CN114864141A - 一种铝合金导体及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铝合金导体及其制备方法和应用。所述铝合金导体包括1个中心单元和6个外围单元；所述中心单元位于外围单元的中心；所述中心单元和外围单元各自独立地包括7根铝合金股线；所述中心单元的铝合金股线包括铝合金单丝与纤维丝；所述外围单元的铝合金股线包括铝合金单丝。所述铝合金导体的制备方法包括：将1个中心单元与6个外围单元进行绞合，得到所述铝合金导体。本发明通过采用特定配比的铝合金单丝和纤维丝复配，以及通过对铝合金导体结构进行设计，使得包括所述铝合金导体的电缆能在‑40～90℃使用，‑40℃也具有优异的耐扭曲性能，无裂纹、无断丝且拉伸强度及抗撕裂强度高，适用于海上风力发电。

Description

一种铝合金导体及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种铝合金导体及其制备方法和应用。
背景技术
风能是一种清洁的可再生绿色能源，而风力发电是目前可再生能源中技术发展最快、最成熟、最具大规模开发和商业化前景的发电方式，对实现可持续发展有着重要的推动作用。但是，随着风力发电的地域不断扩大，包括漠北、戈壁等寒冷地带，海上、海岛等高温、高湿以及有盐雾的地域，因此对风力发电用电缆的性能提出了更高的要求。
例如CN102360576A公开了一种铜合金电缆，包括下述重量百分比的元素：Cr0.28-0.56％，Zr 0.14-0.20％，Si 0.03-0.07％，Mg 0.012-0.021％，Ti 0.3-1.0％，Zn1.8-2.6％，余量为铜及不可避免的杂质。所述铜合金电缆能够兼顾导电率和机械性能；但是，低温下耐扭转性能差，不适用于更严苛的环境。
CN206388523U公开了一种乙丙橡胶绝缘氯化聚乙烯护套用风力发电用耐扭曲软电缆，缆芯包括多根导线和多个弹性体，多根导线正规绞合，多个弹性体围绕全部导线外周布置，每个弹性体位于任意相邻两根导线之间远离所述缆芯轴线一侧，绕包层的绕包方向与导线的绞合方向相反，内护套包覆在绕包层外周，内外护套之间设有采用金属丝和芳纶纤维编织而成的加强层。所述电缆提高了对导线的保护效果和耐弯曲性能。但是，所述电缆的耐扭曲性能有待进一步提高。
CN201607989U公开了一种风力发电环保型软电力电缆，包括由外到内设置的外护层、绝缘层和同心芯缆，所述同心芯缆由导体和包带层组成，所述导体由多根软铜线绞合而成，所述包带层由非吸湿材料组成；所述绝缘层由免硫化乙丙橡胶绝缘弹性复合物组成；所述外护层由高强度耐磨免硫化乙丙橡胶弹性复合物组成。所述电缆具有耐扭曲、耐寒、耐盐雾等优点，但是选用铜合金丝成本高，采用铝合金代替铜合金是电缆发展的必然趋势。
因此，开发一种耐扭曲性能好、机械性能优异、阻燃性好、耐盐雾、耐霉菌、适合低高温使用的铝合金电缆，是本领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种铝合金导体及其制备方法和应用。所述铝合金导体通过特定配比的铝合金单丝与纤维丝形成特定的结构，使得包括所述铝合金导体的电缆具有优异的耐扭曲性能、硬度低，拉伸强度以及抗撕裂强度高，低温和高温下都能使用，且低温下也具有优异的耐扭曲性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种铝合金导体，所述铝合金导体包括1个中心单元和6个外围单元；所述中心单元位于外围单元的中心；所述中心单元和外围单元各自独立地包括7根铝合金股线；所述中心单元的铝合金股线包括铝合金单丝与纤维丝；所述外围单元的铝合金股线包括铝合金单丝。
本发明中，通过在铝合金导体中加入纤维丝，以及通过对铝合金导体结构设计优化，减小铝合金单丝在电缆扭转过程中的水平和垂直受力，有效改善扭转过程中铝合金单丝易断裂的现象；使得包括所述铝合金导体的电缆具有优异的耐扭曲性能、硬度低，拉伸强度以及抗撕裂强度高，低温下也具有优异的抗扭曲性能。
优选地，所述铝合金导体的节径比倍数为10～14倍，例如可以为10.2倍、10.4倍、10.6倍、10.8倍、11倍、11.2倍、11.4倍、11.6倍、11.8倍、12倍、12.2倍、12.4倍、12.6倍、12.8倍、13倍、13.2倍、13.4倍、13.6倍、13.8倍等。
优选地，所述中心单元和外围单元的节径比倍数各自独立地为12～16倍，例如可以为12.4倍、12.8倍、13倍、13.2倍、13.4倍、13.8倍、14倍、14.2倍、14.6倍、14.8倍、15倍、15.2倍、15.4倍、15.6倍、15.8倍等。
优选地，所述中心单元和外围单元的铝合金股线的节径比倍数各自独立地为16～18倍，例如可以为16.2倍、16.4倍、16.8倍、17倍、17.2倍、17.4倍、17.6倍、17.8倍等。
优选地，所述中心单元和外围单元的铝合金股线各自独立地包括30～50根铝合金单丝，例如可以为32根、34根、36根、38根、40根、42根、44根、46根、48根等。
优选地，所述中心单元和外围单元的铝合金单丝包括5类铝合金单丝。
优选地，所述5类铝合金单丝中硅元素的质量百分含量为0.03～0.15％(例如可以为0.05％、0.06％、0.08％、0.1％、0.12％、0.14％等)，铁元素的质量百分含量为0.4～1％(例如可以为0.42％、0.46％、0.48％、0.5％、0.54％、0.58％、0.6％、0.64％、0.68％、0.72％、0.78％、0.82％、0.86％、0.92％、0.98％等)，锌元素的质量百分含量≤0.10％(例如可以为0.02％、0.04％、0.06％、0.08％等)。
优选地，所述中心单元和外围单元的铝合金单丝的直径各自独立地为0.3～0.55mm，例如可以为0.32mm、0.34mm、0.36mm、0.38mm、0.4mm、0.42mm、0.44mm、0.46mm、0.48mm、0.5mm、0.52mm、0.54mm等。
优选地，所述中心单元的铝合金股线包括5～15根纤维丝，例如可以为6根、7根、8根、9根、10根、11根、12根、13根、14根等。
优选地，所述纤维丝的线密度为1000～3300dtex，例如可以为1200dtex、1300dtex、1400dtex、1500dtex、1600dtex、1700dtex、1800dtex、2000dtex、2200dtex、2400dtex、2600dtex、2800dtex、3000dtex、3200dtex等。
本发明中所述纤维丝的线密度小于1000dtex，所述铝合金导体的常低温耐扭曲性能差；大于3300dtex，所述铝合金导体的外径增大，且影响铝合金导体的电阻，增加成本。
优选地，所述纤维丝包括碳纤维丝、玻璃纤维丝、陶瓷纤维丝、涤纶纤维丝或芳纶纤维丝中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明优选的技术方案，所述中心单元的铝合金股线中铝合金单丝与纤维丝的根数之比为(3～5):1，例如可以为3.2:1、3.4:1、3.6:1、3.8:1、4:1、4.2:1、4.4:1、4.6:1、4.8:1等。
本发明中，所述铝合金单丝与纤维丝在特定的配比内，能够使得所述铝合金导体的耐扭曲性能、抗拉伸、抗撕裂强度优异；所述铝合金单丝与纤维丝的根数之比小于3:1，会影响铝合金导体的外径和电阻，且增加成本；大于5:1，所述铝合金导体的常低温耐扭曲性能下降。
第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的铝合金导体的制备方法，所述方法包括：
将1个中心单元与6个外围单元进行绞合，得到所述铝合金导体。
优选地，所述绞合的方法包括复绞。
优选地，得到所述中心单元的方法包括：将7根铝合金股线进行绞合，得到所述中心单元。
优选地，得到所述中心单元进行绞合的方法包括复绞。
优选地，得到所述中心单元的铝合金股线的方法包括：将铝合金单丝与纤维丝进行绞合，得到所述铝合金股线。
优选地，所述铝合金单丝与纤维丝进行绞合的方法包括束绞。
优选地，得到所述外围单元的方法包括：将7根铝合金股线进行绞合，得到所述外围单元。
优选地，得到所述外围单元的铝合金股线的方法包括：将铝合金单丝进行束绞，得到所述外围单元的铝合金股线。
本发明中，所述中心单元和外围单元的绞合方法均采用复绞的方法；所述复绞均采用1+6绞合结构；所述中心单元与外围单元的铝合金股线均采用束绞的绞合方法。
本发明中，对于绞合方向不进行限制，包括左向绞合或右向绞合；束绞与复绞的方向包括同向或反向。
第三方面，本发明提供一种铝合金电缆，所述铝合金电缆由内到外依次包括第一方面所述的铝合金导体、绕包带、绝缘层和护套。
优选地，所述绕包带包括无纺布绕包带。
优选地，所述无纺布绕包带的厚度为0.1～0.2mm，例如可以为0.12mm、0.14mm、0.16mm、0.18mm等。
优选地，所述绝缘层的厚度为2～3mm，例如可以为2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm等。
优选地，所述绝缘层由绝缘材料制备得到。
优选地，以重量份计所述绝缘材料包括45～55份三元乙丙橡胶(例如可以为46份、48份、50份、52份、54份等)、20～30份滑石粉(例如可以为22份、24份、26份、28份)、20～30份改性煅烧高岭土(例如可以为22份、24份、26份、28份等)、3～7份白炭黑(例如可以为4份、5份、6份等)、2～4份纳米氧化锌(例如可以为2.2份、2.6份、3份、3.2份、3.6份、3.8份等)、2～4份微晶蜡(例如可以为2.2份、2.6份、3份、3.2份、3.6份、3.8份等)、2～4份钛白粉(例如可以为2.2份、2.6份、3份、3.2份、3.6份、3.8份等)、0.4～0.7份硬脂酸(例如可以为0.45份、0.5份、0.55份、0.6份、0.65份、0.7份等)、0.7～1份防老剂(例如可以为0.75份、0.8份、0.85份、0.9份、0.95份等)、0.8～1.2份防老增效剂(例如可以为0.85份、0.9份、0.95份、1份、1.1份、1.15份等)、3～7份橡胶石蜡油(例如可以为3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份等)、0.2～0.7份偶联剂(例如可以为0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.65份等)、1～3份硫化剂(例如可以为1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.5份、2.8份等)和1～3份助硫化剂(例如可以为1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.2份、2.5份、2.8份等)。
本发明中，采用特定配方的绝缘材料制备得到的绝缘层，能够进一步提高所述铝合金电缆的耐扭曲性能、机械性能以及电气性能。
本发明中，所述绝缘材料采用如下方法进行制备，所述方法包括如下步骤：
(1)将所述三元乙丙橡胶在105～115℃的密炼机中混炼1～2min，得到混炼后的三元乙丙橡胶；
(2)将步骤(1)得到三元乙丙橡胶与滑石粉、改性煅烧高岭土、白炭黑、纳米氧化锌、微晶蜡、钛白粉、硬脂酸、防老剂、防老增效剂、橡胶石蜡油和偶联剂在105～115℃的密炼机中混炼4～5min，得到混合物；
(3)将步骤(2)得到的混合物与硫化剂、助硫化剂在105～115℃的密炼机中混炼0.5～1.0min，得到混炼胶料；
(4)将步骤(3)得到的混炼胶料在660开炼机上薄通1～2次，并摆胶4～6次后输入滤橡机，经40+60+40目滤橡处理后，在550开炼机上翻胶2～3次后打卷，最后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，得到所述绝缘材料。
优选地，所述护套的厚度为2～4mm，例如可以为2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm等。
优选地，所述护套由护套材料制备得到。
优选地，以重量份计所述护套材料包括45～50份氯化聚乙烯(例如可以为46份、47份、48份、49份等)、8～12份POE(例如可以为9份、10份、11份等)、15～25份改性高岭土(例如可以为16份、17份、18份、20份、22份、24份等)、8～12份白炭黑(例如可以为9份、10份、11份等)、2～3份炭黑(例如可以为2.2份、2.4份、2.6份、2.8份等)、5～10份氧化镁(例如可以为6份、7份、8份、9份等)、3～5份钙锌稳定剂(例如可以为3.2份、3.5份、4份、4.2份、4.5份、4.8份等)、7～10份阻燃剂(例如可以为7.2份、7.6份、7.8份、8份、8.5份、9份、9.5份等)、4～6份防霉剂(例如可以为4.2份、4.5份、4.8份、5份、5.2份、5.5份、5.8份等)、1～3份红丹(例如可以为1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.5份、2.8份等)、3～5份氯化石蜡(例如可以为3.2份、3.4份、3.6份、4份、4.2份、4.5份、4.8份等)、5～7份耐寒增塑剂(例如可以为5.5份、6份、6.5份等)、5～7份三氯乙基磷酸酯(例如可以为5.5、6、6.5份等)、0.3～0.7份防老剂(例如可以为0.4份、0.5份、0.6份等)、0.3～0.7份偶联剂(例如可以为0.4份、0.5份、0.6份等)、1～3份硫化剂(例如可以为1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.5份、2.8份等)和0.5～2份助硫化剂(例如可以为0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.5份、1.8份等)。
本发明中，通过采用特定配方护套材料制备得到的护套，能够使得所述电缆耐低温和高温使用，满足风机在高原、海上、酷热、严寒等不同环境的使用；并且具有良好的耐霉菌性，保证产品长期在海上使用，产品表面不会滋生霉菌，从而影响产品性能及美观；进一步提高电缆的耐扭曲性能和机械性能，防开裂。
本发明中，所述护套材料采用如下方法进行制备，所述方法包括如下步骤：
(1)将所述氯化聚乙烯和POE在105～115℃的密炼机中混炼1～2min，得到混炼料；
(2)将步骤(1)得到的混炼料与改性高岭土、白炭黑、炭黑、氧化镁、钙锌稳定剂、阻燃剂、防霉剂、红丹、氯化石蜡、耐寒增塑剂和三氯乙基磷酸酯、防老剂和偶联剂在105～115℃的密炼机中混炼4～5min，得到混合物；
(3)将步骤(2)得到的混合物与硫化剂、助硫化剂在105～115℃的密炼机中混炼0.5～1.0min，得到混炼胶料；
(4)将步骤(3)得到的混炼胶料在660开炼机上薄通1～2次，并摆胶4～6次后，在550开炼机上翻胶2～3次后打卷，最后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，得到所述护套材料。
第四方面，本发明提供一种根据第三方面所述的铝合金电缆的制备方法，所述制备方法包括：
在铝合金导体外表面包覆绕包带后，挤出绝缘层，随后在绝缘层外表面挤出护套，得到所述铝合金电缆。
优选地，所述挤出的设备包括挤压机。
优选地，所述挤压机加料口的温度为45～55℃，例如可以为46℃、47℃、48℃、49℃、50℃、52℃、54℃等。
优选地，所述挤压机机头的温度为75～85℃，例如可以为76℃、78℃、80℃、82℃、84℃等。
优选地，所述挤压机机身包括连接的一区和二区。
优选地，所述一区的温度为65～75℃，例如可以为66℃、68℃、70℃、72℃、74℃等。
优选地，所述二区的温度为75～85℃，例如可以为76℃、78℃、80℃、82℃、84℃等。
第五方面，本发明提供一种根据第一方面所述的铝合金导体和/或根据第三方面所述的铝合金电缆在风力发电中的应用。
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的铝合金导体，通过采用特定配比的铝合金单丝和纤维丝复配，以及通过对铝合金导体结构进行设计，使得包括所述铝合金导体的电缆能耐常温扭转20000次无裂纹、不扭曲且中心单元无断丝；耐-40℃条件下扭转5000次无裂纹、不扭曲且中心单元无断丝；适用于海上风力发电。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的铝合金导体的结构示意图；
图2为包括本发明实施例1提供的铝合金导体的铝合金电缆的结构示意图；
其中，1-铝合金导体，2-无纺布绕包带，3-绝缘层，4-护套。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明所有实施例和对比例用到的材料如下：
纤维丝：芳纶纤维丝，烟台泰和新材料股份有限公司1670dtex；
钢丝绳：江阴佳华绳索有限公司，直径2.5mm；
铝合金单丝：江苏国嘉导体技术科技有限公司。
实施例1
本实施例提供一种铝合金导体，其结构示意图如图1所示，包括一个中心单元和6个外围单元，所述中心单元位于外围单元的中心；所述中心单元包括7根铝合金股线，所述中心单元的铝合金股线包括40根5类铝合金单丝与10根纤维丝；所述外围单元包括7根铝合金股线，所述外围单元的铝合金股线包括40根5类铝合金单丝；所述5类铝合金单丝的直径为0.51mm，所述纤维丝的线密度为1670dtex；所述铝合金导体的节径比倍数为12倍，所述中心单元和外围单元的节径比倍数分别为14倍，所述中心单元和外围单元的铝合金股线的节径比倍数分别为17倍。
本实施例提供一种所述铝合金导体的制备方法，所述制备方法包括：
将铝合金单丝与纤维丝经左向束绞，得到纤维加强的铝合金股线；将7根所述铝合金股线经右向1+6复绞，得到所述中心单元；将铝合金单丝经左向束绞，得到不含纤维加强的铝合金股线，将7根所述不含纤维加强的铝合金股线经右向1+6复绞，得到外围单元；将所述1个中心单元与6个外围单元经右向1+6复绞，得到所述铝合金导体。
实施例2
本实施例提供一种铝合金导体，包括一个中心单元和6个外围单元，所述中心单元位于外围单元的中心；所述中心单元包括7根铝合金股线，所述中心单元的铝合金股线包括30根5类铝合金单丝与10根纤维丝；所述外围单元包括7根铝合金股线，所述外围单元的铝合金股线包括30根5类铝合金单丝；所述5类铝合金单丝的直径为0.4mm，所述纤维丝的线密度为1200detx；所述铝合金导体的节径比倍数为10倍，所述中心单元和外围单元的节径比倍数为12倍，所述中心单元和外围单元的铝合金股线的节径比倍数分别为16倍。
本实施例提供一种所述铝合金导体的制备方法，所述制备方法方法包括：
将铝合金单丝与纤维丝经右向束绞，得到纤维加强的铝合金股线；将7根所述铝合金股线经左向1+6复绞，得到所述中心单元；将铝合金单丝经右向束绞，得到不含纤维加强的铝合金股线，将7根所述不含纤维加强的铝合金股线经左向1+6复绞，得到外围单元；将所述1个中心单元与6个外围单元经左向1+6复绞，得到所述铝合金导体。
实施例3
本实施例提供一种铝合金导体，包括一个中心单元和6个外围单元，所述中心单元位于外围单元的中心；所述中心单元包括7根铝合金股线，所述中心单元的铝合金股线包括50根5类铝合金单丝与10根纤维丝；所述外围单元包括7根铝合金股线，所述外围单元的铝合金股线包括50根5类铝合金单丝；所述5类铝合金单丝的直径为0.3mm，所述纤维丝的线密度为3200dtex；所述铝合金导体的节径比倍数为14倍，所述中心单元和外围单元的节径比倍数分别为16倍，所述中心单元和外围单元的铝合金股线的节径比倍数分别为18倍。
本实施例提供一种所述铝合金导体的制备方法，所述方法包括：
将铝合金单丝与纤维丝经左向束绞，得到纤维加强的铝合金股线；将7根所述铝合金股线经左向1+6复绞，得到所述中心单元；将铝合金单丝经左向束绞，得到不含纤维加强的铝合金股线，将7根所述不含纤维加强的铝合金股线经左向1+6复绞，得到外围单元；将所述1个中心单元与6个外围单元经左向1+6复绞，得到所述铝合金导体。
实施例4
本实施例提供一种铝合金导体，其与实施例1的区别仅在于，所述中心单元的铝合金股线包括33根5类铝合金单丝和17根纤维丝，其它结构、参数均与实施例1相同。
本实施例提供一种所述铝合金导体的制备方法，具体步骤与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种铝合金导体，其与实施例1的区别仅在于，所述中心单元的铝合金股线包括43根5类铝合金单丝和7根纤维丝，其它结构、参数均与实施例1相同。
本实施例提供一种所述铝合金导体的制备方法，具体步骤与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种铝合金导体，其与实施例1的区别仅在于，所述纤维丝的线密度为800dtex，其它结构、参数均与实施例1相同。
本实施例提供一种所述铝合金导体的制备方法，具体步骤与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种铝合金导体，其与实施例1的区别仅在于，所述纤维丝的直径为3800dtex，其它结构、参数均与实施例1相同。
本实施例提供一种所述铝合金导体的制备方法，具体步骤与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种铝合金导体，其与实施例1的区别仅在于，所述中心单元的铝合金股线中没有纤维丝，其它结构、参数及制备方法均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种铝合金导体，其与实施例1的区别仅在于，所述铝合金导体的制备方法中得到纤维加强的铝合金股线包括：将铝合金单丝进行左向束绞得到铝合金股线，将纤维丝左向绕包于所述铝合金股线表面，得到纤维加强的铝合金股线；其它结构、参数及制备方法均与实施例1相同。
应用例
一种铝合金电缆，所述铝合金电缆由内到外依次包括实施例1～7、对比例1～2提供的铝合金导体、无纺布绕包带、绝缘层和护套。
本发明中，包括实施例1提供的铝合金导体的铝合金电缆的结构示意图如图2所示，由内到外依次包括铝合金导体1、无纺布绕包带2、绝缘层3和护套4。
所述铝合金电缆的制备方法包括：
在铝合金导体表面经左向绕包无纺布绕包带，采用挤压机在无纺布绕包带表面挤出绝缘层，随后在绝缘层表面挤出护套，得到所述铝合金电缆；所述挤压机加料口的温度为50℃，挤压机机头的温度为80℃，挤压机机身一区温度为70℃，二区温度为80℃。
得到所述绝缘层材料的制备方法包括：
(1)将50份三元乙丙橡胶(KEP210，韩国锦湖株式会社)在110℃的密炼机中混炼2min，得到混炼后的三元乙丙橡胶；
(2)将步骤(1)得到三元乙丙橡胶与25份滑石粉(1250目，深圳市联合鑫科技有限公司)、25份改性煅烧高岭土、5份白炭黑、3份纳米氧化锌、3份微晶蜡、3份钛白粉、0.5份硬脂酸、0.85份防老剂RD、1份防老增效剂MB、5份橡胶石蜡油和0.5份偶联剂A-172在110℃的密炼机中混炼5min，得到混合物；
(3)将步骤(2)得到的混合物与2份硫化剂DCP、2份助硫化剂TAIC在110℃的密炼机中混炼1.0min，得到混炼胶料；
(4)将步骤(3)得到的混炼胶料在660开炼机上薄通2次，并摆胶4～6次后输入滤橡机，经40+60+40目滤橡处理后，在550开炼机上翻胶3次后打卷，最后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，得到所述绝缘材料。
得到所述护套材料的制备方法包括：
(1)将50份氯化聚乙烯(CM135B，山东日科橡塑科技有限公司)和10份POE(DF640，三井集团)在110℃的密炼机中混炼2min，得到混炼料；
(2)将步骤(1)得到的混炼料与20份改性高岭土、10份白炭黑、2.5份炭黑、8份氧化镁、4份钙锌稳定剂、8.5份阻燃剂(GZRY，杭州陇上化工有限公司)、5份防霉剂(双氯酚(2,2′-二羟基-5,5′-二氯代二苯基甲烷))、2份红丹、4份氯化石蜡(52#，上海厚皇化工贸易有限公司)、6份耐寒增塑剂DOS和6份三氯乙基磷酸酯、0.5份防老剂RD和0.5份偶联剂KH-402在110℃的密炼机中混炼5min，得到混合物；
(3)将步骤(2)得到的混合物与2份硫化剂DCP、1份助硫化剂TAIC在110℃的密炼机中混炼1.0min，得到混炼胶料；
(4)将步骤(3)得到的混炼胶料在660开炼机上薄通2次，并摆胶5次后，在550开炼机上翻胶3次后打卷，最后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，得到所述护套材料。
性能测试
(1)常温抗扭特性：在25℃下，按照GB/T 29631-2013标准，对包括实施例1～7、对比例1～2提供的铝合金导体的铝合金电缆进行扭转实验，其中扭转角度为120°/m，试验周期为20000次，观察铝合金电缆表面是否有裂纹和扭曲，并观察铝合金导体中心单元是否发生断丝，随后在6.5kV/5min的条件下，进行击穿实验，若铝合金电缆表面经扭转实验以及击穿实验后表面无裂纹、不扭曲，且铝合金导体中心单元无断丝现象，则标记为“合格”，如果铝合金电缆表面有裂纹、出现扭曲现象或铝合金中心单元出现断丝，则标记为“不合格”。
(2)低温抗扭曲特性：在-40℃下，按照GB/T 29631-2013标准，对包括实施例1～7、对比例1～2提供的铝合金导体的铝合金电缆进行扭转实验，其中扭转角度为120°/m，试验周期为5000次，观察铝合金电缆表面是否有裂纹和扭曲，并观察铝合金导体中心单元是否发生断丝，随后在6.5kV/5min的条件下，进行击穿实验，若铝合金电缆表面经扭转实验以及击穿实验后表面无裂纹、不扭曲，且铝合金导体中心单元无断丝现象，则标记为“合格”，如果铝合金电缆表面有裂纹、出现扭曲现象或铝合金中心单元出现断丝，则标记为“不合格”。
(3)电阻：采用双臂电桥设备对包括实施例1～7、对比例1和2提供的铝合金导体的铝合金电缆的电阻进行测试，电阻测量值与标准要求值为负偏差，标记为“合格”；电阻测量值与标准要求值为正偏差，标记为“不合格”。
具体测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003663285070000151
Figure BDA0003663285070000161
由表1可知，本发明提供的铝合金导体，通过采用特定配比的铝合金单丝和纤维丝复配，以及通过对铝合金导体结构进行设计，使得包括所述铝合金导体的电缆能在-40～90℃使用，-40℃也具有优异的耐扭曲性能，无裂纹、无断丝，由实施例1～3可知，包括所述铝合金导体的铝合金电缆可耐常温扭转20000次，耐-40℃扭转5000次无裂纹、无断丝。
由实施例1与实施例4和5比较可知，所述铝合金导体中心单元中铝合金单丝与纤维丝的配比不在特定范围内，所述铝合金电缆耐常低温扭转性能或电阻性能差；由实施例1与实施例6和7比较可知，所述纤维丝的线密度不在特定范围内，所述铝合金电缆耐常低温扭转性能或电阻性能差。
由实施例1与对比例1比较可知，所述铝合金导体中心单元中没有纤维丝时，所述铝合金电缆耐常低温扭转性能差；由实施例1与对比例2比较可知，所述纤维丝与铝合金单丝并非特定结构时，所述铝合金电缆耐常低温扭转性能差。
综上所述，所述铝合金导体通过特定配比的铝合金单丝与纤维丝形成特定的结构，使得包括所述铝合金导体的电缆具有优异的耐扭曲性能、耐击穿、硬度低，拉伸强度以及抗撕裂强度高，低温和高温下都能使用，且低温下也具有优异的耐扭曲性能。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种铝合金导体，其特征在于，所述铝合金导体包括1个中心单元和6个外围单元；所述中心单元位于外围单元的中心；
所述中心单元和外围单元各自独立地包括7根铝合金股线；
所述中心单元的铝合金股线包括铝合金单丝与纤维丝；
所述外围单元的铝合金股线包括铝合金单丝。
2.根据权利要求1所述的铝合金导体，其特征在于，所述铝合金导体的节径比倍数为10～14倍；
优选地，所述中心单元和外围单元的节径比倍数各自独立地为12～16倍；
优选地，所述中心单元和外围单元的铝合金股线的节径比倍数各自独立地为16～18倍。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金导体，其特征在于，所述中心单元和外围单元的铝合金股线各自独立地包括30～50根铝合金单丝；
优选地，所述中心单元和外围单元的铝合金单丝包括5类铝合金单丝；
优选地，所述5类铝合金单丝中硅元素的质量百分含量为0.03～0.15％，铁元素的质量百分含量为0.4～1％，锌元素的质量百分含量≤0.10％；
优选地，所述中心单元和外围单元的铝合金单丝的直径各自独立地为0.3～0.55mm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的铝合金导体，其特征在于，所述中心单元的铝合金股线包括5～15根纤维丝；
优选地，所述纤维丝的线密度为1000～3300dtex；
优选地，所述纤维丝包括碳纤维丝、玻璃纤维丝、陶瓷纤维丝、涤纶纤维丝或芳纶纤维丝中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述中心单元的铝合金股线中铝合金单丝与纤维丝的根数之比为(3～5):1。
5.一种根据权利要求1～4任一项所述的铝合金导体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将1个中心单元与6个外围单元进行绞合，得到所述铝合金导体。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述绞合的方法包括复绞；
优选地，得到所述中心单元的方法包括：
将7根铝合金股线进行绞合，得到所述中心单元；
优选地，得到所述中心单元进行绞合的方法包括复绞；
优选地，得到所述中心单元的铝合金股线的方法包括：
将铝合金单丝与纤维丝进行绞合，得到所述铝合金股线；
优选地，所述铝合金单丝与纤维丝进行绞合的方法包括束绞；
优选地，得到所述外围单元的方法包括：
将7根铝合金股线进行绞合，得到所述外围单元；
优选地，得到所述外围单元的铝合金股线的方法包括：
将铝合金单丝进行束绞，得到所述外围单元的铝合金股线。
7.一种铝合金电缆，其特征在于，所述铝合金电缆由内到外依次包括根据权利要求1～4任一项所述的铝合金导体、绕包带、绝缘层和护套。
8.根据权利要求7所述的铝合金电缆，其特征在于，所述绕包带包括无纺布绕包带；
优选地，所述无纺布绕包带的厚度为0.1～0.2mm；
优选地，所述绝缘层的厚度为2～3mm；
优选地，所述绝缘层由绝缘材料制备得到；
优选地，以重量份计所述绝缘材料包括45～55份三元乙丙橡胶、20～30份滑石粉、20～30份改性煅烧高岭土、3～7份白炭黑、2～4份纳米氧化锌、2～4份微晶蜡、2～4份钛白粉、0.4～0.7份硬脂酸、0.7～1份防老剂、0.8～1.2份防老增效剂、3～7份橡胶石蜡油、0.2～0.7份偶联剂、1～3份硫化剂和1～3份助硫化剂；
优选地，所述护套的厚度为2～4mm；
优选地，所述护套由护套材料制备得到；
优选地，以重量份计所述护套材料包括45～50份氯化聚乙烯、8～12份POE、15～25份改性高岭土、8～12份白炭黑、2～3份炭黑、5～10份氧化镁、3～5份钙锌稳定剂、7～10份阻燃剂、4～6份防霉剂、1～3份红丹、3～5份氯化石蜡、5～7份耐寒增塑剂、5～7份三氯乙基磷酸酯、0.3～0.7份防老剂、0.3～0.7份偶联剂、1～3份硫化剂和0.5～2份助硫化剂。
9.一种根据权利要求7或8所述的铝合金电缆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
在铝合金导体外表面包覆绕包带后，挤出绝缘层，随后在绝缘层外表面挤出护套，得到所述铝合金电缆。
10.一种根据权利要求1～4任一项所述的铝合金导体和/或根据权利要求7或8所述的铝合金电缆在风力发电中的应用。
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