CN105336405A - 额定电压6～35kV风力发电用软电缆及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种额定电压6～35kV风力发电用软电缆及其制造方法，软电缆包括缆芯和由内到外依次包覆在缆芯外的内护套、编织加强层和外护套，缆芯由三根绝缘线芯和中心加强芯成缆而成，绝缘线芯包括导体和由内到外依次包覆在导体上的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层和编织屏蔽层，导体由多股细镀锡铜丝绞合而成；制造方法包括依次进行的选料步骤、细镀锡铜丝制备步骤、导体绞制步骤、三层共挤步骤、编织屏蔽层制备步骤、成缆步骤、内护套制备步骤、编织加强层制备步骤、外护套制备步骤和后处理步骤，在成缆步骤之前同步进行有中心加强芯挤制步骤，在成缆步骤中将编织屏蔽层制备步骤后得到的三根绝缘线芯与中心加强芯成缆得到缆芯。
Description
技术领域
本发明涉及电缆的技术领域，更具体地讲，涉及一种额定电压6～35kV风力发电用软电缆及其制造方法。
背景技术
由于风电行业的迅猛发展，目前已经在着手研制功率在3MW以上的风机，而此类大功率风机与2.5MW以下功率的风机对于电缆要求的最大区别在于，大功率风机的变压器在塔桶顶端，因此输送电功率的风力发电用软电缆的电压等级一般为6kV～35kV。该6kV～35kV电缆产品与2.5MW以下风机所配套的额定电压1.8/3kV及以下的电缆相比，无论从技术含量上还是从对风机的安全性上，要求都更高。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种适用于大功率风力发电设备中涡轮机和塔筒连接处或类似场合的额定电压6～35kV风力发电用软电缆及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法，所述软电缆包括缆芯和由内到外依次包覆在缆芯外的内护套、编织加强层和外护套，所述缆芯由三根绝缘线芯和中心加强芯成缆而成，所述绝缘线芯包括导体和由内到外依次包覆在导体上的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层和编织屏蔽层，所述导体由多股细镀锡铜丝绞合而成；所述制造方法包括依次进行的选料步骤、细镀锡铜丝制备步骤、导体绞制步骤、三层共挤步骤、编织屏蔽层制备步骤、成缆步骤、内护套制备步骤、编织加强层制备步骤、外护套制备步骤和后处理步骤，其中，在所述成缆步骤之前还同步进行有中心加强芯挤制步骤，并且在所述成缆步骤中将所述编织屏蔽层制备步骤后得到的三根绝缘线芯与所述中心加强芯挤制步骤后得到的中心加强芯成缆得到所述缆芯。
根据本发明额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法的一个实施例，所述细镀锡铜丝制备步骤包括铜拉丝子步骤和退火镀锡子步骤，所述后处理步骤包括成品检验子步骤和包装入库子步骤。
根据本发明额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法的一个实施例，在所述导体绞制步骤中，导体的股线绞向和复绞方向均为左向，绞合节径比不大于14。
根据本发明额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法的一个实施例，在所述三层共挤步骤中，所述导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层通过三层共挤挤包在所述导体上，并且在挤包后进行全封闭蒸汽连续硫化，其中，所述导体屏蔽层和绝缘屏蔽层由以硅橡胶为基的交联型半导电屏蔽橡皮制成，所述绝缘层由硅橡胶绝缘橡皮制成。
根据本发明额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法的一个实施例，在所述编织屏蔽层制备步骤中，在绝缘屏蔽层上形成由镀锡铜丝和芳纶丝混合编织而成的编织屏蔽层，其中，所述镀锡铜丝与芳纶丝的锭数相同且方向相反。
根据本发明额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法的一个实施例，在所述中心加强芯挤制步骤中，由尼龙挤包半导电橡皮形成所述中心加强芯，其中，在挤出时不硫化并且在成缆后通过内护套挤包时硫化。
根据本发明额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法的一个实施例，在所述成缆步骤中，通过使所述三根绝缘线芯通过相切点彼此连接并且通过位于所述三根绝缘线芯中心的中心加强芯连接而形成缆芯。
根据本发明额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法的一个实施例，在所述编织加强层制备步骤中，由芳纶丝编织形成所述编织加强层，其中，编织密度为25～35％，编织节径比为2～4.5。
根据本发明额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法的一个实施例，在所述内护套制备步骤中，采用挤压式模具在所述缆芯上挤包硅橡胶形成所述内护套；在所述外护套制备步骤中，采用挤压式模具在所述编织加强层上挤包硅橡胶形成所述外护套；其中，所述内护套和外护套在外护套挤出硫化后通过所述编织加强层的编织间隙互相粘接。
本发明的另一方面提供了一种额定电压6～35kV风力发电用软电缆，所述软电缆包括缆芯和由内到外依次包覆在缆芯外的内护套、编织加强层和外护套，所述缆芯由三根绝缘线芯和中心加强芯成缆而成，所述绝缘线芯包括导体和由内到外依次包覆在导体上的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层和编织屏蔽层，所述导体由多股细镀锡铜丝绞合而成。
与现有技术相比，本发明制造得到的额定电压6～35kV风力发电用软电缆具有耐扭转、高抗拉强度、耐高低温、耐磨、耐油、柔软、抗撕、环保、截流量大、使用寿命长等特点，适用于大功率风力发电设备中涡轮机和塔筒连接处或类似场合。
附图说明
图1示出了根据本发明示例性实施例的额定电压6～35kV风力发电用软电缆的结构示意图。
图2示出了根据本发明示例性实施例的额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法的流程图。
附图标记说明：
1-导体、2-导体屏蔽层、3-绝缘层、4-绝缘屏蔽层、5-编织屏蔽层、6-中心加强芯、7-内护套、8-编织加强层、9-外护套。
具体实施方式
在下文中，将结合附图详细说明本发明的额定电压6～35kV风力发电用软电缆及其制备方法。
图1示出了根据本发明示例性实施例的额定电压6～35kV风力发电用软电缆的结构示意图。
如图1所示，根据本发明的示例性实施例，所述额定电压6～35kV风力发电用软电缆包括缆芯和由内到外依次包覆在缆芯外的内护套7、编织加强层8和外护套9。其中，缆芯由三根绝缘线芯和中心加强芯6成缆而成。绝缘线芯包括导体1和由内到外依次包覆在导体1上的导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4和编织屏蔽层5，导体1由多股细镀锡铜丝绞合而成。
下面结合上述软电缆的结构对本发明的额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法进行具体说明。
图2示出了根据本发明示例性实施例的额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法的流程图。
如图2所示，根据本发明的示例性实施例，所述制造方法包括依次进行的选料步骤、细镀锡铜丝制备步骤、导体绞制步骤、三层共挤步骤、编织屏蔽层制备步骤、成缆步骤、内护套制备步骤、编织加强层制备步骤、外护套制备步骤和后处理步骤，其中，在成缆步骤之前还同步进行有中心加强芯挤制步骤，并且在成缆步骤中将编织屏蔽层制备步骤后得到的三根绝缘线芯与中心加强芯挤制步骤后得到的中心加强芯6成缆得到缆芯。
在选料步骤中，根据各层所设定的具体材料进行选料，具体材料将在下文中具体说明。
具体地，本发明选用的导体1由多股细镀锡铜丝绞合而成，因此需要先制备得到细镀锡铜丝。本发明的细镀锡铜丝制备步骤可以包括铜拉丝子步骤和退火镀锡子步骤，从而制备得到所需的细镀锡铜丝。
在导体绞制的步骤中，将多股制备得到的细镀锡铜丝进行绞合得到导体1。其中，导体1的股线绞向和复绞方向均为左向，绞合节径比不大于14。
根据本发明，导体屏蔽层2是由以硅橡胶为基的交联型半导电屏蔽橡皮挤包而成，起到缓和电缆内部电场应力集中，改善电缆内部电场的径向分布等作用。绝缘层3是由高电性能、高机械强度的硅橡胶绝缘橡皮挤包而成。绝缘屏蔽层4是由以硅橡胶为基的交联型半导电屏蔽橡皮挤包而成，起到屏蔽外部磁场的作用。具体地，本发明在三层共挤步骤中将导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4通过三层共挤挤包在导体1上，并且在挤包后进行全封闭蒸汽连续硫化，由此实现一次成型和连续硫化。
由于导体屏蔽层2由以硅橡胶为基的交联型半导电屏蔽橡皮组成、绝缘层3由硅橡胶绝缘材料组成、绝缘屏蔽层4由以硅橡胶为基的交联型半导电屏蔽橡皮组成，且这三层通过三层共挤一次性挤包在导体1上，使导体屏蔽层2、绝缘层3和绝缘屏蔽层4形成良好的接触，使本发明的电缆具有良好的电气性能，满足6～35kV风力发电用软电缆要求的局部放电和耐压试验等电气要求，能够保证电缆的使用寿命。
根据本发明，在编织屏蔽层制备步骤中，在绝缘屏蔽层4上形成由镀锡铜丝和高强度芳纶丝混合编织而成的编织屏蔽层5，其中，控制镀锡铜丝与芳纶丝的锭数相同且方向相反。采用镀锡铜丝混合高强度芳纶丝的编织屏蔽层5具有金属屏蔽的作用，并且可以兼做地线芯，该结构既起到保护绝缘线芯的作用，又提高了电缆的整体柔软性能。
在成缆步骤之前，同时进行中心加强芯挤制的步骤以制备中心加强芯6，具体地，在该步骤中，由尼龙挤包半导电橡皮形成中心加强芯6，在挤出时不硫化并且在成缆后通过内护套挤包时硫化，由此既达到了填充圆整的作用，又提高了电缆整体抗拉性能。
在成缆步骤中，通过使三根绝缘线芯通过相切点彼此连接并且通过位于三根绝缘线芯中心的中心加强芯6连接而形成缆芯，提高了电缆地线芯的电气性能。
在内护套制备步骤中，采用挤压式模具直接在由三根绝缘线芯和中心加强芯6组成的缆芯上挤包高抗撕硅橡胶形成内护套7，挤包内护套完全填充成缆间隙，有效地保护了绝缘线芯，同时高强度的护套材料也提高了电缆的抗拉性能。
在编织加强层制备步骤中，由高强度芳纶丝在内护套上编织形成编织加强层8，控制编织密度为25～35％，编织节径比为2～4.5。芳纶是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右；其在560℃的温度下也不分解且不融化；它具有良好的绝缘性和抗老化性能，能够在保证电缆的抗拉性能的同时不影响电缆的柔软性。
在外护套制备步骤中，采用挤压式模具直接在编织加强层8上挤包高抗撕硅橡胶形成外护套9，内护套7和外护套9在外护套9挤出硫化后通过编织加强层8的编织间隙互相粘接，一方面固定了加强层芳纶丝的位置，另一方面可以大大提高电缆的抗拉能力。
由于内护套7、外护套9均由高抗撕、高强度、耐磨、耐油、柔软的高抗撕硅橡胶橡皮组成，并且在内护套7和外护套9中间设置高强度编织加强层，内护套7和外护套9通过编织加强层8的编织间隙粘连在一起，以及缆芯中间的中心加强芯结构，均大大提高了电缆的耐扭转和抗拉性能，满足6～35kV风力发电用软电缆特殊使用环境，使用寿命长。
本发明中的导体1采用镀锡铜丝以较小节距绞合而成，加上柔软的硅橡胶绝缘材料、高抗撕硅橡胶护套材料以及兼做地线芯的金属丝与纤维混合的编织屏蔽层，取消边缘填充并且不采用成缆包带，既保证了成品电缆的耐扭能力，又提高了电缆的使用寿命。同时，由于导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4以及内护套7和外护套9均采用硅橡胶材料，使本发明的电缆具有很高的耐热性和优良的耐寒性，电缆长期使用温度范围可达-90～250℃，耐臭氧老化、氧老化、光老化和大气老化性能优异，硅橡胶电缆导体热性为普通橡胶的2倍，能大大提高电缆的载流量并节约成本。
此外，本发明的制备方法还包括后处理步骤，该后处理步骤可以包括成品检验子步骤和包装入库子步骤，本发明不限于此。
下面结合具体示例对本发明作进一步说明。
示例1：
本示例中的额定电压6～35kV风力发电用软电缆包括缆芯和由内到外依次包覆在缆芯外的内护套7、编织加强层8和外护套9。缆芯由三根绝缘线芯和中心加强芯6成缆而成。绝缘线芯包括导体1和由内到外依次包覆在导体1上的导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4和编织屏蔽层5，导体1由多股细镀锡铜丝绞合而成。
其制造方法包括依次进行的选料步骤—铜拉丝步骤—退火镀锡步骤—导体绞制步骤—三层共挤步骤—编织屏蔽层制备步骤—成缆步骤—内护套制备步骤—编织加强层制备步骤—外护套制备步骤—成品检验和包装入库步骤。其中，在成缆步骤前还同步进行有中心加强芯挤制步骤，在编织屏蔽步骤与中心加强芯挤制步骤之后，同时汇聚于成缆步骤。
在导体绞制步骤中，将多股制备得到的细镀锡铜丝绞合得到导体，控制导体的股线绞向和复绞方向均为左向，绞合节径比为10。
在三层共挤步骤中，将导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层采用三层共挤工艺一次成型并且进行全封闭蒸汽连续硫化。其中，导体屏蔽层采用以硅橡胶为基的交联型半导电屏蔽橡皮，绝缘层采用高电气性能、高机械强度的硅橡胶绝缘橡皮，绝缘屏蔽层采用用以硅橡胶为基的交联型半导电屏蔽橡皮。
在编织屏蔽层制备步骤中，编织屏蔽层由镀锡铜丝和高强度芳纶丝混合编织而成，镀锡铜丝和高强度芳纶丝的锭数相同且方向相反。
在中心加强芯挤制步骤中，中心加强芯由高强度尼龙挤包半导电橡皮而成，挤出时不硫化且在成缆后通过内护套挤包时硫化。
在成缆步骤中，将三根绝缘线芯通过相切点彼此连接并且通过位于三根绝缘线芯中心的中心加强芯6连接形成缆芯。
在内护套制备步骤中，采用挤压式模具直接在由三根绝缘线芯和中心加强芯组成的缆芯上挤包高抗撕硅橡胶形成内护套。
在编织加强层制备步骤中，采用高强度芳纶丝在内护套上编织形成编织加强层，其中，编织密度为30％，编织节径比为3。
在外护套制备步骤中，采用挤压式模具直接在编织加强层上挤包高抗撕硅橡胶形成外护套，外护套在挤出硫化过程中通过编织间隙与内护套粘连在一起，形成电缆成品。
最后，对所得电缆成品进行成品检验和包装入库。
综上所述，本发明制造得到额定电压6～35kV风力发电用软电缆具有耐扭转、高抗拉强度、耐高低温、耐磨、耐油、柔软、抗撕、环保、截流量大、使用寿命长等特点，适用于大功率风力发电设备中涡轮机和塔筒连接处或类似场合。
尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明的额定电压6～35kV风力发电用软电缆及其制造方法，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改和变化。
Claims (10)
1.一种额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法，其特征在于，所述软电缆包括缆芯和由内到外依次包覆在缆芯外的内护套、编织加强层和外护套，所述缆芯由三根绝缘线芯和中心加强芯成缆而成，所述绝缘线芯包括导体和由内到外依次包覆在导体上的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层和编织屏蔽层，所述导体由多股细镀锡铜丝绞合而成；
所述制造方法包括依次进行的选料步骤、细镀锡铜丝制备步骤、导体绞制步骤、三层共挤步骤、编织屏蔽层制备步骤、成缆步骤、内护套制备步骤、编织加强层制备步骤、外护套制备步骤和后处理步骤，其中，在所述成缆步骤之前还同步进行有中心加强芯挤制步骤，并且在所述成缆步骤中将所述编织屏蔽层制备步骤后得到的三根绝缘线芯与所述中心加强芯挤制步骤后得到的中心加强芯成缆得到所述缆芯。
2.根据权利要求1所述的额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法，其特征在于，所述细镀锡铜丝制备步骤包括铜拉丝子步骤和退火镀锡子步骤，所述后处理步骤包括成品检验子步骤和包装入库子步骤。
3.根据权利要求1所述的额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法，其特征在于，在所述导体绞制步骤中，导体的股线绞向和复绞方向均为左向，绞合节径比不大于14。
4.根据权利要求1所述的额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法，其特征在于，在所述三层共挤步骤中，所述导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层通过三层共挤挤包在所述导体上，并且在挤包后进行全封闭蒸汽连续硫化，其中，所述导体屏蔽层和绝缘屏蔽层由以硅橡胶为基的交联型半导电屏蔽橡皮制成，所述绝缘层由硅橡胶绝缘橡皮制成。
5.根据权利要求1所述的额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法，其特征在于，在所述编织屏蔽层制备步骤中，在绝缘屏蔽层上形成由镀锡铜丝和芳纶丝混合编织而成的编织屏蔽层，其中，所述镀锡铜丝与芳纶丝的锭数相同且方向相反。
6.根据权利要求1所述的额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法，其特征在于，在所述中心加强芯挤制步骤中，由尼龙挤包半导电橡皮形成所述中心加强芯，其中，在挤出时不硫化并且在成缆后通过内护套挤包时硫化。
7.根据权利要求1所述的额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法，其特征在于，在所述成缆步骤中，通过使所述三根绝缘线芯通过相切点彼此连接并且通过位于所述三根绝缘线芯中心的中心加强芯连接而形成缆芯。
8.根据权利要求1所述的额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法，其特征在于，在所述编织加强层制备步骤中，由芳纶丝编织形成所述编织加强层，其中，编织密度为25～35％，编织节径比为2～4.5。
9.根据权利要求1或8所述的额定电压6～35kV风力发电用软电缆的制造方法，其特征在于，在所述内护套制备步骤中，采用挤压式模具在所述缆芯上挤包硅橡胶形成所述内护套；在所述外护套制备步骤中，采用挤压式模具在所述编织加强层上挤包硅橡胶形成所述外护套；其中，所述内护套和外护套在外护套挤出硫化后通过所述编织加强层的编织间隙互相粘接。
10.一种额定电压6～35kV风力发电用软电缆，其特征在于，所述软电缆包括缆芯和由内到外依次包覆在缆芯外的内护套、编织加强层和外护套，所述缆芯由三根绝缘线芯和中心加强芯成缆而成，所述绝缘线芯包括导体和由内到外依次包覆在导体上的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层和编织屏蔽层，所述导体由多股细镀锡铜丝绞合而成。
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