本發(fā)明涉及用于持續(xù)輸電的高壓輸電線，其包括相互并排放置以形成高壓輸電線的內(nèi)部電導(dǎo)體的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體段和布置成容納和包圍內(nèi)部電標(biāo)稱導(dǎo)體段的細(xì)長(zhǎng)管狀電絕緣裝置。

導(dǎo)體段要理解為標(biāo)稱導(dǎo)體段，其在由高壓輸電線的管狀整體形狀定義的縱向軸線的方向上能夠電連接到相鄰導(dǎo)體段，并且其與其它并排延伸導(dǎo)體段一起形成導(dǎo)體。術(shù)語導(dǎo)體段和術(shù)語輸電線段分別理解為整體標(biāo)稱導(dǎo)體和整體輸電線的縱向部分。

背景技術(shù)：

用于長(zhǎng)距離輸電或配電的技術(shù)的發(fā)展通常受連接例如大型太陽能場(chǎng)、若干所連接的風(fēng)場(chǎng)或大型水電站的遠(yuǎn)程可再生發(fā)電設(shè)施到大型負(fù)載中心的需要來驅(qū)動(dòng)。另外，存在將不同電功率系統(tǒng)互連的工業(yè)趨勢(shì)。在現(xiàn)有技術(shù)中，容量高于3 GW的電功率傳輸通常限于架空線作為僅有的經(jīng)濟(jì)可擔(dān)負(fù)的選擇。然而，高壓或超高壓架空傳輸線靠近密集居住區(qū)通過，或者在其內(nèi)通過的情況下，它們?cè)斐闪艘曈X、電污染和磁污染。此外，架空傳輸線要求大的通道，并且因此要求用于安裝的土地，這在土地的價(jià)格是高的并且因此產(chǎn)生成本的情況下在密集居住區(qū)中成問題。因此，使用地下和水下功率電纜用于電功率傳輸是具吸引力的備選方案，因?yàn)殡娎|不要求任何高壓電線鐵塔，并且安裝為地下電纜，并且因此是不可見的。然而，由于內(nèi)部導(dǎo)體大小和電纜絕緣厚度的限制，將地下和海底功率電纜按比例加大(scaling-up)以便增大電功率的傳輸被限制。通過增大電壓或電流，能夠增大在高容量傳輸系統(tǒng)中傳送的電功率。在不增大電場(chǎng)的情況下，更高的電壓要求增大電功率電纜絕緣的厚度。在不增大電纜絕緣上的熱負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)更高電流要求增大電功率電纜的內(nèi)部電導(dǎo)體的截面面積或者要求具有更高導(dǎo)電率的材料用于內(nèi)部電導(dǎo)體。

本發(fā)明的發(fā)明者已識(shí)別,限制現(xiàn)有技術(shù)功率電纜技術(shù)的按比例加大的因素是在不犧牲功率電纜的整體柔性的情況下，不能增大現(xiàn)有技術(shù)功率電纜的截面面積的事實(shí)，這又導(dǎo)致對(duì)于所述傳輸容量,常規(guī)生產(chǎn)的功率電纜段的長(zhǎng)度必須被減小，因?yàn)槌Ｒ?guī)功率電纜(其中增大的截面面積允許更高電流)的不屈性(inflexibility)使其太難以運(yùn)輸，或者阻止太長(zhǎng)的功率電纜段從生產(chǎn)點(diǎn)運(yùn)輸?shù)桨惭b點(diǎn)。通常，電功率電纜可通過電纜擠壓線中的擠壓來生產(chǎn)，并且期望生產(chǎn)盡可能長(zhǎng)的擠壓的功率電纜段以將在安裝點(diǎn)上的接合處的數(shù)量保持到最小值。功率電纜段的長(zhǎng)度的減小導(dǎo)致用于接合功率電纜段以便安裝完整的輸電線的接合處的數(shù)量的增加。因此，安裝時(shí)間被延長(zhǎng)，并且在操作中的輸電或配電系統(tǒng)的長(zhǎng)期電可靠性隨著接合處的數(shù)量的增加而降低。

US 5043538描述了一種防滲水電纜構(gòu)造，其包含中央電導(dǎo)體、諸如塑料的絕緣材料的覆蓋層、由多個(gè)個(gè)別導(dǎo)體形成的屏蔽層，屏蔽層嵌在半導(dǎo)電材料層中、重疊防潮屏障金屬箔材料層及絕緣材料的另外覆蓋層中。

WO 02/27734公開了一種用于遠(yuǎn)距離功率的傳輸?shù)碾姎怆娎|系統(tǒng)。該電纜系統(tǒng)包含一組擠壓的鋁管導(dǎo)體。

US 4298058描述了一種防潮電氣電纜，其包括在橡膠彈性內(nèi)套筒中包圍的三個(gè)絞在一起的絕緣導(dǎo)體，在其上安裝內(nèi)部銅管和外部鋼管的波紋雙管布置。

US 7999188-B2公開了一種用于運(yùn)輸或分配電能，特別是中壓或高壓電能的電纜，包含包圍電導(dǎo)體的電絕緣層和包圍電絕緣層的護(hù)套。公開了護(hù)套配置成保證改進(jìn)的柔性而不損害機(jī)械屬性和特別是熱壓電阻。

EP1585204公開了一種用于AC傳輸?shù)碾娎|布置，其中，安裝管道容納用于三個(gè)相位的電纜。每個(gè)相位電纜具有其自己的絕緣。安裝管道由足夠厚以確保接地的金屬的內(nèi)屏組成。電纜現(xiàn)場(chǎng)組裝，由此安裝管道從在繞相位電纜卷繞并且將帶側(cè)焊接在一起時(shí)平面帶獲得圓形。由于將未來的管道能夠作為帶纏繞，因此，促進(jìn)運(yùn)輸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要促進(jìn)高壓傳輸線，其允許與常規(guī)功率電纜(特別是與例如地下電纜的用于水下/海底安裝或用于陸地上安裝的電纜)相比更緊湊和經(jīng)濟(jì)的輸電，而相對(duì)于輸電線的運(yùn)輸?shù)南拗?，沒有生產(chǎn)的輸電線段的長(zhǎng)度的任何減小。

本發(fā)明的上面提及的目的得以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楣軤铍娊^緣裝置具有諸如下面描述的特定特征，其允許它獨(dú)立于標(biāo)稱導(dǎo)體段而運(yùn)輸?shù)礁邏狠旊娋€的安裝點(diǎn)。因此，管狀電絕緣裝置設(shè)計(jì)用于通過插入來接納多個(gè)電導(dǎo)體段，所述管狀電絕緣裝置是柔性的，并且包括用于電導(dǎo)體一旦插入到管狀電絕緣裝置中便建立到其的電接觸的內(nèi)部圓周導(dǎo)電層。

術(shù)語“高壓”應(yīng)在下文理解為在輸電線的操作狀態(tài)中高于至少1kV的額定或標(biāo)稱電壓，但術(shù)語“高壓”經(jīng)常用于高于50kV的標(biāo)稱電壓，而術(shù)語“中壓”經(jīng)常用于在1kV與50kV之間的標(biāo)稱電壓。

本發(fā)明對(duì)于具有用于經(jīng)濟(jì)高壓輸電線的標(biāo)稱電壓（理解成具有至少320kV）的高壓輸電線是特別經(jīng)濟(jì)的。

術(shù)語“高壓輸電線”不僅應(yīng)理解成限于能夠提供例如從應(yīng)用到其內(nèi)表面的有效電勢(shì)(live potential)到應(yīng)用到其外表面的接地電勢(shì)的持久并且可靠的電絕緣的輸電線，而且囊括攜帶例如諸如5000安培的高電流的輸電線。

術(shù)語“輸電”應(yīng)理解為永久性運(yùn)輸AC和DC電功率的能力，即，在較長(zhǎng)時(shí)間期內(nèi)而不只是瞬間，在短時(shí)間期內(nèi)，例如用于釋放閃電沖擊(lightning stroke)、故障電流或諸如此類。

術(shù)語“柔性的”要在下文理解為“可彎曲的”，并且不是按照管狀電絕緣裝置和/或高壓輸電線的多種使用。因此，術(shù)語柔性的用于描述通過也稱為縱向軸線的絕緣裝置的中心線的任何平面中的柔性。換而言之，柔性允許絕緣裝置彎曲。通常，能夠以在4到25的范圍中，通常在9與15之間的范圍中的彎曲率來彎曲根據(jù)本發(fā)明的絕緣裝置?？蓮澬宰鳛樵诮^緣裝置的直徑與可能彎曲半徑之間的關(guān)系來測(cè)量。在未使用過多的力用于在那個(gè)半徑卷繞，而沒有顯著的變形、裂縫或其它缺陷的情況下，可能彎曲半徑對(duì)應(yīng)于絕緣裝置能夠彎曲到的半徑。

根據(jù)本發(fā)明，絕緣裝置是與標(biāo)稱的未絕緣導(dǎo)體段分開的實(shí)體，并且未絕緣導(dǎo)體段能夠插入到其中以形成輸電線。

通過本發(fā)明的絕緣裝置，將有可能獲得允許比采用常規(guī)電纜能夠?qū)崿F(xiàn)的更高得多的功率額定，而不會(huì)導(dǎo)致不當(dāng)?shù)亩屉娎|段的輸電線。對(duì)于采用常規(guī)電纜技術(shù)傳送以高于1 GW的量值的電功率，這要求將電壓增大到造成上面討論的各類的問題的電平，或者使用平行的多個(gè)電纜。具有諸如320kV的“適中”高電壓并且使用一條單電纜的備選方案將導(dǎo)致這種高的導(dǎo)體面積以致于常規(guī)電纜不能彎曲以便在卷筒上運(yùn)輸。結(jié)果將是極短的電纜段和大量的接合處。采用提供有根據(jù)本發(fā)明的絕緣裝置的輸電線，避免了此情況。

本發(fā)明的原理能夠概括為：

- 通過增大傳導(dǎo)截面面積并且保持高電壓“適中”，允許標(biāo)稱額定的增大，

- 用來將固體絕緣管與導(dǎo)體絞股線分開，

- 由此實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)的段，以及

- 由此降低每公里每傳送GW的接合處的數(shù)量。

采用使用絕緣裝置形成的輸電線的彎曲屬性允許運(yùn)輸卷繞在卷筒上并且以數(shù)百米的段長(zhǎng)度的所組裝的輸電線。

絕緣裝置的特定構(gòu)造也使得備選現(xiàn)場(chǎng)組裝輸電線成為可能，由此導(dǎo)體段和絕緣裝置個(gè)別運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)。因此，個(gè)別的未組裝部件運(yùn)輸更輕，并且運(yùn)輸重量限制（例如，用于道路運(yùn)輸?shù)?2噸）在更長(zhǎng)得多的段長(zhǎng)度達(dá)到。

例如，如果要在320 kV的電壓采用常規(guī)電纜技術(shù)要傳送3 GW的功率，則在不是電纜太剛硬而不能彎曲用于運(yùn)輸?shù)那闆r下，它將要求平行的5條電纜以便獲得足夠的傳導(dǎo)面積。

采用具有根據(jù)本發(fā)明的絕緣裝置的高壓輸電系統(tǒng)，要求僅一條單高壓輸電線，并且輸電線能夠采用長(zhǎng)于300米的傳輸線段長(zhǎng)度組裝運(yùn)輸。此種區(qū)段(sector)的總重量將是大約32噸，并且能夠在一輛貨車上運(yùn)輸。

在運(yùn)輸根據(jù)本發(fā)明的未組裝有要插入的導(dǎo)體段的絕緣裝置時(shí)，在此示例中，絕緣裝置段能夠增大到幾乎700米，因?yàn)樵谀莻€(gè)情況下，正是單獨(dú)的絕緣裝置的重量必須匹配重量限制。

能夠提供有在此示例中的本發(fā)明的絕緣裝置的輸電線替換五條常規(guī)電纜。這導(dǎo)致生產(chǎn)成本將降低，用于電纜溝的要求空間也降低。

根據(jù)本發(fā)明的絕緣裝置的優(yōu)選實(shí)施例，它是柔性的，使得它能夠盤繞在卷筒上用于運(yùn)輸。

此準(zhǔn)則表示參照標(biāo)準(zhǔn)電纜運(yùn)輸卷筒的最大常規(guī)大小的明確柔性度。此柔性度確保關(guān)于本質(zhì)方面利用了本發(fā)明的絕緣裝置的有益效應(yīng)。

目前的高壓輸電線可不但用于在點(diǎn)A與點(diǎn)B之間建立長(zhǎng)距離連接，并因此形成相互平行提供的多個(gè)常見高壓電纜的經(jīng)濟(jì)有利備選方案，而且用于建立從氣體絕緣變電站的第一部分到氣體絕緣變電站的第二部分的較短距離連接，例如，用于電連接在高速公路的兩側(cè)延伸的改進(jìn)的變電站的兩個(gè)部分，或者通過在現(xiàn)有建筑物中的不同空洞或不同地下室電連接兩個(gè)部分。目前的高壓輸電線因此形成也稱為氣體絕緣母線管道(GIB)的所謂氣體絕緣線(GIL)的在經(jīng)濟(jì)上具有吸引力的備選方案。

在示范使用中，目前的高壓輸電線可用于替換GIL或GIB。氣體絕緣線(GIL)或氣體絕緣母線管道(GIB)通常用來連接氣體絕緣開關(guān)設(shè)備與通常在地上并且跨幾百米布線的架空線，從而引起大的并且加壓的體積的SF₆絕緣氣體混合物。用于更高電壓的最常見電壓電平是420kV AC和至少4000安培。六氟化硫(SF₆)是極有力的溫室氣體，并且因此經(jīng)受增加的規(guī)章和禁令。因此，越來越多的電網(wǎng)運(yùn)營商需要備選絕緣解決方案。將GIL/GIB替換成常規(guī)擠壓的電纜對(duì)于大多數(shù)情況是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)橐粋€(gè)單GIL/GIB將需要采用相互平行安裝的若干條電纜來替換。

使用根據(jù)本申請(qǐng)的可彎曲并且因此柔性的高壓輸電線的優(yōu)點(diǎn)在于此種電連接也能夠在其中將存在可用于建立常規(guī)母線管道的不充足的空間的情況下建立，例如，在現(xiàn)有變電站或開關(guān)場(chǎng)(switchyard)的提高定額的情況下。

與氣體絕緣母線管道相比，根據(jù)本申請(qǐng)的可彎曲并且因此柔性的高壓輸電線的另外優(yōu)點(diǎn)在于不要求用于平衡熱膨脹的補(bǔ)償器。

此外，根據(jù)本申請(qǐng)中公開的所有實(shí)施例的高壓輸電線比常見氣體絕緣母線管道更有利，因?yàn)樗菬oSF₆的，它是安裝更容易（由于定向和位置容限更寬容）的方式，它是安裝和維護(hù)更快（沒有要求的氣體排氣和氣體監(jiān)測(cè)）的方式。與常見氣體絕緣母線管道相比，所有此優(yōu)點(diǎn)允許降低用于與根據(jù)本申請(qǐng)的高壓輸電線建立短距離連接的總成本。

雖然上面提及的實(shí)施例針對(duì)若干百千伏特的標(biāo)稱高電壓應(yīng)用，但如果輸電線段的長(zhǎng)度將增大，并且接合處的數(shù)量將減小，則相同概念同樣適用于更低得多的電壓。

此種管狀電絕緣裝置允許建立高壓輸電線，其包括至少兩個(gè)管狀電絕緣裝置、在至少兩個(gè)管狀電絕緣裝置的每個(gè)中提供的至少一個(gè)標(biāo)稱的未絕緣導(dǎo)體段及用于接合，即電連接導(dǎo)體段和相對(duì)于縱向軸線在徑向方向上電絕緣兩個(gè)相鄰管狀電絕緣裝置的末端的接合處。為形成獨(dú)立系統(tǒng)，例如，高壓輸電線還包括用于連接至少一個(gè)標(biāo)稱導(dǎo)體段到諸如架空線或氣體絕緣模塊的電連接的至少一個(gè)功率終端。接合處能夠在陸地安裝的情況下是預(yù)制接合處，并且在海底安裝的情況下是柔性的或所謂的工廠接合處。在示范實(shí)施例中，功率終端能夠是用來與相鄰架空線連接的套管和到諸如GIS的氣體絕緣模塊的電纜連接。接合處和終端可通過按比例加大已知電纜接合處或無油電纜終端而實(shí)現(xiàn)。

如上提及的，與常規(guī)高壓電纜相比，高壓輸電線是獨(dú)特的，因?yàn)橹辽僖粋€(gè)電導(dǎo)體段電未絕緣，以及因?yàn)楣軤铍娊^緣裝置在可彎曲性方面是柔性的。管狀電絕緣裝置還包括在其內(nèi)壁表面處的內(nèi)部圓周導(dǎo)電層，并且具有這樣的絕緣質(zhì)量以致于它能夠使至少一個(gè)電未絕緣導(dǎo)體段一旦插入到管狀電絕緣裝置中，便與管狀電絕緣器的外部電絕緣。一旦至少一個(gè)電未絕緣導(dǎo)體段插入到管狀電絕緣裝置中，它們便接觸在管狀電絕緣裝置的內(nèi)壁表面處的內(nèi)部圓周導(dǎo)電層。因此，內(nèi)部圓周導(dǎo)電層在高壓輸電線的操作狀態(tài)中處于與至少一個(gè)電未絕緣導(dǎo)體段每個(gè)相同的電勢(shì)上，使得電場(chǎng)的最佳屏蔽和均質(zhì)化是可實(shí)現(xiàn)的。

所述高壓輸電線的優(yōu)點(diǎn)在于提供了升級(jí)功能性，其中，以后只要絕緣軟管的內(nèi)部直徑最初是超大的，并且只要現(xiàn)有導(dǎo)體段的填充率允許它，便能夠插入附加的未電絕緣導(dǎo)體段。為進(jìn)行升級(jí)，SIL保持在其位置并且順沿著布線（例如，埋在地下或安裝在隧道內(nèi)）。僅接合處/終端將需要修改，例如，替換成更大類型。

另外優(yōu)點(diǎn)在于它變成用于建立到近海風(fēng)電場(chǎng)的海底連接的經(jīng)濟(jì)解決方案，該連接包含提供包含數(shù)據(jù)通信連同大的輸電容量的廣泛功能性的通信信道。

根據(jù)另外實(shí)施例，內(nèi)部圓周導(dǎo)電層在尺寸上是穩(wěn)定的，使得當(dāng)在沒有在其內(nèi)部插入的標(biāo)稱導(dǎo)體段的情況下盤繞在卷筒上用于運(yùn)輸時(shí)其環(huán)形截面得以保持。

通過以這樣方式避免在運(yùn)輸期間絕緣裝置的截面的任何變形，確保了在它要在組裝點(diǎn)處組裝時(shí)絕緣裝置的適當(dāng)條件，并且消除了在現(xiàn)場(chǎng)處對(duì)其整形擠壓以便促進(jìn)導(dǎo)體段的插入的任何需要。

根據(jù)另外實(shí)施例，電絕緣裝置是柔性的，使得其彎曲半徑處在管狀電絕緣裝置的外徑的4到20倍的范圍中。

優(yōu)選的是，在其中諸如常規(guī)電纜的輸電線埋在地下的陸地安裝的情況下，范圍是4到10倍。高壓輸電線可具有可彎曲性，其是這樣的以致于它能夠用作高壓輸電電纜。

在一方面對(duì)于運(yùn)輸方面和另一方面對(duì)于諸如穩(wěn)定性的其它實(shí)際方面的考慮中，用于彎曲半徑的指定范圍(具體而言窄的范圍)表示對(duì)于本發(fā)明的目的優(yōu)化的彎曲屬性。要理解的是，在本上文中的術(shù)語彎曲半徑意味著在未使用過多的力或損害絕緣裝置的情況下絕緣裝置能夠彎曲到的半徑。

根據(jù)另外實(shí)施例，管狀電絕緣裝置的內(nèi)部圓周導(dǎo)電層是波紋管或帶繞(strip wound)管。

這是獲得內(nèi)層的柔性的特殊適合和方便的方式。

目前的高壓輸電線的典型實(shí)施例將還包括相對(duì)于縱向軸線徑向位于導(dǎo)電內(nèi)層外的至少一個(gè)圓周延伸的電絕緣體層和徑向位于至少一個(gè)圓周電絕緣體層外的圓周延伸的導(dǎo)電外層。

圓周電絕緣體層包圍導(dǎo)電內(nèi)層，并且圓周導(dǎo)電外層包圍至少一個(gè)圓周電絕緣體。

根據(jù)另外實(shí)施例，管狀電絕緣裝置通過擠壓產(chǎn)生。通常，它因此在由管狀電絕緣裝置的整體管狀形狀定義的縱向方向是無縫的。此外，擠壓過程提供用于電絕緣的均質(zhì)形成。

如果例如在電絕緣體層與導(dǎo)電內(nèi)層之間及在電絕緣體層與導(dǎo)電外層之間諸如塵粒的雜質(zhì)的數(shù)量將減少，則電絕緣體層和導(dǎo)電外層可共擠壓到導(dǎo)電內(nèi)層上。

借助于此種示范實(shí)施例，提供了柔性和有效的輸電線系統(tǒng)，其適合用于通過本申請(qǐng)?zhí)峁┑陌l(fā)明概念，即，未組裝的輸電線構(gòu)件的運(yùn)輸和輸電線構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)的組裝。借助于此實(shí)施例，由電流攜帶內(nèi)部電導(dǎo)體生成的電場(chǎng)能夠得到有效控制和良好定義。至少一個(gè)圓周電絕緣體層可包括一個(gè)或多個(gè)圓周電絕緣體。導(dǎo)電內(nèi)層和外層中的至少一個(gè)可以是半導(dǎo)電的。在外傳導(dǎo)層外，其它圓周層可例如添加為環(huán)境保護(hù)。

根據(jù)另外實(shí)施例，導(dǎo)電內(nèi)層和外層的每個(gè)由金屬復(fù)合物制成，或者由導(dǎo)電聚合物或聚合物復(fù)合物制成。如果外層由金屬制成，則連同電絕緣體層的共擠壓是不可能的。

根據(jù)另外實(shí)施例，導(dǎo)電內(nèi)層和外層布置成形成保護(hù)屏障，其保護(hù)至少一個(gè)圓周電絕緣體免于潮濕和機(jī)械磨損。

此實(shí)施例適合由本發(fā)明提供的本發(fā)明概念，其中輸電線在現(xiàn)場(chǎng)組裝，因?yàn)樵陔娊^緣裝置和未組裝的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段的運(yùn)輸期間電絕緣裝置的電絕緣體在內(nèi)側(cè)和在外側(cè)均受到保護(hù)。此外，在組裝電絕緣裝置和多個(gè)細(xì)長(zhǎng)相電導(dǎo)體段期間，電絕緣裝置的電絕緣體也受到保護(hù)免于由多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段招致的任何機(jī)械磨損。借助于此實(shí)施例，提供了柔性和有效的輸電線絕緣系統(tǒng)。

如果被要求，導(dǎo)電內(nèi)層和外層中的至少一個(gè)在外側(cè)上和/或在內(nèi)側(cè)上覆蓋有半導(dǎo)電材料。

在管狀絕緣裝置的一些實(shí)施例中，兩個(gè)層均被覆蓋。在本上下文中半導(dǎo)電材料意味著遵循以下定義的半導(dǎo)電材料：它具有低導(dǎo)電率，但另一方面?zhèn)鲗?dǎo)比絕緣材料更好的電力。

根據(jù)另外優(yōu)選實(shí)施例，電絕緣容量是這樣的以致于它能夠在高壓輸電線中使用。

此實(shí)施例反映本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于此種應(yīng)用是特別有關(guān)的。本發(fā)明特別對(duì)諸如在320kV和更高的電壓電平的超高電壓感興趣。優(yōu)選地,絕緣層的厚度大于30毫米。具體而言，層是至少60毫米厚，其適合超高電壓應(yīng)用。

根據(jù)另外優(yōu)選實(shí)施例，內(nèi)層具有至少80毫米的內(nèi)徑，優(yōu)選是至少120毫米。

大的內(nèi)徑允許以大約70%或更大的填充比率容納略小于5000 mm²的總傳導(dǎo)截面面積的導(dǎo)體段。內(nèi)徑可在縱向方向上有所不同，例如，在內(nèi)層是波紋管時(shí)。在那個(gè)情況下，術(shù)語“內(nèi)徑”與最小顯現(xiàn)內(nèi)徑有關(guān)。下面進(jìn)一步定義術(shù)語填充比率。

如果被要求，多個(gè)導(dǎo)體段可例如通過帶子、金屬線或諸如此類捆綁在一起，以便簡(jiǎn)化導(dǎo)體段到絕緣裝置中的插入。

在高壓輸電線的一些實(shí)施例中，導(dǎo)體的至少一個(gè)導(dǎo)體段與導(dǎo)體的至少另一并排延伸的導(dǎo)體段電接觸。

雖然在輸電線包含彼此絕緣的導(dǎo)體段時(shí)也可應(yīng)用本發(fā)明，但主要感興趣的是在導(dǎo)體段彼此電接觸以形成常見導(dǎo)體時(shí)，特別是在所有導(dǎo)體段彼此電接觸時(shí)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。

緊接著上面提及的實(shí)施例具有與本發(fā)明的管狀電絕緣裝置的實(shí)施例類似類似種類的優(yōu)點(diǎn),其涉及其彎曲屬性。關(guān)于由柔性和由彎曲半徑的意味著的事物的說明(clarification)在上面結(jié)合絕緣裝置提出，并且這些說明也與輸電線相關(guān)。通常，導(dǎo)體段的彎曲半徑將相應(yīng)地在管狀電絕緣裝置的外徑的大約5到25倍和5到12.5倍的范圍中。

根據(jù)另外實(shí)施例，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段相對(duì)于絕緣裝置至少部分寬松地布置，使得電導(dǎo)體段能夠在高壓輸電線是彎曲的時(shí)相對(duì)于絕緣裝置移動(dòng)。術(shù)語“寬松地布置”被理解,使得導(dǎo)體段未固定或附接到絕緣裝置的內(nèi)圓周，在常規(guī)擠壓電纜的情況下通常就是這樣。然而，這不排除導(dǎo)體段與絕緣裝置的內(nèi)圓周接觸。導(dǎo)體部分可沿整個(gè)長(zhǎng)度寬松地布置，但可備選在沿輸電線的某些點(diǎn)處附接到絕緣裝置的內(nèi)圓周。

根據(jù)另外優(yōu)選實(shí)施例，導(dǎo)體的并排延伸導(dǎo)體段的數(shù)量至少為4。

導(dǎo)體段的數(shù)量越大，對(duì)于給定總導(dǎo)體截面面積，關(guān)于實(shí)現(xiàn)高可彎曲性的益處就越多。因此，從此觀點(diǎn)而言，具有諸如4個(gè)或更多個(gè)的多個(gè)導(dǎo)體段是有利的。其它考慮可說明限制導(dǎo)體段的數(shù)量的原因。然而，在大多數(shù)情況下，絕緣裝置的可彎曲性是限制因素，由此通常關(guān)于可彎曲性準(zhǔn)則，少量的導(dǎo)體區(qū)段是充分的。

對(duì)于采用若干百千伏的標(biāo)稱電壓的高電壓應(yīng)用，導(dǎo)體的傳導(dǎo)截面面積至少為3000 mm²，優(yōu)選至少5000 mm²。這是導(dǎo)體段的傳導(dǎo)截面面積之和。如被假設(shè)來理解的，本發(fā)明的益處越大，功率就越大，并且因此對(duì)于給定電壓，傳導(dǎo)截面面積越大。這是優(yōu)選將本發(fā)明應(yīng)用于高于指定的截面的原因。在傳導(dǎo)截面面積大于10000 mm²，并且具體而言大于20000 mm²時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是最相關(guān)的?？蔀楦哌_(dá)那個(gè)數(shù)值的兩倍并且甚至五倍的傳導(dǎo)截面面積應(yīng)用本發(fā)明。

為允許在運(yùn)輸前或者在現(xiàn)場(chǎng)組裝輸電線，在絕緣裝置內(nèi)應(yīng)存在一定的多余的空間，使得導(dǎo)體段能夠被插入。多余的空間越多，插入將越容易。另一方面，感興趣的是獲得充分的填充比率以便最小化用于給定傳導(dǎo)截面面積的絕緣裝置的直徑。大多數(shù)情況下，用于多余的截面面積的指定最小值將使導(dǎo)體段的插入變得容易。對(duì)于各種原因，填充比率通常將低于90%，其對(duì)應(yīng)于截面多余的面積的指定最小值。在用于多余的截面面積的對(duì)應(yīng)更高數(shù)值的情況下，可應(yīng)用30%或者甚至20%的填充比率。優(yōu)選的是，在將各種方面考慮在內(nèi)時(shí)，多余的截面面積是在20%到50%的范圍中。填充比率是在導(dǎo)體的截面面積與絕緣裝置的內(nèi)部截面面積之間的比率。例如30%的填充比率因此意味著70%的多余的截面面積。萬一內(nèi)層具有在縱向方向上變化的直徑，對(duì)于波紋管通常就是這樣，則絕緣裝置的內(nèi)部截面面積與最小顯現(xiàn)直徑有關(guān)。

如果管狀電絕緣裝置將也用作傳送信號(hào)的載體，則它能還包括相對(duì)于縱向軸線在第二傳導(dǎo)層外徑向提供的附加的導(dǎo)體線。此種實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于無需連同輸電線敷設(shè)單獨(dú)的信號(hào)線。取決于預(yù)期使用，附加的導(dǎo)體線能夠是預(yù)期用于監(jiān)測(cè)絕緣體接合處或者用于一次性允許通信及大容量功率傳送的信號(hào)線或光纖。

如果對(duì)于某一原因而被要求，則也有可能在內(nèi)部圓周導(dǎo)電層與內(nèi)壁表面之間提供附加的導(dǎo)體線。在示范實(shí)施例中，附加的導(dǎo)體線嵌在內(nèi)部圓周導(dǎo)電層與載體管之間。在另外實(shí)施例中，附加的導(dǎo)體線嵌在電絕緣體層與外部圓周導(dǎo)電層之間。雖然與在其中附加導(dǎo)體線在導(dǎo)電外層外徑向布置的實(shí)施例中相比，此類實(shí)施例目前被認(rèn)為在技術(shù)上是不太有利的,因?yàn)楦郊訉?dǎo)體線相對(duì)于縱向軸線，在徑向方向上針對(duì)來自未電絕緣導(dǎo)體段的電場(chǎng)更少被屏蔽，但此種實(shí)施例可仍足以建立用于例如監(jiān)測(cè)高壓傳輸線和/或其元件的可靠通信線路。

根據(jù)本發(fā)明的高壓傳輸線能夠授予有附加的功能性，因?yàn)樗€包括用于傳送信號(hào)的輔助導(dǎo)體，其中，輔助導(dǎo)體也被插入管狀電絕緣體中。由于典型的填充因數(shù)預(yù)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于100%，但留有一定的空間用于可選地包含絕緣管的內(nèi)部的附加功能性。作為輔助導(dǎo)體的示范實(shí)施例的光纖能夠與標(biāo)稱導(dǎo)體段并排敷設(shè)。那個(gè)輔助導(dǎo)體可用于監(jiān)測(cè)沿軸向方向的溫度用于檢測(cè)部分放電或者用于觀察輸電線的含水量的任何變化。電絕緣體管適合用于掩蔽用于通信目的的例如由強(qiáng)化玻璃光纖制成的輔助線路/導(dǎo)體的附加線路。備選地，輔助導(dǎo)體可以是基于銅的導(dǎo)體。在任何情況下，輔助導(dǎo)體可受到保護(hù)免于損壞，和/或通過其自己的絕緣而受到電保護(hù)，或者免于過度的電場(chǎng),如果被要求的話。

根據(jù)所有實(shí)施列的高壓輸電線能夠在高壓或中壓電平操作的AC或DC能量傳輸系統(tǒng)中使用。高壓輸電線能夠通過包括以下基本步驟的下面的示范方法來建立：

提供多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段；

提供細(xì)長(zhǎng)管狀電絕緣裝置；

將未組裝的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段和電絕緣裝置運(yùn)輸?shù)桨惭b點(diǎn)；以及

現(xiàn)場(chǎng)組裝多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段和電絕緣裝置，以形成多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段的電導(dǎo)體和形成電導(dǎo)體和管狀電絕緣裝置的絕緣高壓輸電線，其中，組裝多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段和電絕緣裝置的步驟包括將多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段插入到預(yù)制管狀電絕緣裝置中。

安裝點(diǎn)可以是其中要安裝輸電線的實(shí)際位置及其中準(zhǔn)備在指定運(yùn)輸后的輸電線用于安裝的中間組裝點(diǎn)。

電導(dǎo)體段和電絕緣裝置能夠單獨(dú)運(yùn)輸，因此，運(yùn)輸?shù)臐撛谥亓肯拗疲ɡ纾谪涇嚿希┠軌虻靡员苊?。此外，與對(duì)應(yīng)尺寸的所組裝高壓功率電纜段相比，能夠運(yùn)輸更長(zhǎng)的長(zhǎng)度的個(gè)別細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段和管狀電絕緣裝置。

借助于根據(jù)本申請(qǐng)的方法，有利于本發(fā)明的高壓輸電線段的運(yùn)輸，特別是提供大截面面積的內(nèi)部電導(dǎo)體和長(zhǎng)的連續(xù)傳輸線段長(zhǎng)度的高壓輸電線的運(yùn)輸。因此，借助于本文中公開的方法，通過增大內(nèi)部電導(dǎo)體的截面面積，獲得了由輸電線，特別是例如地下輸電線的陸上安裝或海底安裝的輸電線傳送的電功率或其的電流攜帶能力的增大，其中只在運(yùn)輸期間稍微損害了高壓輸電線的柔性。因此，通過根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的內(nèi)部電導(dǎo)體的截面面積的增大要求僅小幅減小傳輸線段長(zhǎng)度用于運(yùn)輸，并且因此要求很少的附加的接合處。相反，具有更長(zhǎng)的長(zhǎng)度的輸電線段能夠借助于本發(fā)明的方法以有效的方式運(yùn)輸。借助于根據(jù)本發(fā)明的方法，接合處的數(shù)量能夠保持到最小值，安裝變得更有效，安裝成本得以降低，以及操作中的輸電或配電系統(tǒng)的可靠性能夠增大。

附圖說明

現(xiàn)在將通過示意實(shí)施例并參照附圖，為示范目的而更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的高壓輸電線的實(shí)施例的示意透視圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的高壓輸電線的實(shí)施例的管狀電絕緣裝置的實(shí)施例的區(qū)段的示意透視圖；

圖3a是根據(jù)本發(fā)明的高壓輸電線的實(shí)施例的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段的實(shí)施例的示意截面視圖；

圖3b是根據(jù)本發(fā)明的高壓輸電線的實(shí)施例的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段的另一實(shí)施例的示意截面視圖；

圖4a是圖示組裝前多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段的實(shí)施例的示意截面視圖；

圖4a是圖示組裝前多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段的另一實(shí)施例的示意截面視圖；

圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例的方面的流程圖；

圖6是圖示在被運(yùn)輸期間可如何存儲(chǔ)多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段和管狀電絕緣裝置的示意視圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的示例，通過電絕緣裝置的細(xì)節(jié)的截面。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的另外示例的輸電線的示意透視圖。

具體實(shí)施方式

圖1示意示出根據(jù)本發(fā)明的高壓輸電線106的實(shí)施例的方面。圖1中,其是用于說明性目的的部分剖視圖，高壓輸電線被組裝，并且因此處于所組裝的狀態(tài)中。高壓輸電線包括布置成相互并排并且相互電接觸地放置以形成高壓輸電線106的內(nèi)部電導(dǎo)體104的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段102。通過其管狀整體形狀，高壓輸電線106定義縱向軸線113。高壓輸電線106可以是高壓直流(HVDC)輸電線或高壓交流(HAVC)輸電線。高壓輸電線包括布置成容納和包圍由電導(dǎo)體段102形成的內(nèi)部電導(dǎo)體104的細(xì)長(zhǎng)管狀電絕緣裝置108。用于傳送信號(hào)的輔助導(dǎo)體116與電導(dǎo)體段102一起插入到管狀電絕緣裝置108中。

接合處117提供用于接合，即連接導(dǎo)體段102和在縱向軸線113的方向上相互面對(duì)的兩個(gè)相鄰管狀電絕緣裝置108的末端。

圖2示出可基本上對(duì)應(yīng)于圖1的電絕緣裝置108的細(xì)長(zhǎng)管狀電絕緣裝置208的另一實(shí)施例的區(qū)段。要理解，圖2的電絕緣裝置208具有比圖2中所示的更長(zhǎng)的長(zhǎng)度。多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段102可插入到管狀電絕緣裝置108；208中。多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段102和電絕緣裝置108；208布置成未組裝運(yùn)輸?shù)桨惭b點(diǎn)。多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段102和電絕緣裝置108；208布置成現(xiàn)場(chǎng)組裝以形成多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段102的內(nèi)部電導(dǎo)體104，并且形成內(nèi)部電導(dǎo)體104和電絕緣裝置108；208的絕緣高壓輸電線106。安裝點(diǎn)是其中要安裝高壓輸電線106的位置，例如在陸地上，例如在地面中或者在海底應(yīng)用中在海中敷設(shè)。有利的是，個(gè)別的電導(dǎo)體段102和電絕緣裝置108；208是柔性的用于運(yùn)輸。

每個(gè)電絕緣裝置108；208包括布置成容納和包圍多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段102的圓周導(dǎo)電內(nèi)層110；210、位于導(dǎo)電內(nèi)層110；210外并且包圍其的至少一個(gè)圓周電絕緣體層112；212和位于至少一個(gè)圓周電絕緣體層112；212外并且包圍其的圓周導(dǎo)電外層114；214。電絕緣裝置108、208包括在其內(nèi)壁表面111處的內(nèi)部圓周導(dǎo)電層110（參見圖1）、210（參見圖2）或810（參見圖8）。

內(nèi)部導(dǎo)電層110；210在圖1和圖2中示出的實(shí)施例中是波紋管。至少一個(gè)圓周電絕緣體層112；212包括由固態(tài)介電材料制成的至少一個(gè)圓周電絕緣層。導(dǎo)電內(nèi)層和外層110、114；210、214布置成形成保護(hù)屏障，其保護(hù)至少一個(gè)圓周電絕緣體層112；212免于潮濕和機(jī)械磨損。通常，電絕緣裝置108；208布置成使在其中容納的內(nèi)部電導(dǎo)體104與外部電絕緣。

參照?qǐng)D3a-b和4a-b，截面中示意圖示多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段的多個(gè)實(shí)施例。參照?qǐng)D3a-b，每個(gè)電導(dǎo)體段302；402可包括單個(gè)導(dǎo)電絞股線304或單個(gè)導(dǎo)電異型金屬線(profile wire) 404或多個(gè)導(dǎo)電絞股線304或多個(gè)導(dǎo)電異型金屬線404。圖3a-b示意圖示電導(dǎo)體段302；402，在它們已相互并排并且相互電接觸地放置，且組裝成電導(dǎo)體306；406時(shí)。絞股線304或金屬線404由銅或鋁或任何其它適合的導(dǎo)電材料或材料復(fù)合物制成。

圖4a-b示意圖示多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段的另外實(shí)施例。

在圖4a的實(shí)施例中，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段502包括布置成相互并排并且相互電接觸地放置以形成高壓輸電線的內(nèi)部電導(dǎo)體的兩個(gè)段502。

在圖4b的實(shí)施例中，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段602包括布置成相互并排并且相互電接觸地放置以形成高壓輸電線的內(nèi)部電導(dǎo)體的四個(gè)段602。然而，其它形狀和數(shù)量的導(dǎo)體段是可能的。如果被要求，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段例如可通過具有縱向延伸的帶子（未示出）保持在一起。在圖1中示出的實(shí)施例中，電導(dǎo)體段未采用此種帶子保持在一起。在形成內(nèi)部電導(dǎo)體時(shí)，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段可在軸向方向相互并排布置在一起并且相互電接觸，而在徑向方向上無需以機(jī)械方式將電導(dǎo)體段壓緊在一起。

參照?qǐng)D5和6，示意圖示根據(jù)本發(fā)明的用于提供絕緣高壓輸電線的方法的實(shí)施例的方面。方法的實(shí)施例包括在步驟701處提供多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段和在步驟702處提供細(xì)長(zhǎng)管狀電絕緣裝置的步驟。電導(dǎo)體段102；302；402；502；602和電絕緣裝置108；208可對(duì)應(yīng)于上面公開的實(shí)施例。在步驟703處，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段可以以未組裝的狀態(tài)個(gè)別纏繞在至少一個(gè)卷筒或輥上。在步驟704處，電絕緣裝置108；208可個(gè)別未組裝纏繞在至少一個(gè)卷筒或輥802上（參見圖6）。

圖6示意圖示在卷筒或輥802的縱向方向上和徑向方向上以多層纏繞到卷筒或輥802上的絕緣裝置108;208。要理解，每個(gè)電導(dǎo)體段102；302；402；502；602可以以對(duì)應(yīng)的方式纏繞。在步驟705處，將多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段和電絕緣裝置未組裝運(yùn)輸?shù)桨惭b點(diǎn)。因此，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段和電絕緣裝置可如上提及的那樣纏繞在卷筒或輥802上未組裝運(yùn)輸。然而，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段和電絕緣裝置可不纏繞在卷筒或輥802上未組裝運(yùn)輸。方法的實(shí)施例包括在步驟706處現(xiàn)場(chǎng)組裝多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段和電絕緣裝置以形成多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段的電導(dǎo)體和形成電導(dǎo)體與管狀電絕緣裝置的絕緣高壓輸電線的步驟。組裝多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段和電絕緣裝置的步驟包括將多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段插入到管狀電絕緣裝置中。組裝多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段和電絕緣裝置的步驟可包括將多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段相互并排并且相互電接觸地放置，以形成電導(dǎo)體。多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段在插入到管狀電絕緣裝置中前可相互并排和相互電接觸地放置以組裝電導(dǎo)體。備選地，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電導(dǎo)體段可相互并排和相互電接觸地放置以在管狀電絕緣裝置內(nèi)組裝電導(dǎo)體。

作為將電絕緣裝置的內(nèi)部金屬層提供為如圖2中所描繪的波紋異型的備選方案，內(nèi)層可以是帶繞金屬管。圖7圖示此種帶繞管810的示例。

圖8中圖示本發(fā)明的絕緣高壓輸電線206的另外示例。在此示例中，由傳輸線206傳送的功率超過2 GW。外部導(dǎo)電層914充當(dāng)套、屏和防潮層，但為清晰的原因而以簡(jiǎn)化方式描繪。絕緣的內(nèi)層910同樣是波紋管或帶繞管。內(nèi)層910布置在外部導(dǎo)電層914與絕緣層912之間。外部導(dǎo)電層914和絕緣層912通過共擠壓應(yīng)用到內(nèi)層910，使用內(nèi)層910作為用于擠壓過程的載體元素。

在電絕緣裝置206的可選實(shí)施例中，相對(duì)于縱向軸線在第二傳導(dǎo)層914外徑向提供了附加的導(dǎo)體線916。

容納在絕緣裝置908內(nèi)的導(dǎo)體裝置904在此示例中由十個(gè)導(dǎo)體段902組成，每個(gè)導(dǎo)體段是具有52毫米直徑的鋁絞股線。內(nèi)層的內(nèi)徑為231毫米，并且絕緣裝置的外徑為307毫米。填充因數(shù)為大約50%。導(dǎo)體裝置904的傳導(dǎo)面積為大約21000 mm²，并且在0,45 A/mm²的電流密度的情況下，電流將為9,4 kA。因此，在320 kV的電壓的傳送導(dǎo)致3 GW。

在工廠組裝輸電線時(shí)，輸電線將以309米的段運(yùn)輸。它以1:10.4的彎曲比率纏繞在卷筒上。鋁絞股線的重量為每米58千克，并且絕緣裝置的重量為每米47千克。整個(gè)段因此具有大約32噸的重量。

在現(xiàn)場(chǎng)組裝輸電線時(shí)，導(dǎo)體段和絕緣裝置在單獨(dú)的卷筒上運(yùn)輸，并且彎曲比率為1:9.4。

在此情況下，由于更強(qiáng)的彎曲比率，線段能夠更長(zhǎng)，并且在此情況下，段長(zhǎng)度為681米。由此，接合處的數(shù)量減少到不到一半。

在圖8中，導(dǎo)體段全部具有相等的直徑，但輸電線可備選包括不同直徑的導(dǎo)體段。

上面公開的設(shè)備的不同實(shí)施例的特征可以以各種可能方式組合，提供另外的有利實(shí)施例。本發(fā)明不應(yīng)視為限于所圖示實(shí)施例，而是能夠在不脫離隨附權(quán)利要求的范圍的情況下由本領(lǐng)域技術(shù)人員以許多方式修改和變更。