述的绝缘电缆，其特征在于，所述屏蔽片(5)是可防止腐蚀和与水接触有膨胀性的填充材料(10)。
6.根据权利要求1或2所述的绝缘电缆，其特征在于，所述防潮层(11)的导电材料层是铝制的。
7.根据权利要求1或2所述的绝缘电缆，其特征在于，所述防潮层的导电材料层是铜制的。
8.根据权利要求1或2所述的绝缘电缆，其特征在于，所述防潮层(11)经过轧制。
9.根据权利要求1或2所述的绝缘电缆，其特征在于，所述防潮层(11)下面设有一层遇水膨胀的材料。
10.根据权利要求1或2所述的绝缘电缆，其特征在于，所述屏蔽线(6，9)设置成与所述防潮层(11)的导电材料层直接电接触。
11.根据权利要求1或2所述的绝缘电缆，其特征在于，所述屏蔽线(6，9)的截面具有尖端，便于割开电缆结构。
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