阻水電纜專利技術分析

高文達 苑光輝

（國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南 鄭州　450002）

阻水電纜專利技術分析

高文達 苑光輝

（國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南 鄭州450002）

針對電纜的阻水問題，尤其是XLPE絕緣材料的電纜容易引發水樹的問題，本文對相關領域的專利狀況和重點申請人進行了梳理，對阻水電纜的相關解決方案進行了深入探討。

電纜；阻水；水樹；專利

隨著國民經濟的發展，越來越多的電力設備在生產和生活中得到了廣泛的應用，而作為傳輸電力和信號的通道——電纜的用量也隨之大幅度提高，小到智能手機、電腦等家用電器，大到飛機軍艦、核電站，甚至一座城市的供電系統，電纜的應用隨處可見，在電力工程應用當中，電纜的敷設方式主要包括直埋、電纜溝和隧道等方式，更有一些電纜是直接鋪設在水中，尤其是作為電纜絕緣層的主要材料——交聯聚乙烯（XLPE）在與水長期接觸的過程中，會產生水樹現象，最終將導致電纜擊穿，從而給人們的生產生活造成無法挽回的損失。因此，阻水電纜的研發就顯得尤為重要了［1-2］。

1　技術發展脈絡

阻水電纜廣義上通常分為兩大類：一種是材料阻水，主要是通過使用阻水型絕緣材料，避免水樹的產生；另一種是結構阻水，主要是通過對電纜的結構進行優化，增加阻水材料的應用，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特點進行介紹。

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日提交的發明專利申請CN102746570A公開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滑劑，6-7.5%的碳酸鈣為填料，2.5%的硬脂酸鈣為穩定劑，并添加3-4%的色母，具有制造成本低，阻水效果好等特點；還有美國陶氏化工公司的HFDB 4202NT EC絕緣料等。

1.2 結構阻水：狹義上的阻水電纜就是指結構阻水電纜，一般分為徑向阻水電纜和縱向、徑向阻水，也稱全阻水電纜，主要通過在導體外部或纜芯外部繞包阻水帶或保護層，并在纜芯間隙填充阻水材料等，實現電纜徑向、縱向阻水，如專利申請CN105374448A于2016年3月2日公開了一種單芯高壓徑向阻水電纜，包括阻水導體，導體的外周繞包有導體屏蔽層，導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半導電阻水膨脹緩沖層，內半導電阻水膨脹緩沖層的外周包覆竹節式金屬鋁護套，竹節式金屬鋁護套的外周擠包聚氯乙烯外護套，通過金屬鋁護套和阻水膨脹緩沖層實現電纜的徑向阻水。

專利申請CN205264381U于2016年5月25日公開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體1和包繞在導體上的絕緣層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層6，鋁塑聚乙烯護層6外擠包聚乙烯內襯層7，聚乙烯內襯層7外包繞有鎧裝層8，鎧裝層8外包繞有外護套9；每根線芯的絕緣層外包繞有內阻水帶層3，在相鄰兩根線芯的內阻水帶層3之間、線芯的內阻水帶層3與外阻水帶層5之間均填充有中阻水層4，通過鋁塑聚乙烯護層作為徑向阻水層、中阻水層作為縱向阻水層，從而實現電纜的全阻水性能，其電纜結構如圖1所示：

圖1 縱向徑向阻水電纜

2　重要申請人的技術路線

山東魯能泰山電纜股份有限公司是中國最大的電纜生產企業之一，年產值超數十億元，是國家級高新技術企業，在中國電線電纜領域具有很高的知名度，獲得專利百余項，下面對其在阻水電纜方面研發的技術路線做如下分析：

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

專利申請CN2554774Y于2003年6月4日公開了一種新型全阻水交聯電纜，由阻水導體、內屏蔽層、絕緣層、外屏蔽層、半導電內阻水層、金屬屏蔽層、半導電外阻水層、徑向擋潮層和外護層組成；所用的阻水導體是采用多根銅導線或鋁導線、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CN2775806Y于2006年4月26日公開了一種高阻水雙屏蔽交聯電纜，由導體、導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、縱向防水內層、銅絲屏蔽層、銅帶屏蔽層、縱向阻水層、徑向防水外層、防水層、外護層組成，能夠有效的解決常規交聯電纜的阻水性能差的問題，同時考慮到石化等行業對電纜的安全性要求比較嚴格，該電纜產品的短路容量和防爆性能也有了明顯改善。

專利申請CN201069676Y于2008年6月4日公開了一種全阻水抗水樹交聯聚乙烯絕緣電力電纜，內到外依次是由阻水導體1、內屏蔽層2、絕緣層3、外屏蔽層4、半導電阻水內層5、金屬屏蔽層6、半導電阻水外層7、徑向擋潮層8和外護層9組成；導體采用緊壓導體結構形式，導體內各層之間都繞包絕緣阻水帶可以達到導體縱向阻水的目的；采用新型抗水樹交聯聚乙烯絕緣料通過添加新型抗水樹添加劑，改變材料內部結晶形態尺寸，提高材料中電樹水樹引發電壓，降低電樹水樹生長速度，從而達到良好的抗水樹效果；金屬屏蔽前后采用半導電阻水帶重疊繞包形式，更好地達到縱向阻止水分進入電纜的目的，該方法將結構阻水和材料阻水相結合，綜合二者的優點，因此，阻水效果更佳，其電纜結構如圖2所示：

圖2 全阻水抗水樹交聯聚乙烯絕緣電力電纜

3　結語

本文通過對阻水電纜的專利發展脈絡進行梳理，對阻水電纜的主要技術進行了簡單介紹。隨著科技的發展和技術的進步，越來越多的材料和方法被運用于電纜的生產中，中國的電纜企業在已有技術的基礎上，通過自主研發和技術引進，已經在世界電線電纜的生產制造領域占有一席之地，相信中國電纜企業的未來將更加光明。

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

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

［3］劉召見，常軍，等.電力電纜的阻水技術［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（1984-），男，碩士研究生，研究實習員，研究方向：線纜；苑光輝（1984-），男，碩士研究生，研究實習員，研究方向：線纜，等同于第一作者。