CN109360677A - 一种多功能耐低温风力发电用低压软电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能耐低温风力发电低压软电缆，通过对其绝缘料、护套料及屏蔽结构的改进，使得该电缆在零下60℃时还具有较高的柔软度，且该电缆的屏蔽效果、抗干扰性、耐低温、耐疲劳强度、耐磨性、耐油、耐扭曲、耐候、耐酸碱、耐盐雾和适用性也得到了大幅度提高了，更能够适用不同的环境中，同时又集多种功能为一体的新型风力发电用电缆。

Description

一种多功能耐低温风力发电用低压软电缆
技术领域
本发明涉及一种电力电缆、控制电缆及光缆技术领域，具体涉及一种多功能耐低温风力发电用低压软电缆。
背景技术
在全球化石能源日渐枯竭和气候变化形势严峻的背景下，风能作为一种可再生、环境影响小的清洁能源，其战略价值日益突显，各国都非常重视风能的开发利用。2017年全球新增风电装机5,257万千瓦，到2017年底全球累计装机 5.40亿千瓦。
风能作为一种清洁的可再生能源，目前也是众多新能源中最具规模、技术 最成熟、最有商业发展前景的发电模式。风力发电电缆有风电机舱和塔筒内的 控制电缆、信号电缆、耐扭曲电力电缆等，因风场环境恶劣，且电力电缆随叶 轮摆动而扭曲，所以风力发电用电缆一般要求较高，如要求耐低温、耐油、耐 扭曲、耐气候、耐紫外线、耐酸碱等。
塔筒电缆是风力发电系统中应用最多的电缆，我们经常说的风电电缆就是指此类电缆。因为塔筒电缆随风机不断的正反向摆动，所以塔筒电缆性能要求极为严格，即要保证结构柔软，又要求具有较高的抗张强度、耐低温、耐紫外线、耐扭转、耐盐雾(海上风电厂有此类要求)、耐海水腐蚀、耐摩、耐气候老化、阻燃等性能。
风电电缆一般分为电力传输、信号控制两大类电缆，且都为独自不同的电缆。目前风的电缆耐低温等级一般为-25℃(橡胶、弹性体材料)、-40℃(橡胶、弹性体材料)和-55℃(硅橡胶材料)，风电电缆作为传输电力的主要零部件,在风电发展历程中起着至关重要的作用。风机机型、区域的多元化,对风电电缆的性能要求不断在提升。
发明内容
本发明的目的在于提出一种多功能耐低温风力发电用低压软电缆。
具体通过如下技术手段实现：
一种多功能耐低温风力发电用低压软电缆，所述电缆由内至外包括：电力传输单元、信号控制单元、光传输单元、备用线芯单元、填充层、缓冲层、双金属屏蔽层、外护层；
所述电力传输单元从内至外依次由铜导体、绕包层、绝缘层、屏蔽层构成；
所述电力传输单元的绝缘层为橡胶绝缘材料，所述橡胶绝缘材料按重量分数的组分为：三元乙丙胶15.5-19.5份、氯化聚乙烯21.5-27.5份、二辛脂2.9-5.5份、已二酸二辛酯1.6-4.0份、煅烧陶土32.5-43.5份、交联剂0.5-1.7份、硫化剂0.4-2.2 份、偶联剂0.6-2.3份、补强型阻燃剂0.5-1.3份、半精炼石蜡0.6-2.2份、复合型稳定剂0.5-1.8份、活性氧化锌1.0-2.3份、轻质氧化镁1.8-4.8份、防老剂0.1-0.3份、硬脂酸0.1-0.5份；
所述光传输单元从内至外依次由光缆、屏蔽层构成；
所述信号控制单元从内至外依次由铜导体、绝缘层、填充层、绕包层、屏蔽层构成；
所述备用线芯单元从内至外依次由备用控制线芯、填充层、绕包层、屏蔽层构成；
所述光缆位于信号控制单元中心位置；所述备用线芯单元位于电力传输单元、信号控制单元中心位置；所述填充层位于信号控制单元、备用线芯单元、电力传输单元之间；所述缓冲层包裹在电力传输单元、光传输单元、信号控制单元、备用线芯单元外部，所述双金属屏蔽层包裹在缓冲层外部，最外层为护套层；
所述双金属屏蔽层由内层铜丝屏蔽层和外层铜塑复合带屏蔽层共同构成，其中铜塑复合带屏蔽层内有多根引流线；
所述护套层为橡胶护套材料，所述橡胶护套材料按重量分数的组分为：氯丁胶37.0-56.0份、氧化锌1.4-2.6份、轻质氧化镁1.2-2.5份、硬脂酸0.1-0.3份、防老剂0.2-0.5份、炭黑11.0-17.0份、促进剂0.1-0.3份、石蜡0.1-0.3份、三氧化二锑 0.9-2.5份、陶土13.0-20.0份、轻质碳酸钙9.5-14.5份、石蜡油3.5-6.5份、硫化剂 0.1-0.3份、半精炼石蜡0.6-1.8份、交联剂0.7-1.7份、纳米补强剂0.6-1.5份。
作为优选，所述铜导体都为由多股软细圆铜丝绞合而成，软细圆铜丝也可以镀锡。
作为优选，所述紧固层为高强度无纺布。
作为优选，所述绝缘层为橡胶绝缘料。
作为优选，所述绕包层为高强度聚酯带。
作为优选，所述屏蔽层为铜丝，铜丝也可以镀锡。
作为优选，所述光缆为全干式或填充式的一种。
作为优选，所述填充层为高强度碳纤维丝。
作为优选，所述缓冲层为缓冲带。
作为优选，所述双金属屏蔽层为铜丝及铜塑复合带屏蔽，其中铜塑复合带屏蔽内有多根引流线。
作为优选，所述外护层为橡胶护套料。
本发明具有以下有益效果：
1、通过设置多股软细圆铜丝绞合导体结构，可以使导体线芯更加柔软，在扭转的情况下保持一定的回弹性，而不损伤导体。
2、通过设置高强度无纺布紧固层结构，可以防止铜丝通过绞制后导体松散、出现毛刺从而引起电缆外径增大、有鼓包变形现象，可以避免此状况下引起的电缆击穿现象，提高了产品合格率。
3、通过对橡胶绝缘料材质进行改进，使其可在零下60℃的低温环境下仍然保持良好的柔韧性，在低温条件下耐扭转性能更加优异，更能适应不同的环境。
4、通过设置双金属屏蔽层及引流线结构，屏蔽效果更强，不仅内部可以消除电磁感应及涡流损耗，且外部也可以隔绝外界电磁场的干扰，同时提高了电缆的抗干扰性能。
5、通过设置各传输单元的分屏及电缆的总屏蔽结构，屏蔽效果更强，不仅可以消除各单元之间的相互干扰，同时也可隔绝外界电磁场的干扰，抗干扰性更强。
6、通过设置高强度碳纤维丝填充层结构，可以保护线芯在扭转的情况下保持回弹，线芯不易被拉断。
7、通过设置缓冲带缓冲层结构，可以在扭转情况下由于内部挤压造成的电缆缆芯向外挤压力增大，缓冲层受力时会收缩，从而避免外层结构膨胀开裂。
8、通过设置电力传输单元、信号控制单元、光传输单元结构，一根电缆集电力传输、信号控制及数据传输集于一体，降低了电缆施工成本，同时也降低了控制单元和光单元在扭转过程中被拉断的几率。
9、通过设置备用线芯结构，可以防止电缆在长期运行中部分控制绝缘线芯损坏时，有备用线芯可以替换，保证电缆的正常运行，从而降低换线成本及施工成本。
10、通过对橡胶护套料材质进行改进，使其可在零下60℃的低温环境下仍然保持良好的柔韧性，在低温条件下耐扭转性能更加优异，同时提高了电缆的耐低温、耐疲劳强度、耐磨性、耐油、耐扭曲、耐候、耐酸碱、耐盐雾等性能，更能适应不同的环境，应用范围更广。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面对本发明作进一步阐述，但本发明的实施方式不限于此。
一种多功能耐低温风力发电用低压软电缆，所述电力由内至外包括：电力传输单元、信号控制单元、光传输单元、备用线芯单元、高强度碳纤维丝填充层、缓冲带缓冲层、双金属屏蔽层、橡胶护套层；
所述电力传输单元从内至外依次由多股软细圆铜丝导体、高强度无纺布绕包层、橡胶绝缘层、铜丝屏蔽层构成；
所述电力传输单元的绝缘层为橡胶绝缘料，所述橡胶绝缘材料按重量分数的组分为：4045三元乙丙胶17.2份、CM435氯化聚乙烯24.4份、二辛脂4.3 份、已二酸二辛酯2.9份、煅烧陶土38.8份、交联剂1.1份、硫化剂1.3份、偶联剂1.4份、补强型阻燃剂0.9份、半精炼石蜡1.3份、复合型稳定剂1.1份、活性氧化锌1.6份、轻质氧化镁3.2份、防老剂0.2份、硬脂酸0.3份；
所述光传输单元从内至外依次由光缆、铜丝屏蔽层构成；
所述信号控制单元从内至外依次由多股软细圆铜丝导体、橡塑弹性体绝缘层、高强度碳纤维丝填充层、高强度聚酯带绕包层、铜丝屏蔽层构成；
所述备用线芯单元从内至外依次由备用线芯多股软细圆铜丝导体、备用线芯橡塑弹性体绝缘层、备用线芯高强度碳纤维丝填充层、备用线芯高强度聚酯带绕包层、备用控制线芯铜丝屏蔽层构成；
所述光缆位于信号控制单元中心位置；所述备用线芯单元位于电力传输单元、信号控制单元中心位置；所述高强度碳纤维丝填充层位于信号控制单元、备用线芯单元、电力传输单元之间；所述缓冲带缓冲层包裹在电力传输单元、光传输单元、信号控制单元、备用线芯单元外部，所述双金属屏蔽层包裹在缓冲层外部，最外层为橡胶护套层；
所述双金属屏蔽层由内层铜丝屏蔽层和外层铜塑复合带屏蔽层共同构成，其中铜塑复合带屏蔽层内有多根引流线。
所述护套层为橡胶护套料，所述橡胶护套料按重量分数的组分为：氯丁胶 41.7份、氧化锌2.0份、轻质氧化镁1.9份、硬脂酸0.2份、防老剂0.3份、N660 炭黑14.1份、促进剂0.2份、石蜡0.2份、三氧化二锑1.7份、陶土16.5份、轻质碳酸钙12.1份、石蜡油5.2份、NA-22硫化剂0.2份、半精炼石蜡1.2份、交联剂1.3份、纳米补强剂1.2份。
所述电力传输电力绝缘线芯为1-7芯的一种。
所述信号控制单元绝缘线芯为1-61芯的一种。
所述光缆为全干式或填充式的一种。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多功能耐低温风力发电用低压软电缆，其特征在于：所述电缆由内至外包括：电力传输单元、信号控制单元、光传输单元、备用线芯单元、填充层、缓冲层、双金属屏蔽层、外护层；
所述电力传输单元从内至外依次由铜导体、紧固层、绝缘层、屏蔽层构成。
2.根据权利要求1所述的一种多功能耐低温风力发电用低压软电缆，其特征在于，所述光传输单元从内至外依次由光缆、屏蔽层构成。
3.根据权利要求1所述的一种多功能耐低温风力发电用低压软电缆，其特征在于，所述信号控制单元从内至外依次由铜导体、绝缘层、填充层、绕包层、屏蔽层构成。
4.根据权利要求1所述的一种多功能耐低温风力发电用低压软电缆，其特征在于，所述备用线芯单元由备用线芯导体、备用线芯绝缘层、备用线芯填充层、备用线芯绕包层、备用线芯屏蔽层构成。
5.根据权利要求1所述的一种多功能耐低温风力发电用低压软电缆，其特征在于，所述的双金属屏蔽层由内层铜丝屏蔽层和外层铜塑复合带屏蔽层构成，其中铜塑复合带屏蔽层内有多根引流线。
6.根据权利要求1所述的一种多功能耐低温风力发电用低压软电缆，其特征在于，所述电力传输单元的绝缘层为橡胶绝缘材料，所述橡胶绝缘材料按重量分数的组分为：三元乙丙胶15.5-19.5份、氯化聚乙烯21.5-27.5份、二辛脂2.9-5.5份、已二酸二辛酯1.6-4.0份、煅烧陶土32.5-43.5份、交联剂0.5-1.7份、硫化剂0.4-2.2份、偶联剂0.6-2.3份、补强型阻燃剂0.5-1.3份、半精炼石蜡0.6-2.2份、复合型稳定剂0.5-1.8份、活性氧化锌1.0-2.3份、轻质氧化镁1.8-4.8份、防老剂0.1-0.3份、硬脂酸0.1-0.5份；所述护套层为橡胶护套材料，所述橡胶护套材料按重量分数的组分为：氯丁胶37.0-56.0份、氧化锌1.4-2.6份、轻质氧化镁1.2-2.5份、硬脂酸0.1-0.3份、防老剂0.2-0.5份、炭黑11.0-17.0份、促进剂0.1-0.3份、石蜡0.1-0.3份、三氧化二锑0.9-2.5份、陶土13.0-20.0份、轻质碳酸钙9.5-14.5份、石蜡油3.5-6.5份、硫化剂0.1-0.3份、半精炼石蜡0.6-1.8份、交联剂0.7-1.7份、纳米补强剂0.6-1.5份。
7.一种多功能耐低温风力发电用低压软电缆，其特征在于：所述光缆位于信号控制单元中心位置；所述备用线芯单元位于电力传输单元、信号控制单元中心位置；所述填充层位于信号控制单元、备用线芯单元、电力传输单元之间；所述缓冲层包裹在电力传输单元、光传输单元、信号控制单元、备用线芯单元外部，所述双金属屏蔽层包裹在缓冲层外部，最外层为护套层。
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