阻水电缆专利技术分析

高文达 苑光辉

（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南 郑州　450002）

阻水电缆专利技术分析

高文达 苑光辉

（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南 郑州450002）

针对电缆的阻水问题，尤其是XLPE绝缘材料的电缆容易引发水树的问题，本文对相关领域的专利状况和重点申请人进行了梳理，对阻水电缆的相关解决方案进行了深入探讨。

电缆；阻水；水树；专利

随着国民经济的发展，越来越多的电力设备在生产和生活中得到了广泛的应用，而作为传输电力和信号的通道——电缆的用量也随之大幅度提高，小到智能手机、电脑等家用电器，大到飞机军舰、核电站，甚至一座城市的供电系统，电缆的应用随处可见，在电力工程应用当中，电缆的敷设方式主要包括直埋、电缆沟和隧道等方式，更有一些电缆是直接铺设在水中，尤其是作为电缆绝缘层的主要材料——交联聚乙烯（XLPE）在与水长期接触的过程中，会产生水树现象，最终将导致电缆击穿，从而给人们的生产生活造成无法挽回的损失。因此，阻水电缆的研发就显得尤为重要了［1-2］。

1　技术发展脉络

阻水电缆广义上通常分为两大类：一种是材料阻水，主要是通过使用阻水型绝缘材料，避免水树的产生；另一种是结构阻水，主要是通过对电缆的结构进行优化，增加阻水材料的应用，从而使电缆具备阻水性能［3］。下面分别就这两种类型电缆的主要技术特点进行介绍。

1.1 材料阻水：材料阻水是指使用防水型材料制备电缆的绝缘层，成都塑立电缆有限公司于2012年7月27日提交的发明专利申请CN102746570A公开了一种绝缘阻水电缆材料的配方，其采用重量比为72-78%的乙烯-醋酸乙烯共聚物为基料（其中乙烯60-72%，醋酸乙烯28-40%），8-11%的邻苯二甲酸二辛酯为增塑剂，3%的二碱式苯二甲酸为润滑剂，6-7.5%的碳酸钙为填料，2.5%的硬脂酸钙为稳定剂，并添加3-4%的色母，具有制造成本低，阻水效果好等特点；还有美国陶氏化工公司的HFDB 4202NT EC绝缘料等。

1.2 结构阻水：狭义上的阻水电缆就是指结构阻水电缆，一般分为径向阻水电缆和纵向、径向阻水，也称全阻水电缆，主要通过在导体外部或缆芯外部绕包阻水带或保护层，并在缆芯间隙填充阻水材料等，实现电缆径向、纵向阻水，如专利申请CN105374448A于2016年3月2日公开了一种单芯高压径向阻水电缆，包括阻水导体，导体的外周绕包有导体屏蔽层，导体屏蔽层的外周挤包XLPE绝缘层，XLPE绝缘层的外周绕包绝缘屏蔽层，绝缘屏蔽层的外周绕包内半导电阻水膨胀缓冲层，内半导电阻水膨胀缓冲层的外周包覆竹节式金属铝护套，竹节式金属铝护套的外周挤包聚氯乙烯外护套，通过金属铝护套和阻水膨胀缓冲层实现电缆的径向阻水。

专利申请CN205264381U于2016年5月25日公开了一种纵向径向阻水电缆，包括缆芯，所述缆芯包括至少两根线芯，每根线芯包括纵向阻水型紧压导体1和包绕在导体上的绝缘层2，缆芯外包绕有外阻水带层5，外阻水带层5外包绕有作为径向阻水层的铝塑聚乙烯护层6，铝塑聚乙烯护层6外挤包聚乙烯内衬层7，聚乙烯内衬层7外包绕有铠装层8，铠装层8外包绕有外护套9；每根线芯的绝缘层外包绕有内阻水带层3，在相邻两根线芯的内阻水带层3之间、线芯的内阻水带层3与外阻水带层5之间均填充有中阻水层4，通过铝塑聚乙烯护层作为径向阻水层、中阻水层作为纵向阻水层，从而实现电缆的全阻水性能，其电缆结构如图1所示：

图1 纵向径向阻水电缆

2　重要申请人的技术路线

山东鲁能泰山电缆股份有限公司是中国最大的电缆生产企业之一，年产值超数十亿元，是国家级高新技术企业，在中国电线电缆领域具有很高的知名度，获得专利百余项，下面对其在阻水电缆方面研发的技术路线做如下分析：

专利申请CN2509686Y于2002年9月4日公开了一种分相型全阻水交联电缆，由三根阻水绝缘线芯、填充绳、绕包层、外护层组成，三根阻水绝缘线芯与填充绳绞合成缆，外层依次为绕包层、外护层；阻水绝缘线芯是用阻水导体、半导电内屏蔽层、绝缘层、半导电外屏蔽层、两层半导电阻水层、铜带屏蔽层、半导电阻水层、径向挡潮层和护套层组成，主要通过半导电阻水层、径向挡潮层和护套层达到纵向阻水及径向挡潮的目的。

专利申请CN2554774Y于2003年6月4日公开了一种新型全阻水交联电缆，由阻水导体、内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层、半导电内阻水层、金属屏蔽层、半导电外阻水层、径向挡潮层和外护层组成；所用的阻水导体是采用多根铜导线或铝导线、阻水粉和阻水纱绞合制成，可以有效地填充绞制单线的空隙，具有良好的阻水效果，确保电缆使用寿命。

专利申请CN2775806Y于2006年4月26日公开了一种高阻水双屏蔽交联电缆，由导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、纵向防水内层、铜丝屏蔽层、铜带屏蔽层、纵向阻水层、径向防水外层、防水层、外护层组成，能够有效的解决常规交联电缆的阻水性能差的问题，同时考虑到石化等行业对电缆的安全性要求比较严格，该电缆产品的短路容量和防爆性能也有了明显改善。

专利申请CN201069676Y于2008年6月4日公开了一种全阻水抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆，内到外依次是由阻水导体1、内屏蔽层2、绝缘层3、外屏蔽层4、半导电阻水内层5、金属屏蔽层6、半导电阻水外层7、径向挡潮层8和外护层9组成；导体采用紧压导体结构形式，导体内各层之间都绕包绝缘阻水带可以达到导体纵向阻水的目的；采用新型抗水树交联聚乙烯绝缘料通过添加新型抗水树添加剂，改变材料内部结晶形态尺寸，提高材料中电树水树引发电压，降低电树水树生长速度，从而达到良好的抗水树效果；金属屏蔽前后采用半导电阻水带重叠绕包形式，更好地达到纵向阻止水分进入电缆的目的，该方法将结构阻水和材料阻水相结合，综合二者的优点，因此，阻水效果更佳，其电缆结构如图2所示：

图2 全阻水抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆

3　结语

本文通过对阻水电缆的专利发展脉络进行梳理，对阻水电缆的主要技术进行了简单介绍。随着科技的发展和技术的进步，越来越多的材料和方法被运用于电缆的生产中，中国的电缆企业在已有技术的基础上，通过自主研发和技术引进，已经在世界电线电缆的生产制造领域占有一席之地，相信中国电缆企业的未来将更加光明。

［1］杨玉智，田红叶.水性电力电缆的主要结构和关键工艺［J］.电线电缆，2003（1）：14-19.

［2］刘书全.阻水型220kV交联电缆的研制［J］.高电压技术，2000，26（6）：51-52.

［3］刘召见，常军，等.电力电缆的阻水技术［J］.电线电缆，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

高文达（1984-），男，硕士研究生，研究实习员，研究方向：线缆；苑光辉（1984-），男，硕士研究生，研究实习员，研究方向：线缆，等同于第一作者。