CN113161051B - 一种风力发电用组合式耐扭曲电缆及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风力发电用组合式耐扭曲电缆及其制造方法，包括与发电机连接的耐扭段和与配电柜连接传输段，所述耐扭段包括耐扭段导体，耐扭段导体的外侧挤包有耐扭段绝缘层，在耐扭段绝缘层的外侧挤包有耐扭段护套层，所述传输段包括传输段导体，传输段导体的外侧挤包有传输段绝缘层，在传输段绝缘层的外侧挤包有传输段护套层，所述耐扭段导体和传输段导体通过过渡中间接头进行压接连接，所述过渡中间接头的外侧通过模压或注塑有用以将耐扭段和传输段连接成整体的保护层。本发明解决了现有技术的风力发电机用的电缆重量重、成本高，母线排占用空间大、易脱落的问题。

Description

一种风力发电用组合式耐扭曲电缆及其制造方法
技术领域
本发明涉及电缆生产领域，具体涉及一种风力发电用组合式耐扭曲电缆及其制造方法。
背景技术
全球经济的发展和人口增长的对能源的需求越来越大，但是煤炭石油等传统能源却在日益枯竭，人类要可持续发展，就迫切发展清洁可再生的新能源。中国幅员辽阔，风能资源丰富，风能造价相对低廉，因此成了中国及至全世界争相发展的新能源的首选。风力发电机是风力发电的核心部件，电缆则是风力发电机的“血管”和“神经”，在风力发电机中起着非常重要的作用。由于风力发电机机舱需要跟随风向转动方向，所以机舱发电机到机筒“马鞍”部位的连接电缆需要承受反复的扭转，满足这一要求的电缆，常被称为耐扭曲电缆。
目前，风力发电机用耐扭曲电缆主要由导体、绝缘层及外套层组成，其中导体为多根绞合软铜线或多根绞合镀锡软铜线，绝缘层及外套层材料由橡胶材料或弹性体材料制成，电缆通常要从风力发电机机舱通过机筒延伸到底部的电气柜。由于铜芯电缆的重量重，需要对发电机的机筒进行加强设计，不但造成成本的增加，而且造成资源的浪费，另外，铜材价格高，也导致风力发电机的成本增加。
在欧美一些国家，有部分风力发电设备厂商则采用从发电机到机筒“马鞍”部位连接电缆采用耐扭曲电缆，而在“马鞍”部位以下采用铝母线排来进行电力传输。缺点是铝母线排占用空间大，母线排采用插接安装方式，在长期震动运行环境下，容易脱落，造成运行安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种风力发电用组合式耐扭曲电缆及其制造方法，解决现有技术的风力发电机用的电缆重量重、成本高，母线排占用空间大、易脱落的问题。
本发明的技术方案：
一种风力发电用组合式耐扭曲电缆，包括与发电机连接的耐扭段和与配电柜连接传输段，所述耐扭段包括耐扭段导体，耐扭段导体的外侧挤包有耐扭段绝缘层，在耐扭段绝缘层的外侧挤包有耐扭段护套层，所述传输段包括传输段导体，传输段导体的外侧挤包有传输段绝缘层，在传输段绝缘层的外侧挤包有传输段护套层，所述耐扭段导体和传输段导体通过过渡中间接头进行压接连接，所述过渡中间接头的外侧通过模压或注塑有用以将耐扭段和传输段连接成整体的保护层。
所述过渡中间接头与耐扭段连接的一端开设有方便耐扭段导体插入的耐扭段导体插槽，所述过渡中间接头与传输段连接的一端开设有方便传输段导体插入的传输段导体插槽。
所述保护层靠近耐扭段的一端设置有用以将耐扭段的尾端包裹住的耐扭段插槽，所述保护层靠近传输段的一端设置有用以将传输段的头端包裹住的传输段插槽，所述保护层的中间设置有与过渡中间接头形状相适配的接头卡槽。
所述耐扭段导体为多根绞合软铜线或多根绞合镀锡软铜线，耐扭段绝缘层及耐扭段护套层由橡胶材料或弹性体材料制成。
所述传输段导体为多根绞合铝导线或铝合金导线，传输段绝缘层及传输段护套层由塑料、橡胶材料或弹性体材料制成。
一种风力发电用组合式耐扭曲电缆的制造方法，包括以下具体步骤：
将1470根单丝直径为0.4mm的软铜丝或镀锡软铜丝通过束丝和绞合方式制成软铜导体，即为耐扭段导体；
在耐扭段导体上挤包厚度为2.2-2.6mm的耐扭段绝缘层和耐扭段护套层，制成铜芯电缆；
通过多根绞合铝导线或铝合金导线制成铝合金导体，即为传输段导体，并在传输段导体上挤包厚度为2.2-2.6mm的传输段绝缘层和传输段护套层，制成铝合金芯电缆；
分别截取一根长12米的铜芯电缆和一根长88米的铝合金芯电缆，将两根电缆一端分别剥去长5-8cm绝缘层和护套层，露出耐扭段导体和传输段导体；
露出的耐扭段导体插入到铜铝合金过渡中间接头的耐扭段导体插槽内，露出的传输段导体插入到铜铝合金过渡中间接头的传输段导体插槽内，从而将耐扭段导体和传输段导体连接、压接到一起；
在铜铝合金过渡中间接头外先绕包厚度为2.2-2.6mm的橡胶或塑料绝缘，然后通过高温模压工艺或注塑工艺形成保护层。
所述铝合金导体的制备方法为将48根直径为2.55mm铝合金单丝通过绞合紧压成铝合金导体，或者将1根等效截面积为9mm2的圆形铝合金单丝和33根等效截面积为7mm2的T型铝合金单丝绞合成异型单丝圆形紧压铝合金导体，铝合金单丝的牌号为8030。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：首先，采用本发明的组合式耐扭曲电缆代替原来铜芯电缆，每千米电缆的重量可降低40-60%，大大减少发电机机筒的设计承重，同时，电缆的成本也可降低50-70%左右；其次，与铝母线排相比，本发明的组合式耐扭曲电缆，由于外层均有绝缘层和护套层保护，安装敷设可以非常紧凑，节约安装空间；再次，电缆采用过渡中间接头安全连接后，绝缘和护套采用模压或注塑成连接体，安全可靠。组合式耐扭曲电缆既能降低风力发电工综合造价电缆，又能保障风力发电机的安全、可靠运行。
附图说明
图1为风力发电用组合式耐扭曲电缆结构示意图。
图2为风力发电用组合式耐扭曲电缆耐扭段横截面结构示意图。
图3为风力发电用组合式耐扭曲电缆传输段电缆横截面结构示意图。
图4为风力发电用组合式耐扭曲电缆过渡中间接头结构示意图。
图5为风力发电用组合式耐扭曲电缆保护层结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。
请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：
一种风力发电用组合式耐扭曲电缆，包括与发电机连接的耐扭段和与配电柜连接传输段，所述耐扭段包括耐扭段导体1，耐扭段导体1的外侧挤包有耐扭段绝缘层2，在耐扭段绝缘层2的外侧挤包有耐扭段护套层3，所述传输段包括传输段导体4，传输段导体4的外侧挤包有传输段绝缘层5，在传输段绝缘层5的外侧挤包有传输段护套层6，所述耐扭段导体1和传输段导体4通过过渡中间接头7进行压接连接，所述过渡中间接头7的外侧通过模压或注塑有用以将耐扭段和传输段连接成整体的保护层8。
请参阅图4，所述过渡中间接头7与耐扭段连接的一端开设有方便耐扭段导体1插入的耐扭段导体插槽71，所述过渡中间接头7与传输段连接的一端开设有方便传输段导体4插入的传输段导体插槽72。
请参阅图5，所述保护层8靠近耐扭段的一端设置有用以将耐扭段的尾端包裹住的耐扭段插槽80，所述保护层8靠近传输段的一端设置有用以将传输段的头端包裹住的传输段插槽81，所述保护层8的中间设置有与过渡中间接头7形状相适配的接头卡槽82。
所述耐扭段导体1为多根绞合软铜线或多根绞合镀锡软铜线，耐扭段绝缘层2及耐扭段护套层3由橡胶材料或弹性体材料制成。
所述传输段导体4为多根绞合铝导线或铝合金导线，传输段绝缘层5及传输段护套层6由塑料、橡胶材料或弹性体材料制成。
一种风力发电用组合式耐扭曲电缆的制造方法，包括以下具体步骤：
将1470根单丝直径为0.4mm的软铜丝或镀锡软铜丝通过束丝和绞合方式制成软铜导体，即为耐扭段导体1；
在耐扭段导体1上挤包厚度为2.2-2.6mm的耐扭段绝缘层2和耐扭段护套层3，制成铜芯电缆；
通过多根绞合铝导线或铝合金导线制成铝合金导体，即为传输段导体4，并在传输段导体4上挤包厚度为2.2-2.6mm的传输段绝缘层5和传输段护套层6，制成铝合金芯电缆；
分别截取一根长12米的铜芯电缆和一根长88米的铝合金芯电缆，将两根电缆一端分别剥去长5-8cm绝缘层和护套层，露出耐扭段导体1和传输段导体4；
露出的耐扭段导体1插入到铜铝合金过渡中间接头7的耐扭段导体插槽71内，露出的传输段导体4插入到铜铝合金过渡中间接头7的传输段导体插槽72内，从而将耐扭段导体1和传输段导体4连接、压接到一起；
在铜铝合金过渡中间接头7外先绕包厚度为2.2-2.6mm的橡胶或塑料绝缘，然后通过高温模压工艺或注塑工艺形成保护层8。
所述铝合金导体的制备方法为将48根直径为2.55mm铝合金单丝通过绞合紧压成铝合金导体，或者将1根等效截面积为9mm2的圆形铝合金单丝和33根等效截面积为7mm2的T型铝合金单丝绞合成异型单丝圆形紧压铝合金导体，铝合金单丝的牌号为8030。
实施例1
将1470根单丝直径为0.4mm的软铜丝通过束丝和绞合方式制成软铜耐扭段导体1，并在软铜耐扭段导体1上挤包厚度为2.2-2.6mm的橡胶耐扭段绝缘层2和橡胶耐扭段护套层3，制成铜芯电缆。将48根直径为2.55mm铝合金丝（牌号8030）通过绞合紧压成铝合金传输段导体4，并在铝合金传输段导体4上挤包厚度为2.2-2.6mm的橡胶传输段绝缘层5和橡胶传输段护套层6，制成铝合金芯电缆。分别截取一根长约12米的铜芯电缆和一根长约88米的铝合金芯电缆，将两根电缆一端分别剥去长5-8cm绝缘层和护套层，露出软铜耐扭段导体1和铝合金传输段导体4，然后用铜铝合金过渡中间接头7将软铜耐扭段导体1和铝合金传输段导体4连接、压接到一起，在中铜铝合金过渡中间接头外先用类似绝缘层的橡胶条绕包厚度为2.2-2.6mm的橡胶绝缘，然后通过高温模压工艺形成模压橡胶保护层8。
经检查本实施例制备的组合式耐扭曲电缆，产品直流电阻为0.105Ω/km,常温下耐扭转次数2500次。
实施例2
将1470根单丝直径为0.4mm的镀锡软铜丝通过束丝和绞合方式制成镀锡软铜耐扭段导体1，并在镀锡软铜耐扭段导体1上挤包厚度为2.2-2.6mm的橡胶耐扭段绝缘层2和橡胶耐扭段护套层3，制成镀锡铜芯电缆。将48根直径为2.55mm铝合金丝（牌号8030）通过绞合紧压成铝合金传输段导体4，并在铝合金传输段导体4上挤包厚度为2.2-2.6mm的橡胶传输段绝缘层5和橡胶传输段护套层6，制成铝合金芯电缆。分别截取一根长约12米的镀锡铜芯电缆和一根长约88米的铝合金芯电缆，将两根电缆一端分别剥去长5-8cm绝缘层和护套层，露出镀锡软铜耐扭段导体1和铝合金输段导体4，然后用铜铝合金过渡中间接头7将镀锡软铜耐扭段导体1和铝合金输段导体4连接、压接到一起，在中铜铝合金过渡中间接头外先用类似绝缘层的橡胶条绕包厚度为2.2-2.6mm的橡胶绝缘，然后通过高温模压工艺形成模压橡胶保护层8。
经检查本实施例制备的组合式耐扭曲电缆，产品直流电阻为0.106Ω/km,常温下耐扭转次数2600次。
实施例3
将1470根单丝直径为0.4mm的软铜丝通过束丝和绞合方式制成软铜耐扭段导体1，并在软铜耐扭段导体1上挤包厚度为2.2-2.6mm的橡胶耐扭段绝缘层2和橡胶耐扭段护套层3，制成铜芯电缆。将1根等效截面积为9mm2的圆形铝合金单丝和33根等效截面积为7mm2的T型铝合金单丝绞合成异型单丝圆形紧压铝合金传输段导体4，所用单丝牌号均为8030。在铝合金传输段导体4上挤包厚度为2.2-2.6mm的橡胶传输段绝缘层5和橡胶传输段护套层6，制成铝合金芯电缆。分别截取一根长约12米的铜芯电缆和一根长约88米的铝合金芯电缆，将两根电缆一端分别剥去长5-8cm绝缘层和护套层，露出软铜耐扭段导体1和铝合金传输段导体4，然后用铜铝合金过渡中间接头7将软铜耐扭段导体1和铝合金传输段导体4连接、压接到一起，在中铜铝合金过渡中间接头外先用类似绝缘层的橡胶条绕包厚度为2.2-2.6mm的橡胶绝缘，然后通过高温模压工艺形成模压橡胶保护层8。
经检查本实施例制备的组合式耐扭曲电缆，产品直流电阻为0.100Ω/km,常温下耐扭转次数2500次。
实施例4
将1470根单丝直径为0.4mm的软铜丝通过束丝和绞合方式制成软铜耐扭段导体1，并在软铜耐扭段导体1上挤包厚度为2.2-2.6mm的橡胶耐扭段绝缘层2和橡胶耐扭段护套层3，制成铜芯电缆。将1根等效截面积为9mm2的圆形铝合金单丝和33根等效截面积为7mm2的T型铝合金单丝绞合成异型单丝圆形紧压铝合金传输段导体4，所用单丝牌号均为8030。在铝合金传输段导体4上挤包厚度为2.2-2.6mm的塑料传输段绝缘层5和塑料传输段护套层6，制成铝合金芯电缆。分别截取一根长约12米的铜芯电缆和一根长约88米的铝合金芯电缆，将两根电缆一端分别剥去长5-8cm绝缘层和护套层，露出软铜耐扭段导体1和铝合金传输段导体4，然后用铜铝合金过渡中间接头7将软铜耐扭段导体1和铝合金传输段导体4连接、压接到一起，在中铜铝合金过渡中间接头外先用类似护套层的塑料材料，通过注塑工艺形成注塑塑料保护层8。
经检查本实施例制备的组合式耐扭曲电缆，产品直流电阻为0.100Ω/km,常温下耐扭转次数2500次。
实施例5
将1470根单丝直径为0.4mm的镀锡软铜丝通过束丝和绞合方式制成镀锡软铜耐扭段导体1，并在镀锡软铜耐扭段导体1上挤包厚度为2.2-2.6mm的橡胶耐扭段绝缘层2和TPE弹性体耐扭段护套层3，制成镀锡铜芯电缆。将1根等效截面积为9mm2的圆形铝合金单丝和33根等效截面积为7mm2的T型铝合金单丝绞合成异型单丝圆形紧压铝合金传输段导体4，所用单丝牌号均为8030。在铝合金传输段导体4上挤包厚度为2.2-2.6mm的塑料传输段绝缘层5和塑料传输段护套层6，制成铝合金芯电缆。分别截取一根长约12米的铜芯电缆和一根长约88米的铝合金芯电缆，将两根电缆一端分别剥去长5-8cm绝缘层和护套层，露出镀锡软铜耐扭段导体1和铝合金传输段导体4，然后用铜铝合金过渡中间接头7将镀锡软铜耐扭段导体1和铝合金传输段导体4连接、压接到一起，在中铜铝合金过渡中间接头外先用类似护套层的塑料材料，通过注塑工艺形成注塑塑料保护层8。
经检查本实施例制备的组合式耐扭曲电缆，产品直流电阻为0.106Ω/km,常温下耐扭转次数2800次。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种风力发电用组合式耐扭曲电缆，其特征在于，包括与发电机连接的耐扭段和与配电柜连接传输段，所述耐扭段包括耐扭段导体（1），耐扭段导体（1）的外侧挤包有耐扭段绝缘层（2），在耐扭段绝缘层（2）的外侧挤包有耐扭段护套层（3），所述传输段包括传输段导体（4），传输段导体（4）的外侧挤包有传输段绝缘层（5），在传输段绝缘层（5）的外侧挤包有传输段护套层（6），所述耐扭段导体（1）和传输段导体（4）通过过渡中间接头（7）进行压接连接，所述过渡中间接头（7）的外侧通过模压或注塑有用以将耐扭段和传输段连接成整体的保护层（8）；
所述过渡中间接头（7）与耐扭段连接的一端开设有方便耐扭段导体（1）插入的耐扭段导体插槽（71），所述过渡中间接头（7）与传输段连接的一端开设有方便传输段导体（4）插入的传输段导体插槽（72）；
所述保护层（8）靠近耐扭段的一端设置有用以将耐扭段的尾端包裹住的耐扭段插槽（80），所述保护层（8）靠近传输段的一端设置有用以将传输段的头端包裹住的传输段插槽（81），所述保护层（8）的中间设置有与过渡中间接头（7）形状相适配的接头卡槽（82）。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电用组合式耐扭曲电缆，其特征在于，所述耐扭段导体（1）为多根绞合软铜线或多根绞合镀锡软铜线，耐扭段绝缘层（2）及耐扭段护套层（3）由橡胶材料或弹性体材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电用组合式耐扭曲电缆，其特征在于，所述传输段导体（4）为多根绞合铝导线或铝合金导线，传输段绝缘层（5）及传输段护套层（6）由塑料、橡胶材料或弹性体材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种风力发电用组合式耐扭曲电缆，其特征在于，所述过渡中间接头（7）为铜铝合金过渡中间接头。
5.一种风力发电用组合式耐扭曲电缆的制造方法，用以制造如权利要求1-4任一所述的风力发电用组合式耐扭曲电缆，其特征在于，包括以下具体步骤：
将1470根单丝直径为0.4mm的软铜丝或镀锡软铜丝通过束丝和绞合方式制成软铜导体，即为耐扭段导体（1）；
在耐扭段导体（1）上挤包厚度为2.2-2.6mm的耐扭段绝缘层（2）和耐扭段护套层（3），制成铜芯电缆；
通过多根绞合铝导线或铝合金导线制成铝合金导体，即为传输段导体（4），并在传输段导体（4）上挤包厚度为2.2-2.6mm的传输段绝缘层（5）和传输段护套层（6），制成铝合金芯电缆；
分别截取一根长12米的铜芯电缆和一根长88米的铝合金芯电缆，将两根电缆一端分别剥去长5-8cm绝缘层和护套层，露出耐扭段导体（1）和传输段导体（4）；
露出的耐扭段导体（1）插入到铜铝合金过渡中间接头（7）的耐扭段导体插槽（71）内，露出的传输段导体（4）插入到铜铝合金过渡中间接头（7）的传输段导体插槽（72）内，从而将耐扭段导体（1）和传输段导体（4）连接、压接到一起；
在铜铝合金过渡中间接头（7）外先绕包厚度为2.2-2.6mm的橡胶或塑料绝缘，然后通过高温模压工艺或注塑工艺形成保护层（8）。
6.根据权利要求5所述的一种风力发电用组合式耐扭曲电缆的制造方法，其特征在于，所述铝合金导体的制备方法为将48根直径为2.55mm铝合金单丝通过绞合紧压成铝合金导体，或者将1根等效截面积为9mm2的圆形铝合金单丝和33根等效截面积为7mm2的T型铝合金单丝绞合成异型单丝圆形紧压铝合金导体，铝合金单丝的牌号为8030。
7.根据权利要求5所述的一种风力发电用组合式耐扭曲电缆的制造方法，其特征在于，所述耐扭段绝缘层（2）为橡胶材料，耐扭段护套层（3）为橡胶材料或TPE弹性体材料，所述传输段绝缘层（5）和传输段护套层（6）为橡胶材料或塑料材料。
8.根据权利要求5所述的一种风力发电用组合式耐扭曲电缆的制造方法，其特征在于，所述保护层（8）为橡胶材料或塑料材料。
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