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来源：《科学与信息化》2018年第05期
摘 要 随着电缆容量的不断增加，为了解决电缆的散热问题，研制散热性能优良的电缆成为提高电缆传输能力的重要研究方向。本文主要针对电缆散热技术的发展路线，通过检索、统计对电缆散热技术专利申请进行分析，重点梳理了专利申请量、重要申请人、国内专利状况等信息，同时介绍了电缆散热技术的主要方法。 关键词 电缆；散热；专利
电线电缆是用以传输电（磁）能，信息和实现电磁能转换的线材产品，亦简称为电缆，它可定义为，由下列部分组成的集合体，一根或多根绝缘线芯，以及它们各自可能具有的包覆层，总保护层及外护层。随着电力、能源行业的发展，各种电缆已经广泛被应用于工业生产、交通运输、建筑工程和设施，甚至包括太空和海洋的高端领域，随着社会经济的发展，电缆品种不断更新和完善，生产量也在持续增加，正因电缆在不同领域的应用，人们对其要求也随之
而提高。
在一些特殊的电力传输场合中，线缆往往需要连接大功率负载，工作时线缆会发热产生高温，影响线缆的使用寿命，严重时会烧坏线缆甚至引起火灾[1]；同时，由于导线的材料为金属材料，并且金属材料的电阻随着温度增加而增加，因此电缆的电阻也将随着温度增加而增加，导致电缆的传输效率下降[2]。随着电缆容量的不断增加，为了解决电缆的散热问题，研制散热性能优良的电缆成为提高电缆传输能力的重要研究方向。
1 历史发展
纵观电缆散热技术的发展历史，电缆散热的研究主要包括使用冷却流体和设计特殊散热结构，冷却流体不断更新，从最早使用油、六氟化硫渐渐转变为使用水和液氮、氮气和空气，除了成本方面的考虑，更多的顾及环境保护的需要。特殊散热结构从增加外部部件到电缆内部结构改进，精简电缆结构，减少散热成本。历经近60年的发展，电缆散热逐渐演变成结构简单、环境友好的低成本配置，其应用已经从最早的高压、大电流电力电缆逐步走向低压、通信等各个领域，展现了其广阔的应用前景。
2 专利申请现状分析
针对电缆散热技术，审查员在DWPI数据库对全球范围内的专利申请进行了检索。利用简单的关键词扩展，如cool+，heat+，radiat+等，结合IPC分类号，H01B7/42（带有热扩散或传导装置的），进行检索，共采集到专利1443篇。以下就针对采集到的专利申请从专利历年申请量分布、主要申请人分布、国内申请状态等角度进行统计分析。
2.1 专利历年申请量分布
专利历年申请量宏观上显示出专利数量在时间上的活跃度情况，结合专利申请区域，可以展现在不同区域的专利活跃度情况。通过电缆散热技术在国内外的专利历年申请量分布趋势可以看出，国外对于电缆散热技术的研究从1960年开始起步，1970年迎来了技术的快速发展，之后申请量基本保持恒定，技术发展逐渐趋于成熟。而国内该项技术起步较晚，1998年才开始出现专利申请，2004年至2010年间有小幅增长，2010年以后由于技术发展和政策鼓励，专利申请量呈现快速增长。
2.2 主要专利申请人分析
电缆散热技术主要申请人及其申请量分布如下：住友公司以55件专利申请排名第一，国
内仅国家电网专利申请较多，以40件专利申请排名第二，而国内其他公司专利申请量均不超过10件，表明国内企业对于专利保护和技术研发并没有足够的重视。纵观所有主要申请人，前10名的申请人中日本企业占5个，说明日本企业对电缆散热技术方面进行了较多研究，而其余各申请人均是电气行业的传统巨头，在该领域也有相当数量的专利申请。
2.3 国内申请状态分析
国内申请以企业为主，个人申请为辅，而科研单位和高校并未对其进行研究，说明该技术更多对于企业的实际生产应用具有研究意义。同时国内申请实用新型较多，发明专利较少，这主要是因为实用新型审批周期短，更容易获得授权，同时该技术更新换代快，不需要长时间的保护期限。国内电缆散热技术的申请人主要集中在长三角地区，可见该区域因环境、政策等原因吸引了众多电线电缆行业的公司落户。
3 专利技术现状分析
电缆散热技术发展至今，主要方法还是集中在利用冷却流体散热和设计特殊散热结构两大类，其中，冷却流体又可分为冷却液和冷却气体两部分。以下就电缆散热技术发展现状进行简单介绍。
3.1 利用冷却流体散热
第一种方式就是在电缆中心位置设置内通水管，内通水管周围分布导体，外围设有外通水管，导体以成缆的工艺方式设置在内通水管周围，外通水管包围在导体的外表面，内通水管上和外通水管的靠近导体的一侧设有若干通水的微缝和微孔。该种结构的设计，成功地解决了大截面电缆导体中心散热的问题，同时也解决了传统结构的水冷电缆为了提高散热效果，进而加大外套管内径，从而导致外套管对导体芯线附着力差，使芯线易折断，造成电缆使用寿命降低的问题。
第二种方式就是在电缆外铠装一层充氮无缝铜管，充氮无缝铜管通过电缆终端的液氮罐接通制氮仪及其控制系统。在防火电缆、高温电缆或其他类似电缆外铠装一层充氮金属管，在高温情况下通过充氮金属管中的氮气释放来带走电缆的热量达到恒温目的，当电缆本身产生热量或者电缆表面受高温影响时，若电缆温度超过设定值时，由控制系统自动操作，将氮气冲入金属管中进行循环冷却，从而保证电缆良好的恒温状态。
3.2 设计特殊散热结构
特殊的散热结构包括：①多个散热片设置在半硬电缆导体外部，通过冷却风扇通风对电缆进行冷却；②在普通电缆的外表设一层带气孔的鼓风层，鼓风层为中空层，其外表面设有连续均匀的气孔，通过该气孔将鼓风层中的热量带走；③电缆包括导电芯体，导电芯体包括导电内芯和沿导电内芯径向设置的翅片及填充于所述翅片间的散热层。导电内芯为单根金属丝，翅片与金属丝为一体成型，翅片通过热传导为导体层散热，为低熔点合金散热层提供支撑。
4 结束语
从电缆散热的应用领域上，已经不仅仅局限于传统的高电压、大电流电力电缆，网络电缆、计算机电缆等控制电缆、低压电缆也已经开始应用电缆散热技术以延长电缆的使用寿命。因此，通过改进电缆结构、使用新型材料对电缆进行散热，以及应用领域的扩展应当还存在进一步研究的空间。
参考文献
[1] 唐科，张玉兰，傅剑锋.电气火灾与线缆过载分析[J].四川电力技术，2008，31（5）：93-94.
[2] 曾冠杰.关于电力电缆的绝缘电阻值问题的探讨[J].中小企业管理与科技旬刊， 2008，（12）：222-222.
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