CN101937738A - 浅海风力发电用电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浅海风力发电用电缆，包括导体、阻水带、绝缘层和内衬层；所述导体外依次绕包第一阻水带、挤包绝缘层形成绝缘线芯，多根绝缘线芯绞合成缆芯；在缆芯外依次绕包第一内衬层和第二阻水带；所述绝缘层和第一内衬层采用热塑性弹性体(TPE)材料挤压而成。本发明的绝缘层采用TPE中的TPO材料，第一内衬层采用TPE中的TPS材料，TPE不仅具有很好的电气性能，同时还具有很好的机械性能，特别是在-60℃时仍然保持良好的柔韧性，低温弯曲和耐扭转性能优异，长期工作温度也比较高，最高可达125℃，且防水性能比较好，抗盐雾性能极佳。TPO的电性能更加优异，TPS的防水性能比TPO还要好。

Description

浅海风力发电用电缆

技术领域

本发明涉及一种电缆，特别涉及一种浅海风力发电用的电缆。

背景技术

风力发电是可再生能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方法之一，对于调整能源结构、缓解环境污染具有重要意义，也是保障能源和电力安全供给、实现可持续发展的战略选择。世界各国日益重视风力发电技术。我国风能资源储量居世界首位，主要集中在西北、东北和沿海地区。改革开放以来，风电在我国获得长足发展，到2003年已建风电场40多个，装机容量56.7万千瓦，列世界第九位。在陆地风电场建设快速发展的同时，人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制，如占地面积大、噪声污染等问题。由于海上丰富的风能资源和当今技术的可行性，海洋将成为一个迅速发展的风电市场。欧美海上风电场已处于大规模开发的前夕。我国东部沿海水深50m以内的海域面积辽阔，而且距离电力负荷中心(沿海经济发达电力紧缺区)很近，随着海上风电场技术的发展成熟，风电必将会成为我国东部沿海地区可持续发展的重要能源来源。

现有的风力电缆一般都是用在陆地风力发电场所，其机械强度、防水性能、耐腐蚀性能、抗沙石磨损等方面不适合长期在海底使用。

中国专利ZL200920186852.9公开了一种《阻水防冰雪风力电缆》，在导体外依次绕包阻水带、挤包由天然丁苯橡胶制成的绝缘层形成绝缘线芯，多根绝缘线芯绞合形成缆芯，在缆芯间隙填充有填充层，在缆芯和填充层外依次绕包总阻水带、挤包外护套。这种电缆耐寒、耐扭性能差，不能在低温下使用，而且抗拉强度不够，不适合长期在海底使用。

中国专利Z200920043813.3公开了《一种额定电压35kv及以下浅海风力发电场光电传输复合电缆》，包括设有导线及阻水填充件的缆芯及依次包覆在缆芯外的阻水包带层、铝塑复合带层、内护套、钢丝铠装层、外护套，在缆芯内设有光纤通信单元，在钢丝铠装层与外护套之间设有钢带铠装层。光纤通信单元的结构为：在光纤松套管外依次包覆内护层、铠装层、外护层。导线的导体采用双层结构：中心层导体用多股涂覆阻水油膏的铜丝绞合而成，再包覆中心层半导电阻水带层；外层导体用多股涂覆阻水油膏的铜丝包覆在中心层半导电阻水带层外，再包覆外层半导电阻水带层。这种电缆虽然有一定的抗拉强度，但是结构复杂、耐弯曲性能不够等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗拉强度高、防水性能好、适宜于长期在水上使用和水下使用的浅海风力发电用电缆。

实现本发明目的的技术方案是一种浅海风力发电用电缆，包括导体、阻水带、绝缘层和内衬层；所述导体外依次绕包第一阻水带、挤包绝缘层形成绝缘线芯，多根绝缘线芯绞合成缆芯；在缆芯外依次绕包第一内衬层和第二阻水带；所述绝缘层和第一内衬层采用TPE材料挤压而成，绝缘层采用TPE中的TPO材料，第一内衬层采用TPE中的TPS材料。

浅海风力发电用电缆还包括屏蔽层和第二内衬层；所述屏蔽层位于第一内衬层和第二阻水带之间，采用镀锡软铜丝，屏蔽层可以缠绕或编织形成，屏蔽密度不小于80％；所述第二内衬层位于第二阻水带外层，采用TPE材料中的TPS挤管而成。

浅海风力发电用电缆还包括铠装层和外护套，在第二阻水带外层依次绕包第一铠装层、第三阻水带、第二铠装层、第四阻水带和外护套。

所述导体采用镀锡软铜丝；铜丝制成股线的节径比为15～18倍；股线复绞的内外层绞向和节径比相同、节径比为8～9倍。

所述绝缘线芯中心空隙填充有一个橡皮条。

所述绝缘线芯的节径比为8～10倍。

所述第一内衬层与绝缘线芯之间填充有滑石粉。

所述第一铠装层采用航空钢丝绳，在航空钢丝绳表面镀一层锌。

所述第二铠装层采用镀锌细钢丝编织而成，编织密度不小于90％。

所述外护套采用双层护套，内护层采用高密度聚乙烯；外护层采用热塑性聚醚型聚氨酯(TPU)。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明的绝缘层采用热塑性弹体TPE中的TPO材料，第一内衬层采用TPE中的TPS材料，TPE不仅具有很好的电气性能，同时还具有很好的机械性能，特别是在-60℃时仍然保持良好的柔韧性，低温弯曲和耐扭转性能优异，长期工作温度也比较高，最高可达125℃，且防水性能比较好，抗盐雾性能极佳。TPO的电性能更加优异，TPS的防水性能比TPO还要好。

(2)当本发明的电缆还具有屏蔽层时，则适合作为控制电缆使用，能降低信号干扰，或对别人的干扰。

(3)本发明针对水上和水下对电缆的不同要求，在长期用于水下场合时，增加了铠装层和外护套等结构，水上和水下使用的电缆结构可以不同，但生产方法一致，这样生产效率比较高，同时可以减少安装敷设难度，不需要中间接头和转换器。

(4)本发明的导体采用镀锡软铜丝，大大提高了电缆的抗腐蚀性，防止被海边潮湿空气和盐雾环境所腐蚀氧化，确保在运行过程中保持优异的电气性能，电缆使用寿命长。铜丝制成股线节径比的控制、股线复绞采用内外层相同绞向，且内外层节径比一致，并控制节径，这样能保证导体的弯曲性能和抗扭转性能。

(5)电缆由于进水，电缆绝缘中的水分在高压电场作用下形成的发散形或者领结行的气隙就是水树，水树会使绝缘高分子快速老化，绝缘电气和机械性能急剧下降，导电的水树会损耗大量的电能，并最终引起电缆绝缘击穿，从而大大减少电缆的寿命，本发明的四个阻水带的设置可以有效防止电缆导体受潮，防止绝缘水树的产生，减少能量的损失。

(6)本发明在绝缘线芯的中心空隙放置一橡皮条，可以使电缆圆整，电缆扭转时，防止线芯位移。

(7)本发明将成缆的节径比控制在8～10倍，能保证电缆的弯曲和耐扭转性能。

(8)本发明在第一内衬层与绝缘线芯之间填充有滑石粉，保证内衬层与绝缘线芯不粘连，同时内衬层可以起到有效阻水的作用。

(9)本发明的用于水上的电缆可以随着风叶进行旋转，除了具有其他近海电缆性能以外还具有耐寒、耐扭性能，可以在-60°环境温度下工作。

(10)本发明采用镀锌航空钢丝绳进行铠装，航空钢丝绳是由许多细钢丝绞合在一起的，比较柔软，抗拉强度比较大，可以有效防止海水冲击产生的拉力，在航空钢丝绳表面镀一层锌，可以有效防止氧化和腐蚀。

(11)本发明采用镀锌细钢丝在高速编织机上进行编织铠装，编织密度不小于90％，此铠装层可以有效防止海底沙石的冲击和碰撞，保护电缆内部不受损伤。

(12)本发明的外护套采用双层护套，内护套采TPS，阻水性能比较好。外层采用热塑性聚醚型聚氨酯(TPU)，本材料耐水解，耐油，耐腐蚀，耐磨，弹性很好，对沙石冲击碰撞有一定缓冲性能，在水下可以很好的保护电缆内部结构。

(13)本发明的用于水下的电缆比其他近海电缆柔软，弯曲性能比较好，可以防止大的外部机械拉力把电缆拉弯，破坏电缆内部结构。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的结构示意图。

附图中标号为：

导体1、阻水带2、第一阻水带21、第二阻水带22、第三阻水带23、第四阻水带24、绝缘层3、内衬层4、第一内衬层41、第二内衬层42、屏蔽层5、橡皮条6、铠装层7、第一铠装层71、第二铠装层72、外护套8、内护层81、外护层82。

具体实施方式

(实施例1)

见图1，本实施例的一种浅海风力发电用电缆，特别适合用于水上场合，也可以用于水下，包括导体1、阻水带2、绝缘层3、内衬层4、橡皮条6和屏蔽层5。导体1外依次绕包第一阻水带21、挤包绝缘层3形成绝缘线芯，多根绝缘线芯绞合成缆芯；在缆芯外依次绕包第一内衬层41、屏蔽层5、第二阻水带22、第二内衬层42。

导体1采用镀锡软铜丝；铜丝制成股线的节径比为15～18倍；股线复绞的内外层绞向和节径比相同、节径比为8～9倍。

绝缘层3和第一内衬层41采用TPE中的TPO材料挤压而成，第二内衬层42采用TPE中的TPS材料挤管而成。

绝缘线芯的节径比为8～10倍。绝缘线芯中心空隙填充有一个橡皮条6。

第一内衬层41与绝缘线芯之间填充有滑石粉。

屏蔽层5采用镀锡软铜丝，可以缠绕或编织形成，屏蔽密度不小于80％。

以上的电缆可以作为水上作业使用，具有很好的弯曲和耐扭性能，耐低温、耐腐蚀、耐油、耐水、耐气候等性能比较好。

(实施例2)

仍见图1，本实施例2在实施例1的基础上增加了铠装层7和外护套8，以适应长期水底使用时的耐磨性和抗拉性的要求。具体来说，其结构为：导体1外依次绕包第一阻水带21、挤包绝缘层3形成绝缘线芯，多根绝缘线芯绞合成缆芯；绝缘线芯的空隙处填充橡皮条6；在缆芯外依次绕包第一内衬层41、第一内衬层41、屏蔽层5、第二阻水带22、第二内衬层42、第一铠装层71、第三阻水带23、第二铠装层72、第四阻水带24和外护套8。

第一铠装层71采用航空钢丝绳，在航空钢丝绳表面镀一层锌。

第二铠装层72采用镀锌细钢丝编织而成，编织密度不小于90％。

外护套8采用双层护套，内护层81采用TPE材料中的TPS；外护层82采用热塑性聚醚型聚氨酯(TPU)。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浅海风力发电用电缆，其特征在于：包括导体(1)、阻水带(2)、绝缘层(3)和内衬层(4)；所述导体(1)外依次绕包第一阻水带(21)、挤包绝缘层(3)形成绝缘线芯，多根绝缘线芯绞合成缆芯；在缆芯外依次绕包第一内衬层(41)和第二阻水带(22)；所述绝缘层(3)和第一内衬层(41)采用热塑性弹性体(TPE)材料挤压而成；所述绝缘层(3)采用TPE中的TPO材料，第一内衬层(41)采用TPE中的TPS材料。

2.根据权利要求1所述的浅海风力发电用电缆，其特征在于：还包括屏蔽层(5)和第二内衬层(42)；所述屏蔽层(5)位于第一内衬层(41)和第二阻水带(22)之间，采用镀锡软铜丝，屏蔽层(5)可以缠绕或编织形成，屏蔽密度不小于80％；所述第二内衬层(42)位于第二阻水带(22)外层，采用TPE材料中的TPS挤管而成。

3.根据权利要求1或2所述的浅海风力发电用电缆，其特征在于：还包括铠装层(7)和外护套(8)；在第二阻水带(22)外层依次绕包第一铠装层(71)、第三阻水带(23)、第二铠装层(72)、第四阻水带(24)和外护套(8)。

4.根据权利要求3所述的浅海风力发电用电缆，其特征在于：所述导体(1)采用镀锡软铜丝；铜丝制成股线的节径比为15～18倍；股线复绞的内外层绞向和节径比相同、节径比为8～9倍。

5.根据权利要求4所述的浅海风力发电用电缆，其特征在于：所述绝缘线芯中心空隙填充有一个橡皮条(6)。

6.根据权利要求5所述的浅海风力发电用电缆，其特征在于：所述绝缘线芯的节径比为8～10倍。

7.根据权利要求6所述的浅海风力发电用电缆，其特征在于：所述第一内衬层(41)与绝缘线芯之间填充有滑石粉。

8.根据权利要求7所述的浅海风力发电用电缆，其特征在于：所述第一铠装层(71)采用航空钢丝绳，在航空钢丝绳表面镀一层锌。

9.根据权利要求8所述的浅海风力发电用电缆，其特征在于：所述第二铠装层(72)采用镀锌细钢丝编织而成，编织密度不小于90％。

10.根据权利要求9所述的浅海风力发电用电缆，其特征在于：所述外护套(8)采用双层护套，内护层(81)采用TPS；外护层(82)采用热塑性聚醚型聚氨酯(TPU)。

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