風電機組用中壓抗扭電纜的製作方法
2023-12-04 11:43:01 2
專利名稱：風電機組用中壓抗扭電纜的製作方法
技術領域：
本發明涉及風力發電技術領域，特別是涉及一種風電機組用中壓抗扭電纜。
背景技術：
隨著我過國民經濟的飛速發展，不可避免地帶來能源供不應求的局面，而我國傳統的煤炭和石油資源並不多，所以更應進行可再生能源的開發利用。風力被稱為「藍天白煤」，是取之不盡的清潔能源。就目前而言，風力發電是新能源中技術最成熟、最具規模開發條件和商業化發展前景的發電方式。近年來海上風電的開發進一步加快了大容量風電機組的發展，2010年底世界上已經運行的最大風電機組單擊容量已經達到6MW，風輪直徑達到127m。目前已經開始8 IOMW 風電機組的設計和製造。傳統結構的中壓電纜結構明顯不能滿足此環境的使用要求。為此需要有新型的高性能中壓耐扭曲電纜與之配套。傳統中壓軟電纜，其結構是在絕緣結構外設計金屬屏蔽層，由「導體+導體屏蔽+ 絕緣+絕緣屏蔽+金屬屏蔽層」，
1、由於風機電纜在使用過程中，在低溫環境下經過長期頻繁扭轉，金屬屏蔽層易造成破壞，損傷絕緣造成局部放電，大大縮短電纜使用壽命。2、電纜安裝期間承受拉力、壓力、彎折、摩擦等強力衝擊後，電纜機械性能有所下降；
3、採用此種結構不但增加了成品電纜的外徑，造成材料的浪費，而且還一定限制了電纜的彎曲半徑，更不能長期移動使用。由於以上缺陷不能滿足現代大容量風力發電機組對中壓抗扭電纜的需求，因此迫切尋求一種新型中壓抗扭風能電纜，以滿足我國風電行業發展的需要。
發明內容
本發明目的是提供一種風電機組用中壓抗扭電纜，該電纜可廣泛運用風力發電機組、港口機械、起重設備等工程設施中。為達到上述目的，本發明採用的技術方案是
一種風電機組用中壓抗扭電纜，包括至少一根中壓絕緣線芯、與所述的中壓絕緣線芯相絞合的至少一根接地線芯、包繞在所述的中壓絕緣線芯、接地線芯外部的半導電橡布帶以及護套，所述的接地線芯包括接地導體、包覆在所述的接地導體外部的導電橡膠，其中
所述的導電橡膠包含以下成分乙華平700HV :55-65份、三元乙丙橡膠15-25份、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物15-25份、氫氧化鎂95-105份、碳酸鎂鈣25-45份、包覆紅磷6-10份、矽烷偶聯劑A-172 3份、聚二甲基矽氧烷5-7份、導電炭黑卡博特BP2000 45-55份、過氧化物交聯劑3份、抗氧劑1010/168 1份、助交聯劑TAIC 3份。優選地，所述的中壓絕緣線芯包括導體、包覆在所述的導體外部的導體屏蔽層、包覆在所述的導體屏蔽層外部的絕緣層以及包覆在所述的絕緣層外部的絕緣屏蔽層。
進一步優選地，所述的絕緣層為乙丙橡膠絕緣層。優選地，所述的中壓絕緣線芯、接地線芯絞合後通過填充層填充，所述的填充層為所述的導電橡膠。優選地，所述的護套包括內護套、外護套，所述的內護套為低煙無滷橡膠護套，所述的外護套為聚醚性無滷阻燃熱塑性聚氨酯護套。優選地，所述的氫氧化鎂的粒徑小於等於1微米；所述的碳酸鎂鈣的粒徑小於等於1微米；所述的包覆紅磷的粒徑小於等於1微米。優選地，所述的中壓絕緣線芯設置有3根。優選地，所述的接地線芯設置有3根。本發明的設計原理如下 結構設計方面
採用特殊的導電橡膠作為複合絕緣體包覆接地導體置於多芯電纜縫隙替代以前的金屬屏蔽層結構。金屬屏蔽層起的作用為1、將電纜通電時產生的電磁場屏蔽在絕緣線芯內，以減少對外界產生的電磁幹擾；2、將系統產生的設計範圍內的故障電流安全引入接地系統，保護系統安全運行。在風力發電機組機艙內部，各種電子計算機及儀表控制系統，設計時都考慮自身抗電磁幹擾和屏蔽的，因此中壓抗扭動力電纜所產生的電磁場對外界幹擾其影響不大。風電機組內使用的動力電纜不是遠距離傳輸，一般可以不考慮此影響。同時，導電橡膠內填充的導電顆粒當填充一定體積份數時，相互接觸，形成電子連續狀態，當外界電磁場到導電橡膠外部時，強烈的電磁波打到導電顆粒自由電子上，自由電子自由運動，自由電子在運動過程中形成與外界電磁場相反的電磁場，內外電磁場相互抵消，達到削弱電磁幹擾。從而一定程度上部分滿足金屬屏蔽層的第一條作用。由導電橡膠和接地導體組成的複合接地系統能夠為電纜短路時提供短路電流路徑，因而從結構上保證了金屬屏蔽層的第二條作用。配方的研製方面
消弱電磁波的方法有三種屏蔽、吸波和濾波。導電橡膠由於其導電顆粒的作用，電子在運動過程中，可產生與外界相反的磁場，起到屏蔽的作用，但吸波的原理與屏蔽相似，同樣是用到微觀粒子。當填充的導電顆粒達到納米級別時，不只是達到粒徑是納米，更重要的是具有較高的比表面積、空隙率，這樣的納米粒子將具有更好的納米效應，納米效應即可有吸波作用。導電顆粒填充的導電橡膠，可起到屏蔽與吸波的作用。體積電阻可能只是從某一側面反映屏蔽的大小，但無法衡量吸波能力的大小，而導電炭黑填充的導電橡膠雖然體積電阻較大，但由於其納米粒徑與納米效應，可具有吸波功能。導電橡膠通常是指體積電阻在10的9次歐姆釐米以內，由於橡膠是優良的絕緣體，體積電阻大於10的14次左右。導電橡膠分為防靜電級別導電橡膠，體積電阻在10的 5次至10的9次方之間，導電炭黑填充的導電橡膠，體積電阻通常可保持在幾千歐，甚至更低至一二百歐，再低低於50歐姆釐米的已經是難度非常大。當體積電阻低於10歐姆釐米以下時，導電橡膠即具有電磁屏蔽功能。由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點和效果本發明採用特殊的導電橡膠作為複合絕緣體包覆接地導體置於多芯電纜縫隙替代以前的金屬屏蔽層結構，解決了風機電纜在低溫環境下經過長期頻繁扭轉使用過程中，金屬屏蔽層易造成破壞，損傷絕緣造成局部放電，大大縮短電纜使用壽命的技術難題，使得風電機組內部使用的中壓抗扭型電纜的使用壽命大大增加。
附圖1為本發明的結構示意圖； 附圖2為本發明的工藝流程圖。其中1、導體；1』、接地導體；2、導體屏蔽層；3、乙丙橡膠絕緣層；4、絕緣屏蔽層； 5、導電橡膠；6、半導電橡布帶；7、低煙無滷橡膠護套；8、聚醚性無滷阻燃熱塑性聚氨酯護套；9、填充層。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述
如圖1所示的一種風電機組用中壓抗扭電纜，該電纜由3根中壓絕緣線芯、3根接地線芯以及填充層9絞合成纜芯，纜芯外部包繞半導電橡布帶6以及護套。具體的說
中壓絕緣線芯包括導體1、包覆在導體1外部的導體屏蔽層2、包覆在導體屏蔽層2外部的乙丙橡膠絕緣層3以及包覆在乙丙橡膠絕緣層3外部的絕緣屏蔽層4。接地線芯包括接地導體1』、包覆在接地導體1』外部的導電橡膠5，其中導電橡膠 5滿足20°C時體積電阻率彡10 Ω · cm,
配方的具體組分如下
材料份數質量百分比乙華平700HV6019. 1%三元乙丙橡膠206. 4%乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物206. 4%氫氧化鎂粒徑1微米10031. 8%碳酸鎂鈣粒徑1微米4012. 7%包覆紅磷粒徑5微米82. 5%矽烷偶聯劑A-17231. 0%聚二甲基矽氧烷61. 9%高導電炭黑卡博特BP20005015. 9%過氧化物交聯劑31. 0%抗氧劑1010/16810. 3%助交聯劑TAIC31. 0%
上述份數總計314份，質量百分比為100%。在本實施例中填充層9也為導電橡膠5。護套包括內護套、外護套，內護套為低煙無滷橡膠護套8，外護套為聚醚性無滷阻燃熱塑性聚氨酯護套9。以下具體闡述下本實施例的工作流程
如圖 2 所示以 ZB-FDEPU 3*25+3*8 6/10KV 為例
1、拉絲銅拉機拉絲製得0.401mm、0. 25mm銅單絲，電阻率不大於0. 017241 Ω · mm2/m ；
2、退火、鍍錫將拉絲製的銅絲進行退火、鍍錫處理，保證單絲伸長率大於25%，電阻率不大於 0. 01777 Ω · mm2/m ；
3、絞線接地線芯的導體8mm2導體結構為對根0. 25mm鍍錫銅單絲束合而成，絞合結構為(1+6) X 24,第一籠上1盤24/0. 25mm鍍錫銅束絲股線；第二籠上6盤24/0. 25mm鍍錫銅束絲股線，絞合方向為左向，絞合模具為圓形鎢鋼模，模具尺寸3. 7mm，公差士0. Imm ；復絞節距控制在45飛2mm ；
絕緣線芯的導體25 mm2導體結構為沈根0. 401mm鍍錫銅單絲經絞合而成，絞合結構為(1+6) X沈，第一籠上1盤沈/O. 401mm鍍錫銅束絲股線；第二籠上6盤沈/O. 401mm鍍錫銅束絲股線，絞合方向為左向，絞合模具為圓形鎢鋼模，模具尺寸6. 4mm，公差士0. Imm ；復絞節距控制在77、0mm ；
4、絕緣採用特勒斯特進口蒸汽硫化三層共擠生產線，導體1屏蔽單點厚度不小於 0. 6mm ；乙丙橡膠絕緣平均厚度不小於3. 5mm,最薄點厚度不小於2. 96mm,偏芯率不大於 15% ；絕緣屏蔽單點厚度不小於0. 6mm ；
5、接地線芯採用上述的導電橡膠5，平均厚度不小於2.5mm，最薄點不小於2. Imm ；
6、填充層擠出填充層9為和接地線芯一樣導電橡膠5，能屏蔽電磁場以及電纜短路時提供短路電流路徑；
7、內護套使用特勒斯特進口蒸汽硫化線150擠出系統在纜芯表面擠面一個平均厚度不小於3. 8mm的EVA型低煙無滷橡膠護套8，最薄點厚度不小於3. 15mm ；
8、外護套採用150擠出機在內護套外一個平均厚度不小於2.Omm厚的聚醚性無滷阻燃熱塑性聚氨酯護套，該種材料高抗撕，耐候性、無滷阻燃性能以及優異的耐水解、抗微生物和耐磨性能，從而彌補了 EVA型低煙無滷橡膠護套8先天抗撕性和耐微生物和耐磨性能差的不足。 上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種風電機組用中壓抗扭電纜，其特徵在於包括至少一根中壓絕緣線芯、與所述的中壓絕緣線芯相絞合的至少一根接地線芯、包繞在所述的中壓絕緣線芯、接地線芯外部的半導電橡布帶以及護套，所述的接地線芯包括接地導體、包覆在所述的接地導體外部的導電橡膠，其中所述的導電橡膠包含以下成分乙華平700HV :55-65份、三元乙丙橡膠15-25份、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物15-25份、氫氧化鎂95-105份、碳酸鎂鈣25-45份、包覆紅磷6-10份、矽烷偶聯劑A-172 3份、聚二甲基矽氧烷5-7份、導電炭黑卡博特BP2000 45-55份、過氧化物交聯劑3份、抗氧劑1010/168 1份、助交聯劑TAIC 3份。
2.根據權利要求1所述的風電機組用中壓抗扭電纜，其特徵在於所述的中壓絕緣線芯包括導體、包覆在所述的導體外部的導體屏蔽層、包覆在所述的導體屏蔽層外部的絕緣層以及包覆在所述的絕緣層外部的絕緣屏蔽層。
3.根據權利要求2所述的風電機組用中壓抗扭電纜，其特徵在於所述的絕緣層為乙丙橡膠絕緣層。
4.根據權利要求1所述的風電機組用中壓抗扭電纜，其特徵在於所述的中壓絕緣線芯、接地線芯絞合後通過填充層填充，所述的填充層為所述的導電橡膠。
5.根據權利要求1所述的風電機組用中壓抗扭電纜，其特徵在於所述的護套包括內護套、外護套，所述的內護套為低煙無滷橡膠護套，所述的外護套為聚醚性無滷阻燃熱塑性聚氨酯護套。
6.根據權利要求1所述的風電機組用中壓抗扭電纜，其特徵在於所述的氫氧化鎂的粒徑小於等於1微米；所述的碳酸鎂鈣的粒徑小於等於1微米；所述的包覆紅磷的粒徑小於等於1微米。
7.根據權利要求1所述的風電機組用中壓抗扭電纜，其特徵在於所述的中壓絕緣線芯設置有3根。
8.根據權利要求1所述的風電機組用中壓抗扭電纜，其特徵在於所述的接地線芯設置有3根。
全文摘要
本發明涉及一種風電機組用中壓抗扭電纜，包括中壓絕緣線芯、接地線芯、半導電橡布帶以及護套，接地線芯包括接地導體、導電橡膠，導電橡膠包含乙華平700HV、三元乙丙橡膠、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、氫氧化鎂、碳酸鎂鈣、包覆紅磷、矽烷偶聯劑A-172、聚二甲基矽氧烷、導電炭黑卡博特BP2000過氧化物交聯劑、抗氧劑1010/168、助交聯劑TAIC。本發明採用特殊的導電橡膠作為複合絕緣體包覆接地導體置於多芯電纜縫隙替代以前的金屬屏蔽層結構，解決了風機電纜在低溫環境下經過長期頻繁扭轉使用過程中，金屬屏蔽層易造成破壞，損傷絕緣造成局部放電，大大縮短電纜使用壽命的技術難題，使得風電機組內部使用的中壓抗扭型電纜的使用壽命大大增加。
文檔編號H01B7/17GK102360594SQ201110295570
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月8日 優先權日2011年10月8日
發明者李金明, 鞠晨雁 申請人:江蘇亨通電力電纜有限公司