CN109308956A - 风力发电机用电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机用电缆，其要点是：包括主线芯、地线芯、填充条、绕包层和外护套。3根主线芯均沿其各自径向由内向外依次设有导体、主线芯绕包层、导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层。3根地线芯均包括地线导体和地线绝缘层。地线绝缘层挤包在地线导体的外部。3根主线芯和3根地线芯采用同心式绞合成缆，成缆节距为缆芯外径的8至10倍。3根主线芯围绕填充条设置。绕包层绕包在绞合在一起的主线芯和地线芯的外部。外护套包覆在绕包层的外部。外护套由热固性合成弹性体材料制作而成。

Description

风力发电机用电缆
技术领域
本发明涉及电力电缆领域，具体是一种用于风力发电机的电缆。
背景技术
近年来，随着煤炭、石油等传统能源价格的上涨，风力发电作为一种洁净绿色环保可再生能源，是世界范围内增长最快的、最有发展前景的清洁能源，风力发电具有环境友好、技术成熟、全球可行的特点，在世界各地正得到越来越广泛的应用。随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。随着全球经济的发展，风能市场必将迅速发展起来。
我国是一个发展中国家，经济、能源与环境的协调发展是实现现代化目标的重要前提。我国是一个能源生产大国，也是一个能源消费大国，当前我国能源发展面临环境污染严重、能源利用效率低以及可再生能源比例少的问题。因此，调整能源结构，减少温室气体排放，缓解环境污染，加强能源安全，开发可再生能源，已经成为解决当前能源资源和环境问题的有效手段。风能作为可再生能源的重要组成部分，以其清洁、无限的特点逐渐成为当前能源开发的一大热点。我国已经加大了对风能的开发力度，并制定了中长期发展规划，将风能的发展提高到能源战略的高度；在今后，风能将在我国能源的发展中发挥越来越重要的作用。
由于风电行业的迅猛发展，相关风机厂已经在着手研制功率在3兆瓦以上的风机，而此类大功率风机与2.5兆瓦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，因此输送电功率的耐扭电缆的电压等级一般为6千伏～35千伏。该电缆产品无论从技术含量上还是从对风机的安全性上，与2.5兆瓦以下风机所配套的1.8/3千伏的电缆相比，都要求更高。目前各大风机厂商纷纷在研制、试制3兆瓦或5兆瓦的风机，而且有些已经在试运行阶段，这就需要更高要求的电缆与之配套。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、额定电压26/35千伏及以下耐寒耐扭转的用于风力发电机的电缆。
实现本发明目的的基本技术方案是: 一种风力发电机用电缆，其结构特点是：包括主线芯、地线芯、填充条、绕包层和外护套。主线芯有3根，3根主线芯的结构相同。3根主线芯均沿其各自径向由内向外依次设有导体、主线芯绕包层、导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层。导体由若干根单丝直径相同的镀金属软铜丝采用股线和束绞方向相同，每层复绞方向均相同的方式绞合而成。主线芯绕包层由半导电特多龙带制成。半导电特多龙带绕包在导体外，绕包搭盖率为25%至35%。导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层采用三层共挤在主线芯绕包层的外部。地线芯有3根，3根地线芯的结构相同。地线芯包括地线导体和地线绝缘层。地线导体由若干根单丝直径相同的镀金属软铜丝采用股线和束绞方向相同，每层复绞方向均相同的方式绞合而成。地线绝缘层由半导电屏蔽料制成。地线绝缘层挤包在地线导体的外部。3根主线芯和3根地线芯采用同心式绞合成缆，成缆节距为缆芯外径的8至10倍。3根主线芯围绕填充条设置。绕包层绕包在绞合在一起的主线芯和地线芯的外部。外护套包覆在绕包层的外部。外护套由热固性合成弹性体材料制作而成。
以上述基本技术方案为基础的技术方案是：主线芯的导体采用196根或280根或399根或361根或457根或608根或760根或925根或1221根或1525根或2013根，单丝标称直径0.40毫米或0.50毫米镀锡软铜丝采用股线和束绞方向相同，每层复绞方向均相同的方式绞合而成。
地线导体采用196根或280根或399根或361根或457根或608根或760根或925根，单丝标称直径0.30毫米或0.50毫米镀锡软铜丝采用股线和束绞方向相同，每层复绞方向均相同的方式绞合而成。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：地线绝缘层的厚度为1.0毫米至3.0毫米。地线绝缘层的抗张强度不小于8.0兆帕。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：主线芯绕包层的半导电特多龙带的厚度为0.2毫米至0.3毫米。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：导体屏蔽层采用半导电内屏蔽料制成。导体屏蔽层的抗张强度不小于8.0兆帕，断裂伸长率不小于300%，90摄氏度体积电阻率不小于200欧姆厘米。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：绝缘层由高压乙丙橡胶材料制成，高压乙丙橡胶的耐压等级为35千伏。绝缘层的厚度为3.4毫米至10.5毫米。绝缘层的抗张强度不小于8.0兆帕。绝缘层在空气烘箱中进行老化：温度为135℃±3℃，时间为168小时，绝缘层的抗张强度保留率不小于原抗张强度的80%，断裂时伸长率保留率不小于原断裂伸长率的80%。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：绝缘屏蔽层采用半导电外屏蔽料材料制成。绝缘屏蔽层的抗张强度不小于8.0兆帕，断裂伸长率不小于300%，90摄氏度体积电阻率不小于200欧姆厘米。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：绕包层由无纺布带制成，无纺布带的厚度为0.10毫米至0.20毫米，绕包的搭盖率为25%至35%。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：外护套的厚度为3.5毫米至8.0毫米。
本发明具有积极的效果：（1）本发明的风力发电机用电缆为开拓性的发明，极大地促进了我国电线电缆行业在设计技术、材料技术、制造技术及试验技术等方面的进步与发展。该电缆结构简单，主线芯的导体采用镀锡软铜丝材料，并采用股线和束绞方向相同，每层复绞方向均相同的方式绞合而成；地线芯的导体采用镀锡软铜丝材料，并采用股线和束绞方向相同，每层复绞方向均相同的方式绞合而成；3根主线芯和3根地线芯成缆并用半导电橡皮条填充在3根主线芯的中央，这种结构可以保证电缆最大限度的耐扭转性能，电缆重量轻，方便安装，能满足额定电压26/35千伏及以下，能配套3兆瓦或5兆瓦的风机使用，具有良好的耐寒耐扭转性能，耐扭转性能符合在常温下，电缆应能经受10000个周期（±4次为一个周期）的扭转，电缆表面无裂纹或扭曲现象；扭转后，电缆进行3.5千伏/5分钟的耐压试验，绝缘不击穿；局部放电测试，在1.73U0试验电压下测试，所有线芯的局部放电量均不应超过5pC。
（2）本发明的风力发电机用电缆的主线芯的导体屏蔽层的抗张强度不小于8.0兆帕，断裂伸长率不小于300%，90摄氏度体积电阻率不小于200欧姆厘米；
绝缘层采用电性能优异的抗水树乙丙橡胶材料制成，能够抑制和减缓水树的生长，延长电缆在潮湿环境下的使用寿命，绝缘层的抗张强度不小于8.0兆帕，断裂时伸长率不小于300%，在空气烘箱中进行老化（温度为135℃±3℃，时间为168小时），抗张强度保留率不小于原抗张强度的80%，断裂时伸长率保留率不小于原断裂伸长率的80%；
绝缘屏蔽层的抗张强度不小于8.0兆帕，断裂伸长率不小于300%，90摄氏度体积电阻率不小于200欧姆厘米；
导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层三层共挤在主线芯绕包层的外部，使得电缆性能可靠，使用寿命更长，确保电缆局部放电试验要求1.73 U0试验电压下测试，放电量不应超过5pC。
（3）本发明的风力发电机用电缆的地线芯的地线绝缘层由半导电屏蔽料材料制成，地线绝缘层的抗张强度不小于8.0 兆帕，断裂时伸长率不小于300%；在空气烘箱中进行老化（温度为135℃±3℃，时间为168小时）抗张强度保留率不小于原抗张强度的80%，断裂时伸长率保留率不小于原断裂伸长率的80%。
（4）本发明的风力发电机用电缆的主线芯设有主线芯绕包层，主线芯绕包层由半导电特多龙带制成，具有高强度，起到绑扎和隔离的作用，同时还具有良好的耐扭转性能。
（5）本发明的风力发电机用电缆的外护套采用耐矿物油、耐紫外线性能都比较好的氯丁橡胶材料制成，拥有良好耐老化、耐紫外线、耐油、防潮湿、抗撕裂、耐磨、阻燃、耐日光老化等性能。
附图说明
图1为本发明的风力发电机用电缆的横截面的结构示意图。
上述附图中的标记如下：
主线芯1，导体11，主线芯绕包层12，导体屏蔽层13，绝缘层14，绝缘屏蔽层15，
地线芯2，地线导体21，地线绝缘层22，
填充条3，绕包层4，外护套5。
具体实施方式
（实施例1）
见图1，本实施例的风力发电机用电缆包括主线芯1、地线芯2、填充条3、绕包层4和外护套5。
见图1，主线芯1有3根，3根主线芯1的结构相同。3根主线芯1均沿其各自径向由内向外依次设有导体11、主线芯绕包层12、导体屏蔽层13、绝缘层14和绝缘屏蔽层15。
见图1，导体11采用196根或280根或399根或361根或457根或608根或760根或925根或1221根或1525根或2013根，单丝标称直径0.40毫米或0.50毫米镀锡软铜丝采用股线和束绞方向相同，每层复绞方向均相同的方式绞合而成，所述软铜丝为GB/T 3956中的第5种软导体，本实施例采用2013根，单丝标称直径0.50毫米镀锡软铜丝采用股线和束绞方向相同，每层复绞方向均相同的方式绞合而成。
见图1，主线芯绕包层12由半导电特多龙带制成，半导电特多龙带的厚度为0.2毫米至0.3毫米，本实施例为0.2毫米。半导电特多龙带绕包在导体11外，绕包搭盖率为25%至35%，本实施例为28%。
见图1，导体屏蔽层13采用半导电内屏蔽料制成，本实施例采用美国陶氏化学公司供应的HFDB 0586型号的半导电内屏蔽料产品。导体屏蔽层13的抗张强度不小于8.0兆帕，断裂伸长率不小于300%，90摄氏度体积电阻率不小于200欧姆厘米。
见图1，绝缘层14由高压乙丙橡胶材料制成，本实施例的高压乙丙橡胶的耐压等级为35千伏，本实施例可采用上海奇尚贸易有限公司供应的ERI-3748的乙丙橡胶绝缘材料。绝缘层14的厚度为3.4毫米至10.5毫米，本实施例为10.5毫米。绝缘层的抗张强度不小于8.0兆帕，断裂时伸长率不小于300%。在空气烘箱中进行老化（温度为135℃±3℃，时间为168小时），抗张强度保留率不小于原抗张强度的80%，断裂时伸长率保留率不小于原断裂伸长率的80%。
见图1，绝缘屏蔽层15采用半导电屏蔽料材料制成，本实施例采用美国陶氏化学公司供应的HFDA 0693型号的半导电屏蔽料产品。绝缘屏蔽层15的抗张强度不小于8.0兆帕，断裂伸长率不小于300%，90摄氏度体积电阻率不小于200欧姆厘米。
导体屏蔽层13、绝缘层14和绝缘屏蔽层15采用三层共挤在主线芯绕包层12的外部。
见图1，地线芯2 有3根，3根主线芯1和3根地线芯2采用同心式绞合成缆，成缆节距为缆芯（所述缆芯是指去除外护套5后剩下的部分）外径的8至10倍，本实施例为8倍。填充条3为半导电橡皮条，3根主线芯围绕填充条3设置。
地线芯2包括地线导体21和地线绝缘层22。地线导体21采用196根或280根或399根或361根或457根或608根或760根或925根，单丝标称直径0.30毫米或0.50毫米镀锡软铜丝采用股线和束绞方向相同，每层复绞相同方式绞合而成，所述软铜丝为GB/T 3956中的第5种软导体。本实施例采用925根，单丝标称直径0.50毫米镀锡软铜丝采用股线和束绞方向相同，每层复绞相同方式绞合而成。地线绝缘层22由半导电屏蔽料制成，本实施例采用美国陶氏化学公司供应的HFDA 0693型号的半导电屏蔽料产品。地线绝缘层22挤包在地线导体21的外部。地线绝缘层22的厚度为1.0毫米至3.0毫米，本实施例为1.5毫米。地线绝缘层22的抗张强度不小于8.0兆帕，断裂时伸长率不小于300%。在空气烘箱中进行老化（温度为135℃±3℃，时间为168小时），抗张强度保留率不小于原抗张强度的80%，断裂时伸长率保留率不小于原断裂伸长率的80%。
见图1，绕包层4由无纺布带制成，绕包层4的厚度为0.10毫米至0.20毫米，本实施例为0.10毫米，绕包层4绕包在绞合在一起的主线芯1和地线芯2的外部，绕包的搭盖率为25%至35%，本实施例为30%。
见图1，外护套5由热固性合成弹性体材料制作而成，本实施例采用氯丁橡胶材料制成。外护套5包覆在绕包层4的外部。外护套5的厚度为3.5毫米至8.0毫米，本实施例为5.0毫米。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换和变化，具体应用过程中还可以根据上述实施例的启发进行相应的改造，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风力发电机用电缆，其特征在于：包括主线芯、地线芯、填充条、绕包层和外护套；
主线芯有3根，3根主线芯的结构相同；3根主线芯均沿其各自径向由内向外依次设有导体、主线芯绕包层、导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层；导体由若干根单丝直径相同的镀金属软铜丝采用股线和束绞方向相同，每层复绞方向均相同的方式绞合而成；主线芯绕包层由半导电特多龙带制成；半导电特多龙带绕包在导体外，绕包搭盖率为25%至35%；导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层采用三层共挤在主线芯绕包层的外部；
地线芯有3根，3根地线芯的结构相同；地线芯包括地线导体和地线绝缘层；地线导体由若干根单丝直径相同的镀金属软铜丝采用股线和束绞方向相同，每层复绞方向均相同的方式绞合而成；地线绝缘层由半导电屏蔽料制成；地线绝缘层挤包在地线导体的外部；
3根主线芯和3根地线芯采用同心式绞合成缆，成缆节距为缆芯外径的8至10倍；3根主线芯围绕填充条设置；绕包层绕包在绞合在一起的主线芯和地线芯的外部；外护套包覆在绕包层的外部；外护套由热固性合成弹性体材料制作而成。
2.根据权利要求1所述的风力发电机用电缆，其特征在于：主线芯的导体采用196根或280根或399根或361根或457根或608根或760根或925根或1221根或1525根或2013根，单丝标称直径0.40毫米或0.50毫米镀锡软铜丝采用股线和束绞方向相同，每层复绞方向均相同的方式绞合而成；
地线导体采用196根或280根或399根或361根或457根或608根或760根或925根，单丝标称直径0.30毫米或0.50毫米镀锡软铜丝采用股线和束绞方向相同，每层复绞方向均相同的方式绞合而成。
3.根据权利要求1或2所述的风力发电机用电缆，其特征在于：地线绝缘层的厚度为1.0毫米至3.0毫米；地线绝缘层的抗张强度不小于8.0兆帕。
4.根据权利要求1或2所述的风力发电机用电缆，其特征在于：主线芯绕包层的半导电特多龙带的厚度为0.2毫米至0.3毫米。
5.根据权利要求1或2所述的风力发电机用电缆，其特征在于：导体屏蔽层采用半导电内屏蔽料制成；导体屏蔽层的抗张强度不小于8兆帕，断裂伸长率不小于300%，90摄氏度体积电阻率不小于200欧姆厘米。
6.根据权利要求1或2所述的风力发电机用电缆，其特征在于：绝缘层由高压乙丙橡胶材料制成，高压乙丙橡胶的耐压等级为35千伏；绝缘层的厚度为3.4毫米至10.5毫米；绝缘层的抗张强度不小于8.0兆帕；绝缘层在空气烘箱中进行老化：温度为135℃±3℃，时间为168小时，绝缘层的抗张强度保留率不小于原抗张强度的80%，断裂时伸长率保留率不小于原断裂伸长率的80%。
7.根据权利要求1或2所述的风力发电机用电缆，其特征在于：绝缘屏蔽层采用半导电外屏蔽料材料制成；绝缘屏蔽层的抗张强度不小于8.0兆帕，断裂伸长率不小于300%，90摄氏度体积电阻率不小于200欧姆厘米。
8.根据权利要求1或2所述的风力发电机用电缆，其特征在于：绕包层由无纺布带制成，无纺布带的厚度为0.10毫米至0.20毫米，绕包的搭盖率为25%至35%。
9.根据权利要求1或2所述的风力发电机用电缆，其特征在于：外护套的厚度为3.5毫米至8.0毫米。
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