CN109749321A - 海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆及其制备工艺，包括位于中心的铜导体，所述铜导体外表面绕包有一隔离带层，此隔离带层外表面包覆有一乙丙橡胶绝缘层，所述乙丙橡胶绝缘层外表面包覆有一110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层；所述110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层由以下重量份的组分组成：EVM500HV、微晶蜡、DOS、白炭黑、氢氧化铝、弹性体Poe、防老剂XH‑3、DCP、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA、A‑172、耐水剂、高耐磨炭黑N‑330。本发明解决了海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆长期高载流量、老化、特殊耐油、大扭转角度等问题，达到国际领先水平；具有很好的实用价值和推广价值。

Description

海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种舰船用电缆，尤其涉及一种海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，近几年受到了世界上许多国家的重视。由于发展海上风电，不占用陆上土地，而且海上风能资源丰富，适宜于大规模开发，因而海上风电已成为未来风电发展的必然趋势。

相对于陆上风电场,海上风机所处的海洋环境十分复杂和恶劣,承受着多种随时间和空间变化的随机荷载,包括风、海浪、海流、海冰和潮汐等作用于结构,同时还受到地震作用的威胁。在如此恶劣的环境条件下，环境腐蚀、海生物附着、地基土冲刷和基础动力软化、材料老化、构件缺陷和机械损伤、疲劳和裂纹扩展的损伤积累等不利因素都将导致海上风机结构构件和整体抗力的衰减,影响风机结构的运行安全度和耐久性。海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆作为海上风力发电机组的传输电力的重要构件，也承受大部分风机所处恶劣环境的影响，严重影响产品的使用寿命。

现有技术中常规的海上风力发电用抗扭动力电缆一般采用乙丙橡皮绝缘和氯丁橡皮护套，电缆无法满足无卤和低烟的性能要求，但随着海上风电行业进一步的发展，人们对无卤低烟型的电缆的需求越来越高。常规的海上风力发电用抗扭动力电缆对耐油性能要求不高，只需要满足902#矿物油，但海上风机长期使用期间，在机舱内经常泄漏大量的液压油（Mobil dte 13M）和齿轮油(Tribol 1710/320)，致使绝缘和护套材料性能下降较快，使用寿命比较短。常规的海上风力发电用抗扭动力电缆一般采用90℃乙丙橡皮绝缘，护套采用氯丁橡皮护套材料，而海上风机的在同等截面的动力电缆要求载流量较高，这会引起海上风机发电动力电缆过载，加速绝缘和护套的老化。常规的海上风力发电用抗扭动力电缆对抗扭要求不高，只需满足扭转角度±120°/m，但随着海上风电的进一步发展，现有的抗扭动力电缆无法满足海上大型风机大角度偏航要求。

发明内容

本发明提供一种海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆，此海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆设计海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆结构及制定合适的加工工艺，满足了海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆在正常工作环境下的各项电力传输和使用性能（工作温度-35℃--110℃），解决了海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆长期高载流量、老化、特殊耐油、大扭转角度等问题，达到国际领先水平；具有很好的实用价值和推广价值；同时，提供一种用于上述的海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆的制备工艺。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆，包括位于中心的铜导体，所述铜导体外表面绕包有一隔离带层，此隔离带层外表面包覆有一乙丙橡胶绝缘层，所述乙丙橡胶绝缘层外表面包覆有一110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层；

所述110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层由以下重量份的组分组成：

EVM500HV 100份，

微晶蜡 3~5份，

DOS 3~5份，

白炭黑 12~28份，

氢氧化铝 100份，

弹性体Poe 8~12份，

防老剂XH-3 3~5份，

DCP 3~5份，

三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA 1~3份，

A-172 0.8~1.5份，

耐水剂 1.5~3份，

高耐磨炭黑N-330 1.5~2.5份。

一种用于上述的海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆的制备工艺，所述海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆中的110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层通过以下步骤获得：

步骤一、将所述EVM500HV 100份、弹性体Poe 10份在40℃-50℃密炼机中混炼5min-6min，混炼均匀。

步骤二、在所述密炼机中再加入所述微晶蜡4.0份、DOS 4.0份、白炭黑15份、氢氧化铝100份、防老剂XH-3 4.0份、A-172 1份、耐水剂2份、高耐磨炭黑N-330 2.0份混炼2min-3min。

步骤三、在所述密炼机中最后加入所述硫化剂过氧化二异丙苯（DCP）4.0份，助硫化剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）2份，混炼1min，然后排出混炼胶料。

步骤四、将所述混炼胶料在开炼机上薄通1-2次，同时摆胶2-3次，接着在三辊压延机上开条出片，输出的橡页经过冷却辊冷却，过滑石粉箱后，即制得110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1. 本发明海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆及其制备工艺，其110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套材料中，EVM500HV构成了基料，同时配合防老剂、阻燃补强剂、填充材料、交联剂、硫化促进剂等各种助剂，这样综合多种原料的性能，取长补短，具有优异的耐老化、耐高低温、高强度、耐盐雾腐蚀、耐水解、耐油等性能。通过实验证明，本发明的特种110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套各项性能合格，具体见表1；制备工艺简单，可操作性强。

2. 本发明海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆及其制备工艺，其耐温等级必须在-35℃～110℃之间，这样能承受昼夜温差的变化，也能够在酷暑的夏天和严寒的冬天使用，同时能够满足大型海上风力发电机组的电力传输的需求；再次，其具有良好的耐老化和抗臭氧性能，这样能保证在长期扭转和机舱高温的情况下，护套不会快速老化，提高电缆的使用寿命；再次，其具有良好的耐油特性，不仅满足耐902#矿物油，又通过对护套材料耐油性能的改进，满足耐液压油（Mobil dte 13M）和齿轮油(Tribol 1710/320)的附加特性，有效抵御机舱内泄漏的液压油和齿轮油侵蚀，提高电缆的使用寿命；再次，其具备无卤低烟的特性，燃烧时无有害卤气散发，同时透光率≥60%，确保当海上风机遇到突发火灾时，确保人身安全，具备良好的耐盐雾性能和优良的机械物理性。

附图说明

附图1为本发明海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆结构示意图。

以上附图中：1、铜导体；2、乙丙橡胶绝缘层；3、110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层；4、隔离带层。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例1~4：一种海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆，包括位于中心的铜导体1，此铜导体1外表面包覆有一乙丙橡胶绝缘层2，所述乙丙橡胶绝缘层2外表面包覆有一110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层3；

所述乙丙橡胶绝缘层2由以下重量份的组分组成，如表1所示：

表1

上述述海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆中的110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层3通过以下步骤获得：

步骤一、将所述EVM500HV、弹性体Poe在40℃-50℃密炼机中混炼5min-6min，混炼均匀。

步骤二、在所述密炼机中再加入所述微晶蜡、DOS、白炭黑、氢氧化铝、防老剂XH-3、A-172、耐水剂、高耐磨炭黑N-330混炼2min-3min。

步骤三、在所述密炼机中最后加入所述硫化剂过氧化二异丙苯（DCP），助硫化剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA），混炼1min，然后排出混炼胶料。

步骤四、将所述混炼胶料在开炼机上薄通1-2次，同时摆胶2-3次，接着在三辊压延机上开条出片，输出的橡页经过冷却辊冷却，过滑石粉箱后，即制得110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层。

本发明的实施例1的乙丙橡胶绝缘层2各项性能合格，热导率提高了1倍以上，具体见表2；制备工艺简单，可操作性强。

表2，110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层性能指标

序号	性能项目	单位	典型值
				1	老化前机械性能
1.1	抗张强度	N/ mm<sup>2</sup>	12.3
				1.2	断裂伸长率	%	200
2	空气烘箱老化后性能
				2.1	老化条件 温度	℃	150±2
	时间	H	7×24
				2.2	抗张强度变化率	%	-16
2.3	断裂伸长率变化率	%	-20
				3	热延伸试验
3.1	试验条件 温度	℃	200±3
					载荷时间	Min	15
	机械应力	N/cm<sup>2</sup>	20
				3.2	载荷下伸长率	%	20
3.3	载荷下永久伸长率	%	0
				4	浸油试验（902#矿物油）
4.1	试验条件 温度	℃	100±2
					时间	H	24
4.2	抗张强度变化率	%	-25
				4.3	断裂伸长率变化率	%	-25
5	耐齿轮油试验（Tribol 1710/320）
				5.1	试验条件 温度	℃	40±2
	时间	H	48
				5.2	抗张强度变化率	%	-26
5.3	断裂伸长率变化率	%	-24
				6	耐液压油试验（Mobil DTE 13M）
6.1	试验条件 温度	℃	40±2
					时间	H	48
6.2	抗张强度变化率	%	-26
				6.3	断裂伸长率变化率	%	-25
7	低温拉伸试验
				7.1	试验温度	℃	-35±2
7.2	试验时间	H	4
				7.3	断裂伸长率	%	46
8	耐臭氧试验
				8.1	试验条件
	试验温度	℃	25±2
					试验时间	H	24
	臭氧浓度	%	0.025-0.030
				8.2	试验结果		无裂纹
9	无卤检测
				9.1	pH值		5.2
9.2	电导率	≤μs/mm	1.0

采用上述海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆时，其110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套材料中，EVM500HV构成了基料，同时配合防老剂、阻燃补强剂、填充材料、交联剂、硫化促进剂等各种助剂，这样综合多种原料的性能，取长补短，具有优异的耐老化、耐高低温、高强度、耐盐雾腐蚀、耐水解、耐油等性能。通过实验证明，本发明的特种110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套各项性能合格，具体见表1；制备工艺简单，可操作性强；再次，其耐温等级必须在-35℃～110℃之间，这样能承受昼夜温差的变化，也能够在酷暑的夏天和严寒的冬天使用，同时能够满足大型海上风力发电机组的电力传输的需求；再次，其具有良好的耐老化和抗臭氧性能，这样能保证在长期扭转和机舱高温的情况下，护套不会快速老化，提高电缆的使用寿命；再次，其具有良好的耐油特性，不仅满足耐902#矿物油，又通过对护套材料耐油性能的改进，满足耐液压油（Mobil dte 13M）和齿轮油(Tribol 1710/320)的附加特性，有效抵御机舱内泄漏的液压油和齿轮油侵蚀，提高电缆的使用寿命；再次，其具备无卤低烟的特性，燃烧时无有害卤气散发，同时透光率≥60%，确保当海上风机遇到突发火灾时，确保人身安全，具备良好的耐盐雾性能和优良的机械物理性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆及其制备工艺，其特征在于：包括位于中心的铜导体（1），所述铜导体（1）外表面绕包有一隔离带层（4），此隔离带层（4）外表面包覆有一乙丙橡胶绝缘层（2），所述乙丙橡胶绝缘层（2）外表面包覆有一110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层（3）；

所述110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层（3）由以下重量份的组分组成：

EVM500HV 100份，

微晶蜡 3~5份，

DOS 3~5份，

白炭黑 12~28份，

氢氧化铝 100份，

弹性体Poe 8~12份，

防老剂XH-3 3~5份，

DCP 3~5份，

三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA 1~3份，

A-172 0.8~1.5份，

耐水剂 1.5~3份，

高耐磨炭黑N-330 1.5~2.5份。

2.一种用于权利要求1所述的海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆的制备工艺，其特征在于：所述海上风力发电用无卤低烟橡套软电缆中的110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层（3）通过以下步骤获得：

步骤一、将所述EVM500HV 100份、弹性体Poe 10份在40℃-50℃密炼机中混炼5min-6min，混炼均匀。

3.步骤二、在所述密炼机中再加入所述微晶蜡4.0份、DOS 4.0份、白炭黑15份、氢氧化铝100份、防老剂XH-3 4.0份、A-172 1份、耐水剂2份、高耐磨炭黑N-330 2.0份混炼2min-3min。

4.步骤三、在所述密炼机中最后加入所述硫化剂过氧化二异丙苯（DCP）4.0份，助硫化剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）2份，混炼1min，然后排出混炼胶料。

5.步骤四、将所述混炼胶料在开炼机上薄通1-2次，同时摆胶2-3次，接着在三辊压延机上开条出片，输出的橡页经过冷却辊冷却，过滑石粉箱后，即制得110℃无卤低烟聚烯烃橡胶护套层。