CN106098160A - 一种耐寒耐扭风力发电中压电缆及其生产工艺 - Google Patents

一种耐寒耐扭风力发电中压电缆及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐寒耐扭风力发电中压电缆及其生产工艺，生产工艺包括以下步骤：步骤一：制作耐扭转且符合美标的导体；步骤二：通过橡皮CCV悬链线在导体外生产蒸汽交联复合绝缘屏蔽组；步骤三：在交联复合绝缘屏蔽组制作耐扭转且耐阻燃的金属屏蔽组；步骤四：在金属屏蔽组制作耐油耐低温扭转且高阻燃的外护层。本发明的方法制造的耐寒耐扭风力发电中压电缆具有耐油、耐潮、‑40℃耐低温扭转且通过UL/CSA双重认证等特点,适用于美国及北美等国外需要UL/CSA认证的海边及内陆电缆塔筒中与电柜链接的中压电缆，可根据不同环境制造相应结构的电缆，满足电力的传输需求。

Description

一种耐寒耐扭风力发电中压电缆及其生产工艺
技术领域
本发明专利涉及一种耐寒耐扭风力发电中压电缆及其生产工艺。
背景技术
随着我国经济的快速发展，工业化、城市化进程的加快，能源需求快速增长。近年来雾霾天气的不断加重让人们对环境保护、清洁能源和节能减排更为关注，政府在工作报告中已明确提出：要优化能源结构，降低石化能源占比，大力发展新能源。风能、光伏太阳能、生物质能和地热能等可再生能源再次迎来了发展机遇。
风力发电行业的发展催生了对风力发电机组用特种橡胶电缆的需求，如最上节塔筒内的动力和控制信号电缆都需随风机不断转动，对电缆的性能要求很高。近年来，国内许多电缆生产企业都对此进行了研发，1.8kV/3kV(相电压1.8kV，线电压3kV)及以下电压等级的耐低温、耐紫外线和抗扭转风力发电机组用橡胶电缆已能完全满足用户要求，相对应的国家标准GB/T 29631—2013已发布实施，但我国目前额定电压6～35kV中压风力发电电缆暂无国家标准，只有国家电线电缆质量监督检测中心颁发的TICW11-2012《额定电压6kV到35kV风力发电用耐扭曲软电线》行业标准。而在北美地区则需满足UL1072的要求，UL1072中的导体、绝缘、金属屏蔽、护套结构与尺寸与IEC、GB有较大的差别，如衡量导体截面积的单位、直流电阻、绝缘、金属屏蔽、护套的选择等。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种耐寒耐扭风力发电中压电缆的生产工艺。
实现本发明第一个目的的技术方案是一种耐寒耐扭风力发电中压电缆的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：制作耐扭转且符合美标的导体；所述导体包括导体本体和绕包带；
步骤二：通过橡皮CCV悬链线在导体外生产蒸汽交联复合绝缘屏蔽组；所述复合绝缘屏蔽组由内至外依次为导体屏蔽层、橡皮绝缘层和绝缘屏蔽层；
步骤三：在交联复合绝缘屏蔽组制作耐扭转且耐阻燃的金属屏蔽组；所述金属屏蔽组由内至外依次为半导电缓冲阻水带绕包带、镀锡铜丝疏绕金属屏蔽、金属编织带和薄型阻燃绕包带；
步骤四：在金属屏蔽组制作耐油耐低温扭转且高阻燃的外护层。
所述步骤一的导体本体选用1/0AWG镀锡铜导体，20℃直流电阻是0.349Ω/km，根据美国材料实验协会制定的标准ASTM B172标准，确定导体本体由14根直径为0.511mm的镀锡铜丝单丝束丝、19股束丝同方向复绞而成,束丝方向和复绞方向相同，所述束丝与复绞的节距为8～16D；所述D为导体本体外径；绕包带为半导电尼龙带，厚度为0.1～0.15mm，宽度为25～30mm，纵向绕包在导体本体外部，绕包的搭盖率为30％～35％。
优选的，所述铜丝束丝的节距为18～20D,复绞内层节距为11～13D,复绞外层节距为10～12D，所述D为导体本体外径；这样的导体在经过扭转试验后不易断裂。
所述导体屏蔽层、橡皮绝缘层和绝缘屏蔽层通过橡皮CCV悬链线三层共挤设备一次生产成型。
所述步骤三中，半导电缓冲阻水带绕包带的搭盖率为50％～60％；镀锡铜丝疏绕金属屏蔽的疏绕节距为365～425mm，绞入系数为1.01～1.02；薄型阻燃绕包带为两层厚度均为0.08mm的阻燃绕包带。
所述步骤四中，外护层的最薄点厚度为1.78～1.98mm；外护层采用耐低温高阻燃CPE材料。
本发明的第二个目的是提供一种耐寒耐扭风力发电中压电缆。
实现本发明第二个目的的技术方案是一种耐寒耐扭风力发电中压电缆，电缆由内至外依次为导体、复合绝缘屏蔽组、金属屏蔽组和外护层；所述导体包括导体本体和绕包带；所述复合绝缘屏蔽组由内至外依次为导体屏蔽层、橡皮绝缘层和绝缘屏蔽层；所述金属屏蔽组由内至外依次为半导电缓冲阻水带绕包带、镀锡铜丝疏绕金属屏蔽、金属编织带和薄型阻燃绕包带。
导体本体由14根直径为0.511mm的镀锡铜丝单丝束丝、19股束丝同方向复绞而成,束丝方向和复绞方向相同，所述束丝与复绞的节距为8～16D；所述D为导体本体外径；所述绕包带为半导电尼龙带，厚度为0.1～0.15mm，宽度为25～30mm，纵向绕包在导体本体外部，绕包的搭盖率为30％～35％；镀锡铜丝疏绕金属屏蔽的疏绕节距为365～425mm；所述薄型阻燃绕包带为两层厚度均为0.08mm的阻燃绕包带；所述外护层的最薄点厚度为1.78～1.98mm。
所述铜丝束丝的节距为18～20D,复绞内层节距为11～13D,复绞外层节距为10～12D；所述D为导体本体外径。
采用上述技术方案，本发明专利具有以下有益效果：(1)本发明采用创新的方式，将美标和国标结合，由本发明的工艺生产的电缆导体单丝直径、导体整体截面积、导体直流电阻完全满足ASTM B172标准，束丝及复绞的节距、方向的设计巧妙，减少了扭转试验后导体的断丝率。
(2)本发明的导体屏蔽、绝缘和绝缘屏蔽三层共挤的温度、压力、速度设定范围能进一步确保本发明生产的电缆能符合标准。
(3)本发明采用大节距低绞入率的镀锡铜丝疏绕屏蔽技术，减小镀锡铜丝与电缆轴向角度，从而减小风电电缆扭转过程中在金属屏蔽中的残余应力，减小金属屏蔽断丝率。在镀锡铜丝疏绕屏蔽外绕包一层金属编织绕包带，能有效降低镀锡铜丝疏绕屏蔽层中金属丝出现少量断裂现象时屏蔽效果的减弱，同时该层编织带有一定的阻燃效果。
(4)本发明金属屏蔽后绕包两层薄型柔性高阻带，既增加电缆的阻燃性能，又使电缆比较薄的护套后电缆表面光滑圆整。
(5)本发明的外护层的最薄点厚度在1.78～1.98mm之间，比相应的国标的中压风电电缆护套层厚度小得多，且控制精度要求更高,该护套同时具有耐低温及高阻燃的特性。
附图说明
为了使本发明专利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，对本实用作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的电缆结构示意图。
附图中标号为：
导体1、导体本体11、绕包带12、复合绝缘屏蔽组2、导体屏蔽层21、橡皮绝缘层22、绝缘屏蔽层23、金属屏蔽组3、半导电缓冲阻水带绕包带31、镀锡铜丝疏绕屏蔽32、金属编织绕包带33、薄型高阻燃绕包带34、外护层4。
具体实施方式
见图1，本实施例的耐寒耐扭风力发电中压电缆由内至外依次为导体1、复合绝缘屏蔽组2、金属屏蔽组3和外护层4；导体1包括导体本体11和绕包带12；复合绝缘屏蔽组2由内至外依次为导体屏蔽层21、橡皮绝缘层22和绝缘屏蔽层23；金属屏蔽组3由内至外依次为半导电缓冲阻水带绕包带31、镀锡铜丝疏绕金属屏蔽32、金属编织带33和薄型阻燃绕包带34。导体本体11由14根直径为0.511mm的镀锡铜丝单丝束丝、19股束丝同方向复绞而成,束丝方向和复绞方向相同；绕包带12为半导电尼龙带，厚度为0.1～0.15mm，宽度为25～30mm，纵向绕包在导体本体11外部，绕包的搭盖率为30％～35％；薄型阻燃绕包带34为两层厚度均为0.08mm的阻燃绕包带；外护层4的最薄点厚度为1.78～1.98mm。铜丝束丝的节距为18～20D,复绞内层节距为11～13D,复绞外层节距为10～12D，D为导体本体11外径。
生产工艺为：
步骤一：制作耐扭转且符合美标的导体1；导体1包括导体本体11和绕包带12；导体本体11选用1/0AWG镀锡铜导体，20℃直流电阻是0.349Ω/km，根据美国材料实验协会制定的标准ASTM B172标准，确定导体本体11由14根直径为0.511mm的镀锡铜丝单丝束丝、19股束丝同方向复绞而成,束丝方向和复绞方向相同，铜丝束丝的节距为18～20D,复绞内层节距为11～13D,复绞外层节距为10～12D；生产时采用进口多头拉丝机将电镀镀锡的1.8mm铜杆直接拉成两盘7根一股的直径为0.511mm镀锡丝，然后采用进口束丝机将14根0.511mm镀锡铜丝通过分层微紧压束丝做成股线。绕包带12为半导电尼龙带，厚度为0.1～0.15mm，宽度为25～30mm，纵向绕包在导体本体11外部，绕包的搭盖率为30％～35％。
步骤二：通过橡皮CCV悬链线在导体1外生产蒸汽交联复合绝缘屏蔽组2；复合绝缘屏蔽组2由内至外依次为导体屏蔽层21、橡皮绝缘层22和绝缘屏蔽层23，三层共挤一次生产成型；
步骤三：在交联复合绝缘屏蔽组2制作耐扭转且耐阻燃的金属屏蔽组3；金属屏蔽组3由内至外依次为半导电缓冲阻水带绕包带31、镀锡铜丝疏绕金属屏蔽32、金属编织带33和薄型阻燃绕包带34；半导电缓冲阻水带绕包带31的搭盖率为50％～60％；镀锡铜丝疏绕金属屏蔽32的疏绕节距为365～425mm，节距较大，绞入系数较小，绞入系数为1.01～1.02；薄型阻燃绕包带34为两层厚度均为0.08mm的阻燃绕包带；
步骤四：在金属屏蔽组3制作耐油耐低温扭转且高阻燃的外护层4。外护层4的最薄点厚度为1.78～1.98mm；外护层4采用耐低温高阻燃CPE材料。
以上所述的具体实施例，对本发明专利的目的、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，以上所述一种耐寒耐扭风力发电中压电缆及其生产工艺仅为本发明的具体实施例代表而已，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 (9)

1.一种耐寒耐扭风力发电中压电缆的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：制作耐扭转且符合美标的导体(1)；所述导体(1)包括导体本体(11)和绕包带(12)；
步骤二：通过橡皮CCV悬链线在导体(1)外生产蒸汽交联复合绝缘屏蔽组(2)；所述复合绝缘屏蔽组(2)由内至外依次为导体屏蔽层(21)、橡皮绝缘层(22)和绝缘屏蔽层(23)；
步骤三：在交联复合绝缘屏蔽组(2)制作耐扭转且耐阻燃的金属屏蔽组(3)；所述金属屏蔽组(3)由内至外依次为半导电缓冲阻水带绕包带(31)、镀锡铜丝疏绕金属屏蔽(32)、金属编织带(33)和薄型阻燃绕包带(34)；
步骤四：在金属屏蔽组(3)制作耐油耐低温扭转且高阻燃的外护层(4)。
2.根据权利要求1所述的一种耐寒耐扭风力发电中压电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤一的导体本体(11)选用1/0AWG镀锡铜导体，20℃直流电阻是0.349Ω/km，根据美国材料实验协会制定的标准ASTM B172标准，确定导体本体(11)由14根直径为0.511mm的镀锡铜丝单丝束丝、19股束丝同方向复绞而成,束丝方向和复绞方向相同，所述束丝与复绞的节距为8～16D；所述D为导体本体(11)外径；绕包带(12)为半导电尼龙带，厚度为0.1～0.15mm，宽度为25～30mm，纵向绕包在导体本体(11)外部，绕包的搭盖率为30％～35％。
3.根据权利要求2所述的一种耐寒耐扭风力发电中压电缆的生产工艺，其特征在于：所述铜丝束丝的节距为18～20D,复绞内层节距为11～13D,复绞外层节距为10～12D；所述D为导体本体(11)外径。
4.根据权利要求3所述的一种耐寒耐扭风力发电中压电缆的生产工艺，其特征在于：所述导体屏蔽层(21)、橡皮绝缘层(22)和绝缘屏蔽层(23)通过橡皮CCV悬链线三层共挤设备一次生产成型。
5.根据权利要求4所述的一种耐寒耐扭风力发电中压电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤三中，半导电缓冲阻水带绕包带(31)的搭盖率为50％～60％；镀锡铜丝疏绕金属屏蔽(32)的疏绕节距为365～425mm，绞入系数为1.01～1.02；薄型阻燃绕包带(34)为两层厚度均为0.08mm的阻燃绕包带。
6.根据权利要求5所述的一种耐寒耐扭风力发电中压电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤四中，外护层(4)的最薄点厚度为1.78～1.98mm；外护层(4)采用耐低温高阻燃CPE材料。
7.一种耐寒耐扭风力发电中压电缆，其特征在于：按照权利要求6所述的生产工艺生产而得；电缆由内至外依次为导体(1)、复合绝缘屏蔽组(2)、金属屏蔽组(3)和外护层(4)；所述导体(1)包括导体本体(11)和绕包带(12)；所述复合绝缘屏蔽组(2)由内至外依次为导体屏蔽层(21)、橡皮绝缘层(22)和绝缘屏蔽层(23)；所述金属屏蔽组(3)由内至外依次为半导电缓冲阻水带绕包带(31)、镀锡铜丝疏绕金属屏蔽(32)、金属编织带(33)和薄型阻燃绕包带(34)。
8.根据权利要求7所述的一种耐寒耐扭风力发电中压电缆，其特征在于：导体本体(11)由14根直径为0.511mm的镀锡铜丝单丝束丝、19股束丝同方向复绞而成,束丝方向和复绞方向相同，所述束丝与复绞的节距为8～16D；所述D为导体本体(11)外径；所述绕包带(12)为半导电尼龙带，厚度为0.1～0.15mm，宽度为25～30mm，纵向绕包在导体本体(11)外部，绕包的搭盖率为30％～35％；镀锡铜丝疏绕金属屏蔽(32)的疏绕节距为365～425mm；所述薄型阻燃绕包带(34)为两层厚度均为0.08mm的阻燃绕包带；所述外护层(4)的最薄点厚度为1.78～1.98mm。
9.根据权利要求8所述的一种耐寒耐扭风力发电中压电缆，其特征在于：所述铜丝束丝的节距为18～20D,复绞内层节距为11～13D,复绞外层节距为10～12D；所述D为导体本体(11)外径。
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