CN111863307A - 风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，该软电缆包括铝合金导体，铝合金导体采用若干铝合金单丝绞制而成，若干铝合金单丝之间填充有绝缘硅橡胶；在铝合金导体外包覆有半导电屏蔽带，在半导电屏蔽带外包覆有热塑性弹性体绝缘层，在热塑性弹性体绝缘层外包覆有阻燃护套层。该软电缆具有较好的柔韧性、阻燃性、耐候性，其抗蠕变能力优良；电缆芯包覆材料可以有效保护导体、抑制形变，降低线路传输损耗的同时，延展性也有了一定程度的提高，与风力叶片的结合性能得到了较好的改善。

Description

风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆及其制作方法
技术领域
本发明涉及风电电缆技术领域，特别是一种风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，还涉及上述风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆的制作方法。
背景技术
近年来，我国风电技术从最开始的依赖欧洲风电技术输出，到通过技术吸收、消化，进而实现技术突破、自主研发，使我国诸多本土风电企业强势崛起，实现行业规模化发展。现如今，我国风电技术全球领先，已经具备多元化输出的能力。
2018年5月能源局发布《关于2018年度风电建设管理有关要求的通知》，结束标杆电价时代。竞价配置旨在去除非技术成本、加速平价进程，同时减少财政补贴压力。根据政策要求，补贴需求小、项目质量高、设备先进、消纳良好的项目将更加具备竞争力，优先纳入年度建设规模。风电产业已经长大，在去除不合理的非技术性成本情况下，风电整体上已经具备了与火电等传统能源竞争的能力。
从去年的“风能的数字化时代”，到今年的“迎接平价新时代，拓展发展新空间”，不难感受到新政对于指标及补贴规模的收紧，风电补贴退坡路径已经明确，风电行业若想继续可持续发展必须要去补贴，降成本，提效率，而技术的创新是制约成本的重要因素。
目前，风电叶片内避雷系统的电缆，采用的是以铜导体为主的结构设计，相较于传统铝电缆，其成本相对较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种比较稳定、可靠、安全的的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供了上述风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆的制作方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，该软电缆包括铝合金导体，铝合金导体采用若干铝合金单丝绞制而成，若干铝合金单丝之间填充有绝缘硅橡胶；在铝合金导体外包覆有半导电屏蔽带，在半导电屏蔽带外包覆有热塑性弹性体绝缘层，在热塑性弹性体绝缘层外包覆有阻燃护套层。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，所述铝合金导体采用12根铝合金单丝制成，其中4根铝合金单丝环形排列，剩余8根铝合金单丝沿着前4根铝合金单丝的周向均匀分布。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，所述铝合金单丝为采用8030铝合金杆拉制而成的梯形铝合金单丝结构。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，所述半导电屏蔽带的厚度不小于0.1mm，相邻两层半导电屏蔽带的搭接宽度为半导电屏蔽带宽度的1/3~1/2。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，所述半导电屏蔽带采用绕包形式包覆在铝合金导体的外侧、且半导电屏蔽带的绕包方向与铝合金导体外层铝合金单丝的绞合方向相反。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，所述热塑性弹性体绝缘层采用热塑性弹性体挤塑而成。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，所述阻燃护套层采用聚氯乙烯材料挤塑而成、并采用双层共挤的挤塑方式包覆在热塑性弹性体绝缘层的外侧。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，一种风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆的制作方法，其步骤如下：
（1）拉制铝合金导体的梯形铝合金单丝，进行时效处理；
（2）准备绝缘硅橡胶；
（3）采用4+8的绞合形式将梯形铝合金单丝绞制铝合金导体，同时利用工装在铝合金导体绞合时填充入间隙，并即刻加温固化；
（4）在铝合金导体成型后，进行半导电屏蔽带的绕包工艺，半导电屏蔽带的绕包方向与铝合金导体外层单丝绞合方向相反；
（5）在半导电屏蔽带绕包结束后，通过双层共挤的挤塑方式，将塑性弹性体绝缘层挤包在半导电屏蔽带外侧，最后将阻燃护套层挤包在塑性弹性体绝缘层的外侧。
与现有技术相比，本发明采用特殊组分的铝合金导体，能够提升铝合金导体的蠕变性能，保证电缆长期使用的安全性、稳定性；通过填充的耐高温耐腐蚀绝缘硅橡胶可以有效减少接闪过程中间隙放电的现象，通过包覆半导电屏蔽带可以有效降低电缆金属尖端、间隙的电磁效应，保证了避雷系统接闪后，雷电疏流的稳定性、安全性；通过设置阻燃、耐压热塑性弹性体绝缘层，既可以降低电缆接闪后打火的现象，还可以保证接闪时绝缘层对电缆、对叶片壳体的保护效果，也能有效杜绝铝合金导体弯折后发生不可逆变形，避免电缆单丝间，形成空隙；通过设置阻燃护套层，在该电缆承受外力时，通过护套层的缓冲，在一定程度上减缓绝缘层、导体间的压力，进而保障避雷系统在运行过程中的安全、稳定、可靠。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为本发明的另一种结构示意图；
图3为本发明制作方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图，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做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。
参照图1-3，一种风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，包括采用特殊组分、结构的铝合金单丝绞制而成的铝合金导体1，能够提升铝合金导体1的蠕变性能，保证电缆长期使用的安全性、稳定性；铝合金导体1的内部间隙采用耐高温耐腐蚀绝缘硅橡胶2进行填充并固化，可以有效减少接闪过程中间隙放电的现象；铝合金导体1的外侧设置有半导电屏蔽带3，可以有效降低电缆金属尖端、间隙的电磁效应，保证了避雷系统接闪后，雷电疏流的稳定性、安全性；半导电屏蔽带3的外侧包覆阻燃、耐压热塑性弹性体绝缘层4，既可以降低电缆接闪后打火的现象，还可以保证接闪时绝缘层4对电缆、对叶片壳体的保护效果，也能有效杜绝铝合金导体1弯折后发生不可逆变形，避免电缆单丝间，形成空隙；阻燃、耐压热塑性弹性体绝缘层4外侧包覆阻燃护套层5，在该电缆承受外力时，通过护套层5的缓冲，在一定程度上减缓绝缘层4、导体间的压力，进而保障避雷系统在运行过程中的安全、稳定、可靠。
所述铝合金导体1采用抗蠕变性能优良的牌号8030铝合金铝杆拉制梯形铝合金单丝，进行特殊时效工艺改良单丝性能伸长率、机械强度；铝合金导体1采用梯形铝合金单丝结构、4+8的绞合形式绞制而成，且在线利用工装进行耐高温耐腐蚀绝缘硅橡胶2的填充并加温固化；12根铝合金单丝绞合制成圆柱状的铝合金导体1。
所述半导电屏蔽带3厚度不小于0.1mm，采用绕包形式包覆在铝合金导体1外侧，相邻两层半导电屏蔽带3的搭接宽度需要控制在半导电屏蔽带3宽度的1/3~1/2，且绕包方向与铝合金导体1外层单丝绞合方向相反。
所述阻燃、耐压热塑性弹性体绝缘层4采用阻燃、耐压的热塑性弹性体进行绝缘层4的挤塑，包覆在半导电屏蔽带3外侧。
所述阻燃护套层5采用阻燃的聚氯乙烯材料进行护套层5的挤塑，采用双层共挤包覆在阻燃、耐压热塑性弹性体绝缘层4的外侧。
一种风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆的制作方法，包括以下步骤：
1、采用抗蠕变性能优良的牌号8030铝合金铝杆拉制铝合金导体1的梯形铝合金单丝，进行特殊时效工艺改良单丝性能伸长率、机械强度；
2、铝合金导体1采用4+8的绞合形式绞制而成；
3、准备耐高温耐腐蚀绝缘硅橡，利用工装在铝合金导体1绞合时填充入间隙并即刻加温固化；
4、在铝合金导体1成型后，进行半导电屏蔽带3的绕包，半导电屏蔽带3厚度不小于0.1mm，采用绕包形式包覆在铝合金导体1外侧，搭接宽度需要控制在半导电屏蔽带3宽度的1/3~1/2，且绕包方向与铝合金导体1外层单丝绞合方向相反；
5、在半导电屏蔽带3绕包结束后，通过双层共挤的挤塑方式，将阻燃、耐压热塑性弹性体绝缘层4挤包在半导电屏蔽带3外侧，将阻燃护套层5挤包在阻燃、耐压热塑性弹性体绝缘层4外侧。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的铝合金绝缘软电缆，其具有较好的柔韧性、阻燃性、耐候性，其抗蠕变能力优良；电缆芯包覆材料可以有效保护导体、抑制形变，降低线路传输损耗的同时，延展性也有了一定程度的提高，与风力叶片的结合性能得到了较好的改善；
2、本发明提供的铝合金绝缘软电缆的制作方法，其成本仅为铜芯电缆的1/2左右，制作工艺完善、便捷，不仅制得的电缆结构安全、可靠、稳定，而且能有效完成接闪并疏流，降低叶片内部损伤的风险，进而提供高效、稳定、避雷安全性能好的避雷系统。

Claims (8)

1.一种风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，其特征在于：该软电缆包括铝合金导体，铝合金导体采用若干铝合金单丝绞制而成，若干铝合金单丝之间填充有绝缘硅橡胶；在铝合金导体外包覆有半导电屏蔽带，在半导电屏蔽带外包覆有热塑性弹性体绝缘层，在热塑性弹性体绝缘层外包覆有阻燃护套层。
2.根据权利要求1所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，其特征在于：所述铝合金导体采用12根铝合金单丝制成，其中4根铝合金单丝环形排列，剩余8根铝合金单丝沿着前4根铝合金单丝的周向均匀分布。
3.根据权利要求1所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，其特征在于：所述铝合金单丝为采用8030铝合金杆拉制而成的梯形铝合金单丝结构。
4.根据权利要求1所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，其特征在于：所述半导电屏蔽带的厚度不小于0.1mm，相邻两层半导电屏蔽带的搭接宽度为半导电屏蔽带宽度的1/3~1/2。
5.根据权利要求1或4所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，其特征在于：所述半导电屏蔽带采用绕包形式包覆在铝合金导体的外侧、且半导电屏蔽带的绕包方向与铝合金导体外层铝合金单丝的绞合方向相反。
6.根据权利要求1所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，其特征在于：所述热塑性弹性体绝缘层采用热塑性弹性体挤塑而成。
7.根据权利要求1所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，其特征在于：所述阻燃护套层采用聚氯乙烯材料挤塑而成、并采用双层共挤的挤塑方式包覆在热塑性弹性体绝缘层的外侧。
8.一种风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆的制作方法，其特征在于：该方法用于制作权利要求1-7任意一项所述的风电叶片内避雷系统的铝合金绝缘软电缆，其步骤如下：
（1）拉制铝合金导体的梯形铝合金单丝，进行时效处理；
（2）准备绝缘硅橡胶；
（3）采用4+8的绞合形式将梯形铝合金单丝绞制铝合金导体，同时利用工装在铝合金导体绞合时填充入间隙，并即刻加温固化；
（4）在铝合金导体成型后，进行半导电屏蔽带的绕包工艺，半导电屏蔽带的绕包方向与铝合金导体外层单丝绞合方向相反；
（5）在半导电屏蔽带绕包结束后，通过双层共挤的挤塑方式，将塑性弹性体绝缘层挤包在半导电屏蔽带外侧，最后将阻燃护套层挤包在塑性弹性体绝缘层的外侧。
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