CN102354564A

CN102354564A - 一种带有耐扭转护套的2mw风力发电电缆

Info

Publication number: CN102354564A
Application number: CN2011102479233A
Authority: CN
Inventors: 王世民; 张涛; 张敏
Original assignee: Chongqing Pigeon Electric Wire and Cable Co Ltd
Current assignee: Chongqing Pigeon Electric Wire and Cable Co Ltd
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: CN102354564B

Abstract

一种带有耐扭转护套的风力发电电缆，包括软铜导体、护套层、绝缘层。护套层采用新型的VDE5GM3高柔性氯化聚乙烯橡胶混合物材料，绝缘层采用新型的VDE3GI3乙丙橡胶混合物材料。采用新型的VDE3GI3乙丙橡胶混合物材料作为绝缘层材料，同时采用新型的VDE5GM3高柔性氯化聚乙烯橡胶混合物材料作为电缆护套层材料的设计，可使本发明在应用环境温度为-40℃～90℃时，具有良好的耐低温、耐腐蚀、耐紫外线、耐气候大气老化性能；阻燃性能达到IEC60332‐1‐1:2004要求；并且在-40℃低温扭转次数不低于5000次。

Description

一种带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆

技术领域

本发明涉及一种电力传输设备，具体涉及一种带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆。

背景技术

在风力发电系统中，电缆是电力传输、信号传递的重要组成部分。风力发电用电缆应具有良好的耐低温、耐腐蚀、耐紫外线、耐气候大气老化等性能。风力发电用电缆按使用场合可分为固定和移动安装用电缆，移动用电缆垂直悬空敷设，且需频繁扭转，因此移动用电缆还应具有良好的抗扭转和弯曲性能。

电缆护套与外界环境直接接触，对电缆起着保护作用。国内同类电缆多采用TPU、TPV这类热塑性体做护套。TPU各方面性能优异，但材料价格高昂，做出的产品难以被市场接受；TPV低温性能优异，但与同类橡胶材料相比，存在耐热性、耐久性、耐磨性、弹回性、阻燃性较差的缺点。为了使电缆取得良好抗扭转和弯曲性能，护套层和绝缘层应在环境温度下保持高柔性，以减少扭转时产生的内应力，防止发生结构性破坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：通过采用新型的绝缘层材料及护套层材料，提高风力发电电缆的机械性能、耐低温性能，使风力发电电缆在弯曲、扭转时内应力小，在-40℃低温扭转中不会产生结构变形及材料破坏。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆，包括软铜导体、绝缘层及护套层，绝缘层采用新型的VDE 3GI3乙丙橡胶混合物材料，护套层采用新型的VDE 5GM3高柔性氯化聚乙烯橡胶混合物材料；

其中，新型的VDE 3GI3乙丙橡胶混合物材料按以下重量份数比的原料组成： EPT6470 38份，TER4044 62份，超细滑石粉69份，煅烧陶土35份，碳酸钙共18份，微晶石蜡8份，PE蜡3份，石蜡油2280 7份，氧化锌5～10份，硬酯酸0.5～1份，防老剂RD 2～3份，交联剂3.5～4份，助交联剂TAIC 4～5份；

新型的VDE 5GM3高柔性氯化聚乙烯橡胶混合物材料，该材料按以下重量份数比的原料组成：氯化聚乙烯100份，增塑剂10～40份，补强剂50～100份，交联剂2.5～4份，助交联剂1～3份，防老剂2～4份、阻燃剂10～30份、活性剂10～20份。

如上所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯或癸二酸二辛酯；所述的补强剂为改性高岭土或炭黑型橡胶补强剂；所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物或过氧化二异丙苯2，5-二甲基2,5二叔丁基过氧化己烷；所述的防老剂为防老剂6-乙氧基-2，2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉或防老剂2,2,4-三甲基1,2-二氢化喹聚合体；所述的阻燃剂为三氧化二锑或氢氧化镁或氢氧化铝；所述的活性剂为F·T橡胶活性剂。

本发明的设计在于通过配方研究开发出一种带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆，其关键在于所选用的电缆绝缘层材料及护套层材料：

采用新型的VDE 3GI3乙丙橡胶混合物材料作为绝缘层的设计，使绝缘层抗张强度不小于8.0MPa，断裂伸长率不小于400%，并使其在-60℃低温下不脆化，保证了绝缘的低温机械性能。该乙丙橡胶混合物材料电性能优异，能作为10kV电缆的绝缘材料使用（风缆工作电压仅600V）；同时该绝缘材料的体积电阻率≥5.0×1016Ω·cm，保证电缆在2MW高负荷下发热量小，导体温升不高于额定工作温度；同时也使电缆在雷电冲击等过电压情况下保持一定的安全裕度。该乙丙橡胶具有优良的耐热老化性、优异的耐寒性和耐气候老化性。

采用新型的VDE 5GM3高柔性氯化聚乙烯橡胶混合物材料作为电缆护套层的设计，使所述护套层材料抗张强度不小于10.0MPa，断裂伸长率不小于400%,抗撕强度不小于6.5N/mm,并在-40℃低温下不脆化。该护套材料具有优异的耐寒性和耐气候老化性及优良的阻燃性。

本发明可达到的有益效果: 本发明带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆使用环境温度为-40℃～90℃；具有良好的耐低温、耐腐蚀、耐紫外线、耐气候大气老化性能；阻燃性能达到IEC60332‐1‐1:2004要求；在-40℃低温扭转次数不低于5000次。

本发明带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆已通过在低温-40℃下1440度正反5000个周期扭转的要求，并通过国家CT10-4136认定。

附图说明

图1为本发明实施例1一种带有耐扭转护套的2MW单芯风力发电电缆示意图；

图2为本发明实施例2一种带有耐扭转护套、带有金属屏蔽的2MW多芯风力发电电缆示意图。

图1中：1、紧密型软铜导体；2、隔离层；3、绝缘层；4、护套层。

图2中：1、紧密型软铜导体；2、隔离层；3、绝缘层；4、橡皮条填充物；5、镀锡铜丝编织屏蔽；6、护套层。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，一种带有耐扭转护套的2MW单芯风力发电电缆，包括紧密型软铜导体1、隔离层2、绝缘层3、护套层4。所述隔离层2设置在紧密型软铜导体1和绝缘层3之间，护套层4挤包到绝缘层3上。

电缆导体1采用紧密型软铜导体。制造紧密型软铜导体1前，对所用铜丝进行退火处理，保证其断裂伸长率≥30%；绞制过程中，调整绞线张力均匀一致，避免出现应力集中，控制复绞节径比≤16；并且导体用高强度包带扎紧，保证结构稳定性。通过上述方法制造的紧密型软铜导体拥有良好的柔韧性，避免在频繁扭转时发生疲劳损坏。

绝缘层3采用新型的VDE 3GI3乙丙橡胶混合物材料，本实施例所选此种混合物材料按以下重量份数比的原料组成：EPT6470 38份，TER4044 62份，超细滑石粉69份，煅烧陶土35份，碳酸钙共18份，微晶石蜡8份，PE蜡3份，石蜡油2280 7份，氧化锌5份，硬酯酸0.5份，防老剂RD 2份，交联剂3.5份，助交联剂4份。

本实施例绝缘层新型的VDE 3GI3乙丙橡胶混合物材料采用如上所述的原料重量份数比，使绝缘层抗张强度不小于8.0MPa，断裂伸长率不小于400%，并使其在-60℃低温下不脆化，保证绝缘的低温机械性能。该乙丙橡胶具有优良的耐热老化性、优异的耐寒性和耐气候老化性。

本实施例新型的VDE 3GI3乙丙橡胶混合物材料通过塑练、混炼、滤胶、加硫化剂等工序获得，这些都是现有技术；挤包绝缘时，通过控制偏芯度和交联度，最大程度发挥乙丙橡胶优良的电气性能。

护套层4采用新型的VDE 5GM3高柔性氯化聚乙烯橡胶混合物材料，本实施例所选此种材料按以下重量份数比的原料组成：氯化聚乙烯100份，增塑剂10份，补强剂50份，交联剂2.5份，助交联剂1份，防老剂2份、阻燃剂10份、活性剂10份。

其中，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯或癸二酸二辛酯；所述的补强剂为改性高岭土或炭黑型橡胶补强剂；所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物或过氧化二异丙苯2，5-二甲基2,5二叔丁基过氧化己烷；所述的防老剂为防老剂6-乙氧基-2，2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉或防老剂2,2,4-三甲基1,2-二氢化喹聚合体；所述的阻燃剂为三氧化二锑或氢氧化镁或氢氧化铝；所述的活性剂为F·T橡胶活性剂。

本实施例采用的新型VDE 5GM3高柔性氯化聚乙烯橡胶混合物材料作为电缆护套层的设计，使所述护套层材料抗张强度不小于10.0MPa，断裂伸长率不小于400%,抗撕强度不小于6.5N/mm，并在-40℃低温下不脆化。该护套材料具有优异的耐寒性和耐气候老化性及优良的阻燃性。

所述新型的VDE 5GM3高柔性氯化聚乙烯橡胶混合物材料通过塑练、混炼、滤胶、加硫化剂等工序获得，这些都是现有技术。挤包护套时，通过控制硫化管道蒸汽压力和硫化时间，使护套充分交联。

本实施例所述带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆具有良好的耐低温、耐腐蚀、耐紫外线、耐气候大气老化性能；阻燃性能达到IEC60332‐1‐1:2004要求；在-40℃低温扭转次数不低于5000次。

实施例2：如图2所示，一种带有耐扭转护套、带有金属屏蔽的2MW多芯风力发电电缆，由多根绝缘线芯成缆绞合。电缆导体1采用紧密型软铜导体1，所述的紧密型软铜导体1与实施例1所述导体相同，本实施例带有耐扭转护套的多芯2MW风力发电电缆空隙以高柔性氯化聚乙烯橡皮条填充物4填充，在所述紧密型软铜导体1与绝缘层3之间设置有隔离层2，在所述高柔性氯化聚乙烯橡皮填充条4与护套6之间包覆有一层镀锡铜丝编织屏蔽5。

绝缘层3采用新型的VDE 3GI3乙丙橡胶混合物材料，本实施例所选此种混合物材料按以下重量份数比的原料组成：EPT6470 38份，TER4044 62份，超细滑石粉69份，煅烧陶土35份，碳酸钙共18份，微晶石蜡8份，PE蜡3份，石蜡油2280 7份，氧化锌10份，硬酯酸1份，防老剂RD 3份，交联剂4份，助交联剂5份。

本实施例绝缘层新型的VDE 3GI3乙丙橡胶混合物材料采用的原料重量份数比，保证了绝缘的低温机械性能；同时使该绝缘材料的体积电阻率≥5.0×1016Ω·cm，保证电缆在2MW高负荷下发热量小,导体温升不高于额定工作温度。

护套层6采用新型的VDE 5GM3高柔性氯化聚乙烯橡胶混合物材料，本实施例所选此种混合物材料按以下重量份数比的原料组成：氯化聚乙烯100份，增塑剂40份，补强剂100份，交联剂4份，助交联剂3份，防老剂4份、阻燃剂30份、活性剂20份。

其中所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯或癸二酸二辛酯；所述的补强剂为改性高岭土或炭黑型橡胶补强剂；所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物或过氧化二异丙苯2，5-二甲基2,5二叔丁基过氧化己烷；所述的防老剂为防老剂6-乙氧基-2，2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉或防老剂2,2,4-三甲基1,2-二氢化喹聚合体；所述的阻燃剂为三氧化二锑或氢氧化镁或氢氧化铝；所述的活性剂为F·T橡胶活性剂。

本实施例护套层采用的新型VDE 5GM3高柔性氯化聚乙烯橡胶混合物材料所述的原料重量份数比，使所述护套层材料抗张强度不小于10.0MPa，断裂伸长率不小于400%，抗撕强度不小于6.5N/mm，在-40℃低温下不脆化。本实施例所述的一种带有耐扭转护套、带有金属屏蔽的2MW多芯风力发电电缆的制造工艺与实施例1相同。

Claims

1.一种带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆，包括软铜导体、绝缘层及护套层，其特征在于：绝缘层采用新型的VDE 3GI3乙丙橡胶混合物材料，护套层采用新型的VDE 5GM3高柔性氯化聚乙烯橡胶混合物材料；

其中，所述新型的VDE 3GI3乙丙橡胶混合物材料按以下重量份数比的原料组成： EPT6470 38份，TER4044 62份，超细滑石粉69份，煅烧陶土35份，碳酸钙共18份，微晶石蜡8份，PE蜡3份，石蜡油2280 7份，氧化锌5～10份，硬酯酸0.5～1份，防老剂RD 2～3份，交联剂3.5～4份，助交联剂TAIC 4～5份；

所述新型的VDE 5GM3高柔性氯化聚乙烯橡胶混合物材料，该材料按以下重量份数比的原料组成：氯化聚乙烯100份，增塑剂10～40份，补强剂50～100份，交联剂2.5～4份，助交联剂1～3份，防老剂2～4份、阻燃剂10～30份、活性剂10～20份。

2.根据权利要求1所述的带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆，其特征在于：所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯或癸二酸二辛酯。

3.根据权利要求2所述的带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆，其特征在于：所述的补强剂为改性高岭土或炭黑型橡胶补强剂。

4.根据权利要求3所述的带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆，其特征在于：所述的交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物或过氧化二异丙苯2，5-二甲基2,5二叔丁基过氧化己烷。

5.根据权利要求4所述的带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆，其特征在于：所述的防老剂为防老剂6-乙氧基-2，2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉或防老剂2,2,4-三甲基1,2-二氢化喹聚合体。

6.根据权利要求5所述的带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆，其特征在于：所述的阻燃剂为三氧化二锑或氢氧化镁或氢氧化铝。

7.根据权利要求6所述的带有耐扭转护套的2MW风力发电电缆，其特征在于：所述的活性剂为F·T橡胶活性剂。