CN103854737A

CN103854737A - 一种风电专用电缆及其制造方法

Info

Publication number: CN103854737A
Application number: CN201210510099.0A
Authority: CN
Inventors: 范兆骥
Original assignee: SHANGHAI AUSTRI WIND POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI AUSTRI WIND POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2014-06-11

Abstract

本发明公开了一种风电专用电缆及其制造方法，该制造方法如下：①将铝、铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝稀土中间合金和铝镁中间合金混合搅拌至熔融得料液，精炼，经元素分析至料液中的各元素含量为铁0.7-0.9%、镁0.04-0.06%、铜0.3-0.5%和稀土元素0.8-1.2%后，浇注，热轧，得铝合金铸条；②将铝合金铸条进行退火处理，冷却后加工形成一铝合金线；③在铝合金线外包覆绝缘层，在所述绝缘层外包覆护套，即得。该风电专用电缆的成本低，重量轻，便于运输和安装，并且其抗氧化、耐腐蚀性和柔韧性好，能够确保长时间安全工作。

Description

一种风电专用电缆及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电缆及其制造方法，尤其涉及一种风电专用电缆及其制造方法。

背景技术

现在风机领域一般采用铜芯电缆，采用铜芯电缆一般成本较高，而风力机塔筒高度很高，内部使用电缆的量也比较大，使用铜缆会产生很大的成本。铝合金电缆属于新型电缆，在一些领域中已经实现应用。但是，由于风力发电机的供电电缆并不是铺设在地表下的，其电缆在空气中更容易散热，因此，对风电领域所用的电缆的性能要求与其他领域的相比有较大差异，铝合金电缆在风机领域内还未得到应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了现有的风机用电缆成本高的缺陷，提供一种风电专用电缆及其制造方法。该风电专用电缆的成本低，重量轻，便于运输和安装，并且其抗氧化、耐腐蚀性和柔韧性好，能够确保长时间安全工作。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种风电专用电缆的制造方法，其包括下述步骤：

①将铝、铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝稀土中间合金和铝镁中间合金混合搅拌至熔融得料液，精炼，经元素分析至所述料液中的各元素含量为铁0.7-0.9%、镁0.04-0.06%、铜0.3-0.5%和稀土元素0.8-1.2%后，浇注，热轧，得铝合金铸条；其中，所述的百分比均为相对于所述料液总质量的质量百分比；

②将所述铝合金铸条进行退火处理，冷却后加工形成一铝合金线；

③在所述铝合金线外包覆绝缘层，在所述绝缘层外包覆护套，即得。

步骤①中，所述的铝、铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝稀土中间合金和铝镁中间合金均为本领域常规使用的原料。所述稀土元素较佳地为钇、镧和钕中的一种或多种。

步骤①中，所述混合搅拌的方法和条件为本领域常规的方法和条件，以混合均匀为准。所述混合搅拌的温度较佳地为730-780℃。

步骤①中，所述精炼的方法和条件为本领域常规的方法和条件。所述的精炼通常加入精炼剂进行。所述的精炼剂较佳地为低熔点的氯盐。所述的精炼剂的用量较佳地为0.10-0.15%的所述料液质量。

步骤①中，所述元素分析的方法和条件可为本领域常规的方法和条件，一般采用原子发射光谱仪进行。

步骤①中，所述浇注的方法和条件可为本领域常规的方法和条件。

步骤①中，所述热轧的方法和条件可为本领域常规的方法和条件。所述热轧的开轧温度较佳地为450-500℃。所述热轧的终轧温度较佳地为280-300℃。所述的热轧一般在轧机中进行。

步骤②中，所述退火处理的方法和条件可为本领域常规的方法和条件。所述退火的温度较佳地为320-340℃。所述退火的时间较佳地为9-11h，更佳地为10h。

步骤②中，所述冷却的方法和条件可为本领域常规的方法和条件。所述冷却的方法较佳地为自然冷却。所述冷却的时间较佳地为22-26h，更佳地为24h。

步骤②中，对所述铝合金线的尺寸和规格可按照本领域常识，根据风力发电机正常运行时的电流大小，选择相应载流量的铝合金线的截面积。在本发明的一较佳实施例中，对于装机容量为2MW且额定电流为600A的风力发电机，所述铝合金线的截面积较佳地为400-500mm²。

步骤③中，所述绝缘层可为本领域常规使用的绝缘层。所述绝缘层的材料较佳地为聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、乙烯丙烯共聚物（EPM）或三元乙丙橡胶（EPDM）。所述绝缘层的厚度可以按照本领域常识，根据所述铝合金线的截面积进行选择，如国家标准GB50217-2007。在本发明的一较佳实施例中，当所述铝合金线的截面积为500mm²时，所述绝缘层的厚度较佳地为1.8-2.2mm。

步骤③中，所述护套可为本领域常规使用的护套。所述护套的材料较佳地为交联聚乙烯或聚氯乙烯。所述的交联聚乙烯较佳地为硅烷交联聚乙烯。所述护套的厚度可按照本领域常识，根据所述铝合金线的截面积进行选择。在本发明的一较佳实施例中，当所述铝合金线的截面积为500mm²时，所述护套的厚度较佳地为1.8-2.2mm。

本发明还提供了一种由上述方法所制得的风电专用电缆。

本发明中，所述风电专用电缆，其包括所述的铝合金线、所述的绝缘层和所述的护套，所述绝缘层包覆于所述铝合金线的表面，所述护套包覆于所述绝缘层的表面。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明的风电专用电缆成本低：铝材料的价格不及铜的三分之一。

2、在使用和制造方面，同样长度的电缆，本发明的风电专用电缆重量比通常使用的铜电缆更加轻，一般要相差30-50%，使得整个运输和安装过程更加节能环保。

3、本发明的风电专用电缆抗氧化、耐腐蚀性佳，柔韧性能比铜电缆高25%。

4、本发明的风电专用电缆具有很好的弯曲性能，敷设半径远小于铜电缆要求，因此更容易进行敷设和端子连接。

5、本发明的铝合金配方与热处理工艺大大减少了金属在受热和压力下的“蠕变”倾向；本发明的风电专用电缆中的铝合金线制造的电气连接与铜导体制造的连接一样稳定。

附图说明

图1为实施例1的风电专用电缆的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1

风电专用电缆的制造方法，其包括下述步骤：

①将铝、铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝镁中间合金和铝稀土中间合金于750℃下混合搅拌0.5h后，至熔融得料液，加入0.1%料液质量的低熔点氯盐精炼剂进行精炼，经元素分析至料液中的各元素含量为铁0.8%、镁0.05%、铜0.4%和稀土元素（钇和镧）1%后，浇注，在轧机中进行热轧，该热轧的开轧温度为450℃，该热轧的终轧温度为280℃，得铝合金铸条；其中，百分比均为相对于料液总质量的质量百分比；

②将铝合金铸条于340℃进行退火处理10h，自然冷却24h后，加工形成一截面积为500mm²的铝合金线；

③在该铝合金线外包覆厚度为2mm的聚氯乙烯绝缘层，在该绝缘层外包覆厚度为2mm的硅烷交联聚乙烯护套，即得。

该风电专用电缆的结构示意图见图1，其中1为铝合金线、2为绝缘层、3为护套。该风电专用电缆尤其适用于装机容量为2MW且额定电流为600A的风力发电机。在同等载流量时，本发明的风电专用电缆较通常使用的铜电缆的重量轻，成本低。具体来说，本发明中的铝合金线的密度约为铜的1/3，导电率为铜的61.5%，所以在相同载流量下，铝合金电缆截面积比铜缆大1.67倍，即240mm²的铜缆和400mm²的铝合金电缆电气性能相当。但是截面积换算到导体直径上相差并不大，本发明的风电专用电缆在同等载流量时，是铜电缆导体直径的1.28倍，影响不大，但重量比铜电缆轻一半。铜材的价格是铝材的3-4倍，因此铝合金电缆可以大大的减少成本。

将该风电专用电缆在空气烘箱内进行老化试验，于135℃下72h后取出，前后对比，老化前后抗拉强度变化率仅为12%。此外，该风电专用电缆最小弯曲半径为7倍电缆外径，优于一般铜电缆的10-20倍电缆外径，柔韧性能比铜电缆高25%电缆。该风电专用电缆抗氧化、耐腐蚀性佳。

实施例2

风电专用电缆的制造方法，其包括下述步骤：

①将铝、铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝镁中间合金和铝稀土中间合金于730℃下混合搅拌0.5h后，至熔融得料液，加入0.15%料液质量的低熔点氯盐精炼剂进行精炼，经元素分析至料液中的各元素含量为铁0.7%、镁0.04%、铜0.3%和稀土元素（钇）0.8%后，浇注，在轧机中进行热轧，该热轧的开轧温度为500℃，该热轧的终轧温度为300℃，得铝合金铸条；其中，百分比均为相对于料液总质量的质量百分比；

②将铝合金铸条于320℃进行退火处理10h，自然冷却22h后，加工形成一截面积为400mm²的铝合金线；

③在该铝合金线外包覆厚度为1.8mm的聚乙烯绝缘层，在该绝缘层外包覆厚度为1.8mm的硅烷交联聚乙烯护套，即得。

该风电专用电缆的性能同实施例1。

实施例3

风电专用电缆的制造方法，其包括下述步骤：

①将铝、铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝镁中间合金和铝稀土中间合金于780℃下混合搅拌0.5h后，至熔融得料液，加入0.1%料液质量的低熔点氯盐精炼剂进行精炼，经元素分析至料液中的各元素含量为铁0.9%、镁0.06%、铜0.5%和稀土元素（钇和钕）1.2%后，浇注，在轧机中进行热轧，该热轧的开轧温度为480℃，该热轧的终轧温度为300℃，得铝合金铸条；其中，百分比均为相对于料液总质量的质量百分比；

②将铝合金铸条于320℃进行退火处理10h，自然冷却26h后，加工形成一截面积为500mm²的铝合金线；

③在该铝合金线外包覆厚度为2.2mm的三元乙丙橡胶绝缘层，在该绝缘层外包覆厚度为2.2mm的硅烷交联聚乙烯护套，即得。

该风电专用电缆的性能同实施例1。

Claims

1.一种风电专用电缆的制造方法，其包括下述步骤：

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤①中，所述稀土元素为钇、镧和钕中的一种或多种；和/或，步骤①中，所述混合搅拌的温度为730-780℃；和/或，步骤①中，所述的精炼加入精炼剂进行，所述的精炼剂为低熔点的氯盐；所述的精炼剂的用量为0.10-0.15%的所述料液质量。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤①中，所述元素分析采用原子发射光谱仪进行；和/或，步骤①中，所述热轧的开轧温度为450-500℃；所述热轧的终轧温度为280-300℃；所述的热轧在轧机中进行。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤②中，所述退火的温度为320-340℃；所述退火的时间为9-11h。

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤②中，所述冷却的方法为自然冷却；所述冷却的时间为22-26h。

6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤②中，对于装机容量为2MW且额定电流为600A的风力发电机，所述铝合金线的截面积为400-500mm²。

7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤③中，所述绝缘层的材料为聚氯乙烯、聚乙烯、乙烯丙烯共聚物或三元乙丙橡胶；和/或，当所述铝合金线的截面积为500mm²时，所述绝缘层的厚度为1.8-2.2mm。

8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤③中，所述护套的材料为交联聚乙烯或聚氯乙烯；和/或，当所述铝合金线的截面积为500mm²时，所述护套的厚度为1.8-2.2mm。

9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述的交联聚乙烯为硅烷交联聚乙烯。

10.一种由权利要求1-9中任一项制造方法所制得的风电专用电缆。