阻水電纜專利技術(shù)分析

高文達(dá) 苑光輝

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心，河南 鄭州　450002）

阻水電纜專利技術(shù)分析

高文達(dá) 苑光輝

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心，河南 鄭州450002）

針對(duì)電纜的阻水問(wèn)題，尤其是XLPE絕緣材料的電纜容易引發(fā)水樹(shù)的問(wèn)題，本文對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的專利狀況和重點(diǎn)申請(qǐng)人進(jìn)行了梳理，對(duì)阻水電纜的相關(guān)解決方案進(jìn)行了深入探討。

電纜；阻水；水樹(shù)；專利

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的電力設(shè)備在生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用，而作為傳輸電力和信號(hào)的通道——電纜的用量也隨之大幅度提高，小到智能手機(jī)、電腦等家用電器，大到飛機(jī)軍艦、核電站，甚至一座城市的供電系統(tǒng)，電纜的應(yīng)用隨處可見(jiàn)，在電力工程應(yīng)用當(dāng)中，電纜的敷設(shè)方式主要包括直埋、電纜溝和隧道等方式，更有一些電纜是直接鋪設(shè)在水中，尤其是作為電纜絕緣層的主要材料——交聯(lián)聚乙烯（XLPE）在與水長(zhǎng)期接觸的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生水樹(shù)現(xiàn)象，最終將導(dǎo)致電纜擊穿，從而給人們的生產(chǎn)生活造成無(wú)法挽回的損失。因此，阻水電纜的研發(fā)就顯得尤為重要了［1-2］。

1　技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)

阻水電纜廣義上通常分為兩大類：一種是材料阻水，主要是通過(guò)使用阻水型絕緣材料，避免水樹(shù)的產(chǎn)生；另一種是結(jié)構(gòu)阻水，主要是通過(guò)對(duì)電纜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，增加阻水材料的應(yīng)用，從而使電纜具備阻水性能［3］。下面分別就這兩種類型電纜的主要技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行介紹。

1.1 材料阻水：材料阻水是指使用防水型材料制備電纜的絕緣層，成都塑立電纜有限公司于2012年7月27日提交的發(fā)明專利申請(qǐng)CN102746570A公開(kāi)了一種絕緣阻水電纜材料的配方，其采用重量比為72-78%的乙烯-醋酸乙烯共聚物為基料（其中乙烯60-72%，醋酸乙烯28-40%），8-11%的鄰苯二甲酸二辛酯為增塑劑，3%的二堿式苯二甲酸為潤(rùn)滑劑，6-7.5%的碳酸鈣為填料，2.5%的硬脂酸鈣為穩(wěn)定劑，并添加3-4%的色母，具有制造成本低，阻水效果好等特點(diǎn)；還有美國(guó)陶氏化工公司的HFDB 4202NT EC絕緣料等。

1.2 結(jié)構(gòu)阻水：狹義上的阻水電纜就是指結(jié)構(gòu)阻水電纜，一般分為徑向阻水電纜和縱向、徑向阻水，也稱全阻水電纜，主要通過(guò)在導(dǎo)體外部或纜芯外部繞包阻水帶或保護(hù)層，并在纜芯間隙填充阻水材料等，實(shí)現(xiàn)電纜徑向、縱向阻水，如專利申請(qǐng)CN105374448A于2016年3月2日公開(kāi)了一種單芯高壓徑向阻水電纜，包括阻水導(dǎo)體，導(dǎo)體的外周繞包有導(dǎo)體屏蔽層，導(dǎo)體屏蔽層的外周擠包XLPE絕緣層，XLPE絕緣層的外周繞包絕緣屏蔽層，絕緣屏蔽層的外周繞包內(nèi)半導(dǎo)電阻水膨脹緩沖層，內(nèi)半導(dǎo)電阻水膨脹緩沖層的外周包覆竹節(jié)式金屬鋁護(hù)套，竹節(jié)式金屬鋁護(hù)套的外周擠包聚氯乙烯外護(hù)套，通過(guò)金屬鋁護(hù)套和阻水膨脹緩沖層實(shí)現(xiàn)電纜的徑向阻水。

專利申請(qǐng)CN205264381U于2016年5月25日公開(kāi)了一種縱向徑向阻水電纜，包括纜芯，所述纜芯包括至少兩根線芯，每根線芯包括縱向阻水型緊壓導(dǎo)體1和包繞在導(dǎo)體上的絕緣層2，纜芯外包繞有外阻水帶層5，外阻水帶層5外包繞有作為徑向阻水層的鋁塑聚乙烯護(hù)層6，鋁塑聚乙烯護(hù)層6外擠包聚乙烯內(nèi)襯層7，聚乙烯內(nèi)襯層7外包繞有鎧裝層8，鎧裝層8外包繞有外護(hù)套9；每根線芯的絕緣層外包繞有內(nèi)阻水帶層3，在相鄰兩根線芯的內(nèi)阻水帶層3之間、線芯的內(nèi)阻水帶層3與外阻水帶層5之間均填充有中阻水層4，通過(guò)鋁塑聚乙烯護(hù)層作為徑向阻水層、中阻水層作為縱向阻水層，從而實(shí)現(xiàn)電纜的全阻水性能，其電纜結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 縱向徑向阻水電纜

2　重要申請(qǐng)人的技術(shù)路線

山東魯能泰山電纜股份有限公司是中國(guó)最大的電纜生產(chǎn)企業(yè)之一，年產(chǎn)值超數(shù)十億元，是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，在中國(guó)電線電纜領(lǐng)域具有很高的知名度，獲得專利百余項(xiàng)，下面對(duì)其在阻水電纜方面研發(fā)的技術(shù)路線做如下分析：

專利申請(qǐng)CN2509686Y于2002年9月4日公開(kāi)了一種分相型全阻水交聯(lián)電纜，由三根阻水絕緣線芯、填充繩、繞包層、外護(hù)層組成，三根阻水絕緣線芯與填充繩絞合成纜，外層依次為繞包層、外護(hù)層；阻水絕緣線芯是用阻水導(dǎo)體、半導(dǎo)電內(nèi)屏蔽層、絕緣層、半導(dǎo)電外屏蔽層、兩層半導(dǎo)電阻水層、銅帶屏蔽層、半導(dǎo)電阻水層、徑向擋潮層和護(hù)套層組成，主要通過(guò)半導(dǎo)電阻水層、徑向擋潮層和護(hù)套層達(dá)到縱向阻水及徑向擋潮的目的。

專利申請(qǐng)CN2554774Y于2003年6月4日公開(kāi)了一種新型全阻水交聯(lián)電纜，由阻水導(dǎo)體、內(nèi)屏蔽層、絕緣層、外屏蔽層、半導(dǎo)電內(nèi)阻水層、金屬屏蔽層、半導(dǎo)電外阻水層、徑向擋潮層和外護(hù)層組成；所用的阻水導(dǎo)體是采用多根銅導(dǎo)線或鋁導(dǎo)線、阻水粉和阻水紗絞合制成，可以有效地填充絞制單線的空隙，具有良好的阻水效果，確保電纜使用壽命。

專利申請(qǐng)CN2775806Y于2006年4月26日公開(kāi)了一種高阻水雙屏蔽交聯(lián)電纜，由導(dǎo)體、導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、縱向防水內(nèi)層、銅絲屏蔽層、銅帶屏蔽層、縱向阻水層、徑向防水外層、防水層、外護(hù)層組成，能夠有效的解決常規(guī)交聯(lián)電纜的阻水性能差的問(wèn)題，同時(shí)考慮到石化等行業(yè)對(duì)電纜的安全性要求比較嚴(yán)格，該電纜產(chǎn)品的短路容量和防爆性能也有了明顯改善。

專利申請(qǐng)CN201069676Y于2008年6月4日公開(kāi)了一種全阻水抗水樹(shù)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，內(nèi)到外依次是由阻水導(dǎo)體1、內(nèi)屏蔽層2、絕緣層3、外屏蔽層4、半導(dǎo)電阻水內(nèi)層5、金屬屏蔽層6、半導(dǎo)電阻水外層7、徑向擋潮層8和外護(hù)層9組成；導(dǎo)體采用緊壓導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)體內(nèi)各層之間都繞包絕緣阻水帶可以達(dá)到導(dǎo)體縱向阻水的目的；采用新型抗水樹(shù)交聯(lián)聚乙烯絕緣料通過(guò)添加新型抗水樹(shù)添加劑，改變材料內(nèi)部結(jié)晶形態(tài)尺寸，提高材料中電樹(shù)水樹(shù)引發(fā)電壓，降低電樹(shù)水樹(shù)生長(zhǎng)速度，從而達(dá)到良好的抗水樹(shù)效果；金屬屏蔽前后采用半導(dǎo)電阻水帶重疊繞包形式，更好地達(dá)到縱向阻止水分進(jìn)入電纜的目的，該方法將結(jié)構(gòu)阻水和材料阻水相結(jié)合，綜合二者的優(yōu)點(diǎn)，因此，阻水效果更佳，其電纜結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 全阻水抗水樹(shù)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜

3　結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)阻水電纜的專利發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行梳理，對(duì)阻水電纜的主要技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的材料和方法被運(yùn)用于電纜的生產(chǎn)中，中國(guó)的電纜企業(yè)在已有技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)自主研發(fā)和技術(shù)引進(jìn)，已經(jīng)在世界電線電纜的生產(chǎn)制造領(lǐng)域占有一席之地，相信中國(guó)電纜企業(yè)的未來(lái)將更加光明。

［1］楊玉智，田紅葉.水性電力電纜的主要結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵工藝［J］.電線電纜，2003（1）：14-19.

［2］劉書(shū)全.阻水型220kV交聯(lián)電纜的研制［J］.高電壓技術(shù)，2000，26（6）：51-52.

［3］劉召見(jiàn)，常軍，等.電力電纜的阻水技術(shù)［J］.電線電纜，2013 （1）：12-20.

Analysis on the Patent Technology of Water-Proof Cable

Gao WendaYuan Guanghui
（Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office，SIPO，Zhengzhou Henan 450002）

Considering how to improve the water-proof performance of cable，especially the water-tree problem by using XLPE，this paper introduces the patent and important applicant in this area.Furthermore，the solution of waterproof cable is also introduced

cable；water-proof；water-tree；patent

TM247

A

1003-5168（2016）06-0045-02

2016-5-18

高文達(dá)（1984-），男，碩士研究生，研究實(shí)習(xí)員，研究方向：線纜；苑光輝（1984-），男，碩士研究生，研究實(shí)習(xí)員，研究方向：線纜，等同于第一作者。