CN110828051A - 耐火耐高温超柔软硅胶风能电缆 - Google Patents

耐火耐高温超柔软硅胶风能电缆 Download PDF

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Abstract

一种耐火耐高温超柔软硅胶风能电缆，包括中心导体、耐火云母带层、特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层和玻璃纤维编织涂敷层，中心导体为退火裸铜导体或者镀锡铜导体；特种耐高温高抗撕硅橡胶的原料包括甲基乙烯基硅橡胶45~65份；乙烯基硅油3~5份；苯乙烯基甲基硅橡胶5~10份；阻燃剂2.5~6份；防火剂1.5~5份；白炭黑1.5~3份；填充剂5~8份。本发明采用导体外层绕包云母带以及绝缘外层玻璃纤维编织涂敷设计，使得电缆在350℃以上的高温长时间作用或在600℃明火火焰短时间烧蚀下，导体表面的玻纤起到隔火的作用，并且用耐火云母带进行了二次隔离，保证了电缆信号及电流在导体内部传输的稳定性与持续性。

Description

耐火耐高温超柔软硅胶风能电缆
技术领域
本发明涉及风电电缆技术领域，具体涉及一种耐火耐高温超柔软硅胶风能电缆。
背景技术
风能作为一种分布广泛、取之不尽、用之不竭的绿色无污染的清洁能源,已成为人类社会可持续发展的首选能源，但目前传统的用于发电机内部的风能电缆，其绝缘材料多采用105℃辐照交联无卤阻燃乙丙橡胶或弹性体材料，但在实际应用中，当发电机内部负载运转，由于电流的热效应，负载电流通过风能电缆时必定导致导体发热，由于电荷的集肤效应以及钢铠的涡流损耗、绝缘介质损耗也会产乍附加热量，然后使风能电缆温度升高。长时运转时，过高的温度会加快绝缘的老化，以至绝缘被击穿，引发安全隐患，目前常规耐温等级的材料已经不能满足使用要求，因此需要更高温度等级（如200℃）的电缆材料，并要求满足长期高度弯曲的应用要求。
目前，风能发电发电机定子线圈用线在使用过程中还存在过载后引起电缆起火的问题，是阻碍新风能发电推广的主要因素之一。但是现有的电缆中，尚无能够适应发电机定子线圈用线特性的专用电缆，因此上述安全隐患依然存在。
因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐火耐高温超柔软硅胶风能电缆。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种耐火耐高温超柔软硅胶风能电缆，包括中心导体、耐火云母带层、特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层、玻璃纤维编织涂敷层；
所述中心导体为多单元小节距的结构设计和交叉正规绞合的退火裸铜导体或者镀锡铜导体；
所述中心导体的表面通过两层所述耐火云母带层交叉绕包包覆，外层的耐火云母带层的外周紧密包覆有所述特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层，该特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层的外周则紧密地编织涂覆有所述的玻璃纤维编织涂敷层；
其中，所述特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层由特种耐高温高抗撕硅橡胶制成；所述特种耐高温高抗撕硅橡胶的原料包括以下重量份的组分：
甲基乙烯基硅橡胶 50~60份；
乙烯基硅油 4~6份；
苯乙烯基甲基硅橡胶 6~10份；
阻燃剂 3.5~7份；
防火剂 1.5~4份；
白炭黑 1.5~3份；
填充剂 6~8份；
所述玻璃纤维编织涂敷层由玻璃纤维编织物层的表面涂敷液态硅橡胶涂层构成；
所述玻璃纤维编织物层由0.1~0.14mm的玻璃纤维丝编织而成，编织密度为80~85%，编织角度为45±5°；
所述液态硅橡胶涂层的原料包括A组份液体硅胶和B组份液体硅胶，其中A组份液体硅胶包括以下重量份的组分：
甲基乙烯基硅油 100份；
白炭黑 10~70份；
硅氮烷 0.2~7份；
铂金催化剂 0.38~0.42份；
环己炔醇 0.38~0.42份；
B组份液体硅胶包括以下重量份的组分：
甲基乙烯基硅油 100份；
白炭黑 10~70份；
硅氮烷 0.2~7份；
含氢硅油 0.2~7份；
环己炔醇 0.38~0.42份。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1．上述方案中，所述特种耐高温高抗撕硅橡胶的原料组分还包括：
硬脂酸锌 2.5~3.5份；
二氧化硅 2.5~3.5份；
硬脂酸锌 2.5~3.5份；
所述填充剂为二氧化硅。
2．上述方案中，所述特种耐高温高抗撕硅橡胶的原料中添加有铂金硫化剂，该铂金硫化剂的原料包括以下重量份的组分：
甲基硅橡胶1.5~5份；
甲基乙烯基硅橡胶10~30份；
硅烷偶联剂3.5~15份；
铂金络合盐0.000005~0.00005份。
3．上述方案中，所述铂金硫化剂由A组分铂金硫化剂和B组分铂金硫化剂组成；其中，
所述A组分铂金硫化剂包括以下重量份的组分：
铂金络合盐0.000005~0.00005份；
甲基硅橡胶0.5~5份；
甲基乙烯基硅橡胶5~10份；
其余填充剂10~20份；
所述B组分铂金硫化剂包括以下重量份的组分：
甲基乙烯基硅橡胶5~23份；
硅烷偶联剂3.5~15份；
其余填充剂5~15份。
并且，A组分铂金硫化剂的添加比为特种耐高温硅橡胶原料重量的0.3%~2%，B组分铂金硫化剂的添加比为特种耐高温硅橡胶原料重量的0.6%~3.5%。
4．上述方案中，所述A组分铂金硫化剂的组分还包括：
二氧化硅1~2.5份；
硬脂酸锌0.5~2份；
所述A组分铂金硫化剂的所述填充剂为所述二氧化硅；
所述B组分铂金硫化剂的组分还包括：
甲基硅橡胶2.5~8份；
所述B组分铂金硫化剂的所述填充剂为所述甲基硅橡胶。
5．上述方案中，所述A组分铂金硫化剂和所述B组分铂金硫化剂添加顺序为：
先在所述特种耐高温硅橡胶的原料中加入所述B组分铂金硫化剂，在炼胶机中混炼4~5分钟，待充分混匀后再加入所述A组分铂金硫化剂，并继续混炼至少1分钟；
在整个添加过程中，所述炼胶机的滚筒内温度保持在5~40℃。
6．上述方案中，所述特种耐高温高抗撕硅橡胶的原料组分还包括：
脱模剂 3~5份；
除霜剂 3~5份；
色膏 2~3份。
借此组分设计，再加入铂金硫化剂之后，可保证电缆具备高柔软的特性，使用时易于安装，同时电缆可以耐+200℃的高温、-60℃的低温，并具有优异的抗撕性以及耐臭氧、耐油、耐高低温、环保等特性。
7．上述方案中，通过加入特定组分的耐火云母带层，可达到膨胀系数小、介电强度大、电阻率高和介电常数均匀的效果，同时具有优良的耐高温性能和耐燃烧性能。
8．上述方案中，所述玻璃纤维编织涂敷层由玻璃纤维编织物层的表面涂敷液态硅橡胶涂层构成，借此设计可使电缆在350℃以上的高温长时间作用或在600℃明火火焰15秒左右的短时间烧蚀下，通过导体表面的玻纤起到隔火的作用，并且用耐火云母带进行了二次隔离，保证了电缆信号及电流在导体内部传输的稳定性与持续性。
本发明的工作原理及优点如下：
相比现有技术而言，本发明通过采用特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层、耐火云母带及玻璃纤维编织涂敷层等耐高温材质，可使电缆满足长期在200℃高温下工作的要求，比常规的105℃耐温等级的电缆耐温更高；通过无氧超细铜丝的多单元小节距的结构设计和交叉正规绞合的工艺成型技术使电缆的绝缘外径减少，弯曲半径变小。
采用了导体外层绕包云母带，绝缘外层玻璃纤维编织涂敷设计方案使得电缆在350℃以上的高温长时间作用或在600℃明火火焰15秒左右短时间烧蚀下，导体表面的玻纤起到隔火的作用，并且用耐火云母带进行了二次隔离，保证了电缆信号及电流在导体内部传输的稳定性与持续性，满足了产品应用的诸多技术要求。
综上，本发明可满足长期在200℃高温下工作的要求，提高了电缆的耐火性能、耐温性能、弯曲性能和运行安全性，满足了产品应用的诸多技术要求。
附图说明
附图1为本发明实施例的剖面结构示意图。
以上附图中：1、中心导体；2、耐火云母带层；3、特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层；4、玻璃纤维编织涂敷层。
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：如图1所示，一种耐火耐高温超柔软硅胶风能电缆，包括中心导体1、耐火云母带层2、特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层3、玻璃纤维编织涂敷层4。
所述中心导体1为多单元小节距的结构设计和交叉正规绞合的退火裸铜导体或者镀锡铜导体。
所述中心导体1的表面通过两层所述耐火云母带层2交叉绕包包覆，以使报复更严实提升耐火性。外层的耐火云母带层2的外周紧密包覆有所述特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层3，该特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层3的外周则紧密地编织涂覆有所述的玻璃纤维编织涂敷层4。
其中，所述耐火云母带层2为三合一云母双面补强，其性能参数为：
拉伸强度≧100 N/mm；
介电强度≧25 MV/m；
高温下电性能 800℃×90min ；
耐电压 1KV 1min不击穿；
绝缘电阻≧1.0MΩ；
（常态下）体积电阻≧1.0×1010Ω·m；
燃烧性能 符合GB/T 19216-2003耐火特性实验。
所述特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层3由特种耐高温高抗撕硅橡胶制成，所述特种耐高温高抗撕硅橡胶的原料包括以下重量份的组分：
甲基乙烯基硅橡胶 50~60份；
乙烯基硅油 4~6份；
苯乙烯基甲基硅橡胶 6~10份；
阻燃剂 3.5~7份；
防火剂 1.5~4份；
白炭黑 1.5~3份；
填充剂 6~8份；
优选的，所述特种耐高温高抗撕硅橡胶的原料组分还包括：
硬脂酸锌 2.5~3.5份；
二氧化硅 2.5~3.5份；
硬脂酸锌 2.5~3.5份；
所述填充剂为二氧化硅。
优选的，所述特种耐高温高抗撕硅橡胶的原料中添加有铂金硫化剂，该铂金硫化剂的原料包括以下重量份的组分：
甲基硅橡胶1.5~5份；
甲基乙烯基硅橡胶10~30份；
硅烷偶联剂3.5~15份；
铂金络合盐0.000005~0.00005份。
其中，所述铂金硫化剂由A组分铂金硫化剂和B组分铂金硫化剂组成；其中，
所述A组分铂金硫化剂包括以下重量份的组分：
铂金络合盐0.000005~0.00005份；
甲基硅橡胶0.5~5份；
甲基乙烯基硅橡胶5~10份；
其余填充剂10~20份；
所述B组分铂金硫化剂包括以下重量份的组分：
甲基乙烯基硅橡胶5~23份；
硅烷偶联剂3.5~15份；
其余填充剂5~15份。
并且，A组分铂金硫化剂的添加比为特种耐高温硅橡胶原料重量的0.3%~2%，B组分铂金硫化剂的添加比为特种耐高温硅橡胶原料重量的0.6%~3.5%。
优选的，所述A组分铂金硫化剂的组分还包括：
二氧化硅1~2.5份；
硬脂酸锌0.5~2份；
所述A组分铂金硫化剂的所述填充剂为所述二氧化硅；
所述B组分铂金硫化剂的组分还包括：
甲基硅橡胶2.5~8份；
所述B组分铂金硫化剂的所述填充剂为所述甲基硅橡胶。
其中，所述A组分铂金硫化剂和所述B组分铂金硫化剂添加顺序为：
先在所述特种耐高温硅橡胶的原料中加入所述B组分铂金硫化剂，在炼胶机中混炼4~5分钟，待充分混匀后再加入所述A组分铂金硫化剂，并继续混炼至少1分钟；
在整个添加过程中，所述炼胶机的滚筒内温度保持在5~40℃。
优选的，所述特种耐高温高抗撕硅橡胶的原料组分还包括：
脱模剂 3~5份；
除霜剂 3~5份；
色膏 2~3份。
借此组分设计，再加入铂金硫化剂之后，可保证电缆具备高柔软的特性，使用时易于安装，同时电缆可以耐+200℃的高温、-60℃的低温，并具有优异的抗撕性以及耐臭氧、耐油、耐高低温、环保等特性。
所述玻璃纤维编织涂敷层4由玻璃纤维编织物层的表面涂敷液态硅橡胶涂层构成；所述玻璃纤维编织物层由0.1~0.14mm的玻璃纤维丝编织而成，编织密度为80~85%，编织角度为45±5°；所述液态硅橡胶涂层的原料包括A组份液体硅胶和B组份液体硅胶，其中A组份液体硅胶包括以下重量份的组分：
甲基乙烯基硅油 100份；
白炭黑 10~70份；
硅氮烷 0.2~7份；
铂金催化剂 0.38~0.42份；
环己炔醇 0.38~0.42份；
B组份液体硅胶包括以下重量份的组分：
甲基乙烯基硅油 100份；
白炭黑 10~70份；
硅氮烷 0.2~7份；
含氢硅油 0.2~7份；
环己炔醇 0.38~0.42份。
其中，A组分液体硅胶与B组分液体硅胶的添加体积比为1:1，且A组分液体硅胶后添加。从而可使得所述液态硅橡胶涂层的粘度达到1000~1000000mPas，适用期达到30min~7days，交联15s~ 48h，肖氏硬度< 0~-90°，耐热性能大于250°C。
本发明通过加入特定组分的耐火云母带层2，可达到膨胀系数小、介电强度大、电阻率高和介电常数均匀的效果，同时具有优良的耐高温性能和耐燃烧性能。
本发明通过采用特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层、耐火云母带及玻璃纤维编织涂敷层等耐高温材质，可使电缆满足长期在200℃高温下工作的要求，比常规的105℃耐温等级的电缆耐温更高；通过无氧超细铜丝的多单元小节距的结构设计和交叉正规绞合的工艺成型技术使电缆的绝缘外径减少，弯曲半径变小。通过采用导体外层绕包云母带，绝缘外层玻璃纤维编织涂敷设计方案使得电缆在350℃以上的高温长时间作用或在600℃明火火焰15秒左右短时间烧蚀下，导体表面的玻纤起到隔火的作用，并且用耐火云母带进行了二次隔离，保证了电缆信号及电流在导体内部传输的稳定性与持续性，满足了产品应用的诸多技术要求。本发明可满足长期在200℃高温下工作的要求，提高了电缆的耐火性能、耐温性能、弯曲性能和运行安全性，满足了产品应用的诸多技术要求。
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 (7)

1.一种耐火耐高温超柔软硅胶风能电缆，其特征在于：
包括中心导体、耐火云母带层、特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层、玻璃纤维编织涂敷层；
所述中心导体为多单元小节距的结构设计和交叉正规绞合的退火裸铜导体或者镀锡铜导体；
所述中心导体的表面通过两层所述耐火云母带层交叉绕包包覆，外层的耐火云母带层的外周紧密包覆有所述特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层，该特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层的外周则紧密地编织涂覆有所述的玻璃纤维编织涂敷层；
其中，所述特种耐高温高抗撕硅橡胶绝缘层由特种耐高温高抗撕硅橡胶制成；所述特种耐高温高抗撕硅橡胶的原料包括以下重量份的组分：
甲基乙烯基硅橡胶 50~60份；
乙烯基硅油 4~6份；
苯乙烯基甲基硅橡胶 6~10份；
阻燃剂 3.5~7份；
防火剂 1.5~4份；
白炭黑 1.5~3份；
填充剂 6~8份；
所述玻璃纤维编织涂敷层由玻璃纤维编织物层的表面涂敷液态硅橡胶涂层构成；
所述玻璃纤维编织物层由0.1~0.14mm的玻璃纤维丝编织而成，编织密度为80~85%，编织角度为45±5°；
所述液态硅橡胶涂层的原料包括A组份液体硅胶和B组份液体硅胶，其中A组份液体硅胶包括以下重量份的组分：
甲基乙烯基硅油 100份；
白炭黑 10~70份；
硅氮烷 0.2~7份；
铂金催化剂 0.38~0.42份；
环己炔醇 0.38~0.42份；
B组份液体硅胶包括以下重量份的组分：
甲基乙烯基硅油 100份；
白炭黑 10~70份；
硅氮烷 0.2~7份；
含氢硅油 0.2~7份；
环己炔醇 0.38~0.42份；
其中，A组分液体硅胶与B组分液体硅胶的添加体积比为1:1，且A组分液体硅胶后添加。
2.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于：
所述特种耐高温高抗撕硅橡胶的原料组分还包括：
硬脂酸锌 2.5~3.5份；
二氧化硅 2.5~3.5份；
硬脂酸锌 2.5~3.5份；
所述填充剂为二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于：
所述特种耐高温高抗撕硅橡胶的原料中添加有铂金硫化剂，该铂金硫化剂的原料包括以下重量份的组分：
甲基硅橡胶1.5~5份；
甲基乙烯基硅橡胶10~30份；
硅烷偶联剂3.5~15份；
铂金络合盐0.000005~0.00005份。
4.根据权利要求3所述的电缆，其特征在于：所述铂金硫化剂由A组分铂金硫化剂和B组分铂金硫化剂组成；其中，
所述A组分铂金硫化剂包括以下重量份的组分：
铂金络合盐0.000005~0.00005份；
甲基硅橡胶0.5~5份；
甲基乙烯基硅橡胶5~10份；
其余填充剂10~20份；
所述B组分铂金硫化剂包括以下重量份的组分：
甲基乙烯基硅橡胶5~23份；
硅烷偶联剂3.5~15份；
其余填充剂5~15份；
并且，A组分铂金硫化剂的添加比为特种耐高温硅橡胶原料重量的0.3%~2%，B组分铂金硫化剂的添加比为特种耐高温硅橡胶原料重量的0.6%~3.5%。
5.根据权利要求4所述的电缆，其特征在于：所述A组分铂金硫化剂的组分还包括：
二氧化硅1~2.5份；
硬脂酸锌0.5~2份；
所述A组分铂金硫化剂的所述填充剂为所述二氧化硅；
所述B组分铂金硫化剂的组分还包括：
甲基硅橡胶2.5~8份；
所述B组分铂金硫化剂的所述填充剂为所述甲基硅橡胶。
6.根据权利要求4所述的电缆，其特征在于：所述A组分铂金硫化剂和所述B组分铂金硫化剂添加顺序为：
先在所述特种耐高温硅橡胶的原料中加入所述B组分铂金硫化剂，在炼胶机中混炼4~5分钟，待充分混匀后再加入所述A组分铂金硫化剂，并继续混炼至少1分钟；
在整个添加过程中，所述炼胶机的滚筒内温度保持在5~40℃。
7.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于：所述特种耐高温高抗撕硅橡胶的原料组分还包括：
脱模剂 3~5份；
除霜剂 3~5份；
色膏 2~3份。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112331395A (zh) * 2020-10-27 2021-02-05 江苏亨通电力电缆有限公司 一种电机引接电缆及其制备方法和应用
CN115458871A (zh) * 2022-10-12 2022-12-09 东莞市朗晟材料科技有限公司 一种新型防火耐高温绝缘的电池高压连接件及制作工艺

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