CN115631884B - 一种风力发电机用抗拉抗扭转中压电缆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风力发电机用抗拉抗扭转中压电缆及其制备方法。所述电缆的缆芯具有动力绝缘线芯，动力绝缘线芯的动力导线总成是由有机纤维绳及外部以同心圆结构分层绞合排布的多根导体股线组成；多根导体股线的相邻绞合层之间挤包有层间导电分隔层，同一绞合层的相邻导体股线之间挤包有线间导电分隔层，每一根导体股线排布在相邻线间导电分隔层与内侧和/或外侧层间导电分隔层所组成的排线型腔内，相邻导体股线之间由线间导电分隔层和/或层间导电分隔层相分隔、不接触。本发明所成型的中压电缆，具有良好的导电性能和绝缘保护性能，以及具有优异的抗拉性能和抗扭转性能，有效满足于风力发电机、特别是大型海上风力发电机对中压电缆的技术需求。

Description

一种风力发电机用抗拉抗扭转中压电缆及其制备方法

技术领域

本发明涉及电力电缆，具体是一种风力发电机用的高强度抗拉、抗扭转的中压电缆，以及该电缆的制备方法。

背景技术

在大型风力发电机（例如10MW及以上的风力发电机）的结构中，以布置于塔筒内的6～35kV的中压电缆进行电力传输。电缆在塔筒内呈悬垂敷设排布（一般情况下，悬垂高度达10余米），并随着塔筒顶部风力发电机主机部分的旋转而扭转。因此，风力发电机用的中压电缆应具备抗拉、抗扭转性能，这尤其以10MW及以上的大型海上风力发电机最为突出，其塔筒最高达150余米，在如此高的塔筒内悬垂敷设的中压电缆，自重足以对其抗拉性能提出技术挑战；加之，中压电缆的成型结构，使得其电缆外径达到常规低压电缆的2～4倍，如此大尺寸及悬垂敷设自重大的电缆，随着塔筒上的主机部分旋转而频繁的进行扭转，这对其抗扭转性能提出了技术挑战。

因此，风力发电机用的中压电缆，特别是10MW及以上的大型海上风力发电机用的中压电缆，因其服役工况的特殊性，应具备良好的抗拉性能和抗扭转性能，以稳定地长效服役，否则其内部导体及外部防护层（包括绝缘层、护套层等）容易发生疲劳断裂。

申请人于2021年05月09日公开了一种海上风电用高寿命周期抗扭转电缆，详见公开号CN112908539A、公开日2021年06月04日的中国专利文献。在该技术中，通过有机纤维绳及螺旋缠绕的铜箔形成纤维铜复合丝，多根纤维铜复合丝配合多根铜丝直接绞合成抗拉、抗扭转的导体；为了提高导体的抗拉、抗扭转性能，导体中起抗拉、抗扭转作用的纤维铜复合丝的数量，远大于起导电作用的铜丝的数量；在此结构的导体所形成的绝缘线芯基础之上，为了满足风力发电机对电力传输的技术要求，多根绝缘线芯以同心圆分层绞合形成缆芯。然而，在此技术中，一方面因其多根绝缘线芯呈同心圆分层绞合，缆芯的结构尺寸偏大；二方面因其导体的各纤维铜复合丝和各铜丝之间硬接触绞合，在扭转工况环境中，导体的各组成线丝之间会因“硬碰硬”的扭转挤压而发生变形及挤压损伤，导体的疲劳受力程度高，直接影响了服役的稳定性和长效性。可见，该技术有待改进。

经检索发现，在已公开的中国专利文献中，披露了各种对缆芯的组成线芯进行相对独立分隔的技术，例如名称为“一种抗拉耐挤压电缆”（公开号CN213545965U，公开日2021年06月25日）、“一种高柔性抗扭转的架空绝缘电缆”（公开号CN112397249A，公开日2021年02月23日）、“一种抗拉抗扭转电缆”（公开号CN208607938U，公开日2019年03月15日）、“一种耐高温抗撕裂电缆”（公开号CN112164512A，公开日2021年01月01日）、“一种高效散热的高压电缆”（公开号CN115148410A，公开日2022年10月04日）等技术。在这些技术中，有的是通过对线芯的分隔，以实现缆芯内部的降温、散热（例如公开号CN115148410A、CN112164512A的技术）；有的是通过对线芯的分隔，以降低线芯在扭转工况环境时的相互挤压摩擦，提高抗扭转性能（例如公开号CN213545965U、CN112397249A、CN208607938U、CN115148410A的技术）。

然而，在上述以对线芯分隔而提高抗扭转性能的技术中，无一例外的是对缆芯结构中、环周排布的相邻绝缘线芯（或包裹有填充物的线芯，例如公开号CN112397249A技术）之间进行分隔，由分隔层来缓冲相邻绝缘线芯之间的扭转挤压。此种以分隔层来缓冲相邻绝缘线芯之间的扭转挤压，对抗扭转的技术效果提升非常有限，分隔层在相邻绝缘线芯之间，实际上形成了绝缘线芯绝缘层的变相加厚，仅起到降低相邻绝缘线芯的绝缘层之间的摩擦损耗（注意，部分电缆结构中，分隔层还需抵抗外部施加于缆芯上的挤压力或承担散热通道的能力，即分隔层对缆芯外部保护层形成一定的刚性支撑，这反而对抗扭转不利，例如公开号CN115148410A、CN112164512A的技术），对绝缘线芯内部导体的股线之间挤压损伤无任何帮助，在扭转工况环境中，绝缘线芯内部导体的股线之间依然以“硬碰硬”接触形成扭转挤压。

综上所述，基于上述风力发电机、特别是大型海上风力发电机对中压电缆的抗拉性能和抗扭转性能的技术需求，以及上述现有电缆结构的技术不足，有必要自主研发一种抗拉性能和抗扭转性能优异的风力发电机用中压电缆。

发明内容

本发明的技术目的在于：针对上述风力发电机、特别是大型海上风力发电机对中压电缆的抗拉性能和抗扭转性能的技术需求，以及上述现有电缆结构的技术不足，提供一种导电性能和绝缘保护性能好，抗拉性能和抗扭转性能优异的风力发电机用中压电缆，以及该电缆的制备方法。

本发明的技术目的通过下述技术方案实现：一种风力发电机用抗拉抗扭转中压电缆，包括由多根动力绝缘线芯和多根接地线绞合而成的缆芯；

所述动力绝缘线芯是由动力导线总成，以及在所述动力导线总成的外部由内而外依次包覆的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层和半导电纤维编织层组成；

所述动力导线总成是由有机纤维绳，以及在所述有机纤维绳的外部以同心圆结构分层绞合排布的多根导体股线组成；

多根导体股线的相邻绞合层之间挤包有截面呈环形结构的层间导电分隔层，同一绞合层的相邻导体股线之间挤包有截面呈1字型结构的线间导电分隔层，每一根导体股线排布在相邻线间导电分隔层与内侧和/或外侧层间导电分隔层所组成的排线型腔内，相邻导体股线之间由线间导电分隔层和/或层间导电分隔层相分隔、不接触；

所述层间导电分隔层和所述线间导电分隔层分别为EVA导电材料挤出的弹性可变形结构。

上述技术措施针对于风力发电机、特别是大型海上风力发电机对中压电缆的抗拉性能和抗扭转性能的技术需求，将动力绝缘线芯的动力导线总成以中心的有机纤维绳、以及外周呈同心圆分层排布的多根导体股线成型，中心的有机纤维绳具有优异的耐磨性能和抗张拉强度，其对提高动力绝缘线芯的抗拉性能显著。

在动力导线总成的导体股线的相邻绞合层之间，挤包不影响导体股线导电性能的层间导电分隔层。在同一绞合层的相邻导体股线之间，挤包不影响导体股线导电性能的线间导电分隔层。如此，在相邻的线间导电分隔层与内侧和/或外侧的层间导电分隔层的分隔结构中，使组成动力导线总成的各导体股线之间被有效分隔、不接触，在相邻导体股线之间形成缓冲隔离结构，避免相邻导体股线之间发生“硬碰硬”的接触挤压。

层间/线间的导电分隔层的导电性能，不会对组成动力导线总成的各导体股线的导电性能造成影响。也就是说，动力导线总成的各导体股线虽然被分隔排布，但它们之间的导电性能未被绝缘分隔，依然形成整体联动的导电性能。

层间/线间的导电分隔层以EVA导电材料挤出成型，除了保障上述导电性能之外，其还具有优异的弹性可变形性能。该弹性可变形性能，一方面不会对动力绝缘线芯的扭转动作造成阻碍，保障动力绝缘线芯的可扭转性能不受影响。二方面分隔开的相邻导体股线之间，在扭转至极限状态时，因导电分隔层的弹性位移而依旧保持可靠地缓冲隔开状态，相邻导体股线之间基本不会发生“硬碰硬”的接触挤压，即以导电分隔层的被挤压变形而缓冲相邻导体股线之间的挤压摩擦，最大程度减轻了相邻导体股线之间在扭转工况环境下的压缩和相互机械作用力，对扭转状态中的导体股线防断裂起到了决定性作用。三方面当动力绝缘线芯的扭转状态复位到原始状态时，导电分隔层自行复原，相邻导体股线之间的扭转内应力被消除，对导体股线防断裂具有决定性作用。

此外，上述动力绝缘线芯的成型结构，具有良好的导电性能和绝缘保护性能，电力传输稳定、安全、可靠。

因此，上述技术措施对电缆的抗扭转特性非常有利，最大程度降低了动力导线总成的疲劳受力状况，可靠提升了电缆的抗扭转特性。以此所成型的中压电缆，具有良好的导电性能和绝缘保护性能，以及具有优异的抗拉性能和抗扭转性能，有效满足于风力发电机、特别是大型海上风力发电机对中压电缆的技术需求。

作为优选方案之一，所述层间导电分隔层和所述线间导电分隔层的挤出厚度分别为0.3～0.5mm。该技术措施一方面能够在相邻导体股线之间稳定地形成缓冲分隔结构；二方面能够使EVA导电材料挤出成型的导电分隔层的弹性可变形性能充分发挥，使导电分隔层有效兼顾缓冲分隔和弹性可变形性能。

作为优选方案之一，所述有机纤维绳与紧邻的导体股线绞合层之间挤包有截面呈环形结构的层间导电分隔层；

所述线间导电分隔层与内侧的层间导电分隔层之间以一体挤出结构成型，一体挤出结构成型的层间导电分隔层外部的各线间导电分隔层呈放射状排布，层间导电分隔层外部的相邻线间导电分隔层之间构成排线型腔。

上述技术措施，一方面将紧邻中心有机纤维绳的导体股线绞合层与有机纤维绳分隔开，避免导体股线与有机纤维绳之间发生挤压损伤，进一步提高所成型电缆的抗拉性能和抗扭转性能。二方面使得导电分隔层对当前环周的各排线型腔内所排布的导体股线形成稳定地缓冲分隔，在扭转至极限工况环境时，基本不会发生导体股线在所在排布型腔内脱离的技术问题，稳定性好。

作为优选方案之一，所述有机纤维绳是由内部芯体和外部编织层组成；

所述内部芯体是由多股芳纶纤维集束而成，集束直径为1～5mm；

每一股芳纶纤维的纤维支数为3000～5000D；

所述外部编织层是由聚酰胺纤维丝编织而成，编织密度为60～80%。

上述技术措施的有机纤维绳，通过高强度的芳纶纤维集束组成绳子的内部芯体，其抗张拉强度优异，且柔韧、可弯曲性能优异。通过外部编织的聚酰胺纤维，使得所成型绳子具有优异的耐磨性能。因此，以上述结构的有机纤维绳排布于动力导线总成的中心，大幅度提高了动力绝缘线芯的抗张拉强度，同时对动力绝缘线芯的弯曲性能和抗扭转性能提升具有较大帮助。此外，以上述结构的有机纤维绳排布于动力导线总成的中心，能够获得较佳的强度重量比。

作为优选方案之一，所述导体股线是由中心排布的多根镀铜铜锌合金线，以及外围排布的多根纯铜线绞合而成；

所述纯铜线的数量大于所述镀铜铜锌合金线的数量；

在所述导体股线的绞合结构中，外围排布的多根纯铜线将中心排布的多根镀铜铜锌合金线全包围。

上述技术措施的导体股线，借助铜锌合金线的高抗拉强度，有效增强了导体股线的抗张拉强度，抗拉性能好的导体股线配合中心抗拉强度优异的有机纤维绳，对动力绝缘线芯的抗拉强度大幅提升具有显著的作用。此外，通过对铜锌合金线镀铜，以保障其具备良好的导电性能，协同纯铜线进行整体导电，不影响导体股线的整体导电性能。

进一步的，所述镀铜铜锌合金线是由铜锌合金线及镀覆在所述铜锌合金线外部的纯铜层组成；

所述镀铜铜锌合金线的铜锌合金线是由下列重量配比的原料组成：

铜          62～66份、

锌          19～23份、

镍          13～17份；

所述镀铜铜锌合金线的纯铜层镀覆厚度≥0.5μｍ。

上述技术措施的镀铜铜锌合金线，其抗张拉强度达400MPa以上，是纯铜线抗张拉强度（约200MPa）的2倍以上，可见以其配合纯铜线所成型的导体股线的整体抗拉强度高，其外部所镀的镀铜层使得其导电性能接近于纯铜线的导电性能，与纯铜线的协同技术效果好。

作为优选方案之一，所述动力绝缘线芯的导体屏蔽层和绝缘屏蔽层分别是以半导电橡胶材料挤包成型；

所述半导电橡胶材料是由下列重量配比的原料组成：

三元乙丙橡胶           100份、

交联剂                 2～4份、

复合增塑剂             12～25份、

防老剂                 1.5～2.5份、

导电炭黑               25～35份、

分散助剂               3.5～4.5份、

石墨粉                 5～8份；

所述导体屏蔽层的挤包厚度为0.7～0.9mm；

所述动力绝缘线芯的绝缘层为三元乙丙橡胶的挤包结构，挤包厚度为3.4～10.5mm；

所述绝缘屏蔽层的挤包厚度为0.7～0.9mm。

上述技术措施的导体屏蔽层和绝缘屏蔽层以乙丙橡胶为基材，以导电炭黑为导电载体，形成半导电橡胶料，该橡胶料的20℃体积电阻率≤100Ω•m、90℃体积电阻率≤500Ω•m、邵氏A硬度≤70，绝缘屏蔽性能优异，在高温工况环境之下能够保持稳定地导电性能，以此所成型的动力绝缘线芯的导电性能和绝缘性能可靠。

作为优选方案之一，所述动力绝缘线芯的半导电纤维编织层是由多股导电纤维材料以≥80%的密度编织而成，每一股导电纤维材料的纤维支数为1400～1600D；

所述导电纤维是由成纤物质及以35～45%浓度混合其内的炭黑经纺丝而成，所述炭黑在纺丝而成的纤维结构中以连续相排布。

上述技术措施以掺杂法对纤维赋予了导电性能，在不影响纤维原有物理性能的前提下使其具备导电性，从而有助于增强动力绝缘线芯的导电性能，同时亦进一步增强了动力绝缘线芯的抗拉性能和抗扭转性能，特别是对动力绝缘线芯在扭转工况环境中的扭曲鼓包现象的抑制技术效果突出。也就是说，通过半导电纤维编织层，有效增强了动力绝缘线芯在扭转过程中的机械强度，防止了动力绝缘线芯在扭转过程中的扭曲变形。

作为优选方案之一，所述缆芯的外部，由内而外依次包覆有包带层、内护套层、纤维编织加强层和外护套层；

所述包带层为无纺布或玻璃纤维带的绕包结构，绕包厚度为0.1～0.2mm，绕包重叠率为10～30%；

所述内护套层为耐低温、阻燃的氯化聚乙烯材料或聚氨酯弹性体材料的挤包结构，挤包厚度为1.5～2.5mm；

所述纤维编织加强层是由多股涤纶纤维材料或芳纶纤维材料以30～50%的密度编织而成，每一股涤纶纤维材料或芳纶纤维材料的纤维支数为1000～2500D；

所述外护套层为耐低温、阻燃的氯化聚乙烯材料或聚氨酯弹性体材料的挤包结构，挤包厚度为2.0～5.0mm。

在上述技术措施中，以内、外护套层提高了电缆的耐低温、阻燃性能，有效适配于风力发电机的工况技术要求。

在上述技术措施中，以纤维编织加强层增强了缆芯外部的防护结构在扭转工况环境中的抗撕裂强度，特别是纤维编织加强层嵌入内、外护套层之间，使得内、外护套层通过纤维编织加强层互嵌的更为紧密，内、外护套层的整体抗撕裂、抗扭转的强度更高。

一种上述风力发电机用抗拉抗扭转中压电缆的制备方法，所述制备方法包括下列工艺步骤：

步骤1. 将多根直径为0.3～0.7mm的纯铜线与多根直径为0.3～0.7mm的镀铜铜锌合金线，在束线机上以纯铜线包围镀铜铜锌合金线的方式进行绞合束线，束线的绞合节距为70～80mm，制得导体股线；

将多股纤维支数分别为3000～5000D的芳纶纤维集束在一起，形成直径为1～5mm的内部芯体，将聚酰胺纤维丝按照60～80%的密度编织在内部芯体的外部，制得有机纤维绳；

步骤2. 在挤出机上以有机纤维绳为中心，采用邵氏硬度80～90A的EVA材料挤出包覆在所述有机纤维绳上的、厚度为0.3～0.5mm的层间导电分隔层，以及呈放射状成型于该层间导电分隔层外部的、厚度为0.3～0.5mm的多块线间导电分隔层，这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的外部组成多个相对独立的排线型腔；

步骤3. 在盘笼绞机上，将步骤1制得的多根导体股线一一嵌入步骤2中的各对应排线型腔内，以绞合方向相反于导体股线绞合方向的方式进行绞合，绞合节距为160～180mm；

步骤4. 在挤出机上以步骤3的绞合导体为中心，采用邵氏硬度80～90A的EVA材料挤出包覆在所述绞合导体上的、厚度为0.3～0.5mm的层间导电分隔层，以及呈放射状成型于该层间导电分隔层外部的、厚度为0.3～0.5mm的多块线间导电分隔层，这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的外部组成多个相对独立的排线型腔；

步骤5. 在盘笼绞机上，将步骤1制得的多根导体股线一一嵌入步骤4中的各对应排线型腔内，以绞合方向相反于导体股线绞合方向的方式进行绞合，绞合节距为150～170mm；

制得动力导线总成；

步骤6. 在连硫生产线上，以动力导线总成为中心，采用半导电橡胶材料、三元乙丙橡胶材料和半导电橡胶材料依次进行导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层的三层共挤成型，所述导体屏蔽层的挤出厚度为0.7～0.9mm，所述绝缘层的挤出厚度为3.4～10.5mm，所述绝缘屏蔽层的挤出厚度为0.7～0.9mm；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力为1.4～1.6MPa；

步骤7. 在编织机上，每锭内排布2～4股半导电纤维材料，每股半导电纤维材料的纤维支数为1400～1600D；

按照节径比为2.0～4.0、覆盖率≥80%的方式进行半导电纤维编织层的编织；

制得动力绝缘线芯；

步骤8. 在成缆机上，将多根动力绝缘线芯和多根接地线进行绞合，绞合方向与导体股线的绞合方向相同，在绞合结构中，每一根接地线处在相邻两根动力绝缘线芯的绞合结构外侧间隙内，绞合节距为2200～2600mm；

在绞合好的缆芯外部，采用无纺布或玻璃纤维带进行至少一层绕包，每一层的绕包重叠率为10～30%，绕包厚度为0.1～0.2mm；

步骤9. 在挤出机上，将氯化聚乙烯材料或聚氨酯弹性体材料挤包在步骤8的缆芯包带层的外部，挤包厚度为1.5～2.5mm；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力为1.6～1.7MPa；

步骤10. 在编织机上，每锭内排布1～3股涤纶纤维材料或芳纶纤维材料，每股涤纶纤维材料或芳纶纤维材料的纤维支数为1000～2500D；

按照编织角度为45～60°、覆盖率为30～50%的方式进行纤维编织加强层的编织；

步骤11. 在挤出机上，将氯化聚乙烯材料或聚氨酯弹性体材料挤包在步骤10的纤维编织加强层的外部，挤包厚度为2.0～5.0mm；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力为1.6～1.7MPa。

以上述技术措施制得的中压电缆，具备上述中压电缆结构所存在的技术效果，具有良好的导电性能和绝缘保护性能，以及具有优异的抗拉性能和抗扭转性能，有效满足于风力发电机、特别是大型海上风力发电机对中压电缆的技术需求。

本发明的有益技术效果是：上述技术措施针对于风力发电机、特别是大型海上风力发电机对中压电缆的抗拉性能和抗扭转性能的技术需求，将动力绝缘线芯的动力导线总成以中心的有机纤维绳、以及外周呈同心圆分层排布的多根导体股线成型，在动力导线总成的导体股线的相邻绞合层之间挤包不影响导体股线导电性能的层间导电分隔层，在同一绞合层的相邻导体股线之间挤包不影响导体股线导电性能的线间导电分隔层。中心的有机纤维绳具有优异的耐磨性能和抗张拉强度，其对提高动力绝缘线芯的抗拉性能显著，导电分隔层分隔之下的相邻导体股线之间被有效分隔、不接触，避免相邻导体股线之间发生“硬碰硬”的接触挤压。

因此，上述技术措施所成型的中压电缆，具有良好的导电性能和绝缘保护性能，以及具有优异的抗拉性能和抗扭转性能，有效满足于风力发电机、特别是大型海上风力发电机对中压电缆的技术需求。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图2为图1中的动力导线总成的结构示意图。

图中代号含义：1—动力绝缘线芯；11—动力导线总成；111—有机纤维绳；112—导体股线；1121—纯铜线；1122—镀铜铜锌合金线；113—层间导电分隔层；114—线间导电分隔层；115—排线型腔；12—导体屏蔽层；13—绝缘层；14—绝缘屏蔽层；15—半导电纤维编织层；2—接地线；21—地线导体；22—半导电挤出层；3—包带层；4—内护套层；5—纤维编织加强层；6—外护套层。

具体实施方式

本发明涉及电缆，具体是一种风力发电机用的高强度抗拉、抗扭转电缆，以及该电缆的制备方法，下面以多个实施例对本发明的主体技术内容进行详细说明。其中，实施例1结合说明书附图-即图1和图2对本发明的技术方案内容进行清楚、详细的阐释；其它实施例虽未单独绘制附图，但其主体结构仍可参照实施例1的附图。

在此需要特别说明的是，本发明的附图是示意性的，其为了清楚本发明的技术目的已经简化了不必要的细节，以避免模糊了本发明贡献于现有技术的技术方案。

实施例1

参见图1和图2所示，本发明的中压电缆包括由三根动力绝缘线芯1和三根接地线2绞合而成的缆芯，缆芯中的三根接地线2处在相邻两根动力绝缘线芯1的绞合结构外侧间隙内。三根动力绝缘线芯1与三根接地线2的绞合间隙内，辅以半导电填充物填充，以确保缆芯外观整圆。在缆芯的外部，由内而外依次包覆有包带层3、内护套层4、纤维编织加强层5和外护套层6。

缆芯中的每一根动力绝缘线芯1是由动力导线总成11，以及在该动力导线总成11的外部由内而外依次包覆的导体屏蔽层12、绝缘层13、绝缘屏蔽层14和半导电纤维编织层15组成。

缆芯中的每一根接地线2是由地线导体21，以及包覆在该地线导体21外部的半导电挤出层22组成。地线导体21符合国家标准GB/T3952的电工圆铜线之规定，地线导体21的直径约为2mm。半导电挤出层22为半导电橡胶材料的挤出结构，挤出厚度约为1.5mm。此结构的接地线2，以及三根接地线2与三根动力绝缘线芯1之间的配合结构，使得接地线2与动力绝缘线芯1的绝缘屏蔽层14、半导电纤维编织层15处在同一电位，实现了三根接地线2在终端一同接地，以确保电缆中的不平衡电流实现正常传输。

具体的，每一根动力绝缘线芯1的动力导线总成11是由有机纤维绳111，以及在该有机纤维绳111的外部以同心圆结构分两层绞合排布的十八根导体股线112组成（参见图2所示）。

有机纤维绳111是由内部芯体和外部编织层组成。其中，内部芯体是由多股芳纶纤维集束而成，集束直径约为3mm；每一股芳纶纤维的纤维支数约为3800D。外部编织层是由聚酰胺纤维丝以密度约为70%编织而成。

在有机纤维绳111的外周，挤包有截面呈环形结构、将有机纤维绳111包覆的层间导电分隔层113（即内层层间导电分隔层），层间导电分隔层113的厚度约为0.4mm。与之同步的，在层间导电分隔层113的环周、以与层间导电分隔层113一体挤出结构成型有六道截面分别呈1字型结构的线间导电分隔层114，线间导电分隔层114的厚度约为0.4mm。这些线间导电分隔层114在层间导电分隔层113的环周呈放射状排布。相邻线间导电分隔层114之间在层间导电分隔层113的外部构成基本呈扇形状（外侧为开口结构）的排线型腔115，共计六道排线型腔115。每一道排线型腔115内放置有一根导体股线112，各导体股线112与中心的有机纤维绳111之间由层间导电分隔层113分隔开、不接触，相邻导体股线112之间由线间导电分隔层114分隔开、不接触，即在有机纤维绳111外部形成紧邻有机纤维绳111的内层同心圆排布结构。将前述结构按节距约175mm进行绞合，绞合方向与下述导体股线112的绞合方向相反。

在上述内层同心圆排布结构的外周，挤包有截面呈环形结构、将内层同心圆排布结构包覆的层间导电分隔层113（即外层层间导电分隔层），层间导电分隔层113的厚度约为0.4mm。与之同步的，在层间导电分隔层113的环周、以与层间导电分隔层113一体挤出结构成型有十二道截面分别呈1字型结构的线间导电分隔层114，线间导电分隔层114的厚度约为0.4mm。这些线间导电分隔层114在层间导电分隔层113的环周呈放射状排布。相邻线间导电分隔层114之间在层间导电分隔层113的外部构成基本呈扇形状（外侧为开口结构）的排线型腔115，共计十二道排线型腔115。每一道排线型腔115内放置有一根导体股线112，各导体股线112与内层的相邻导体股线112之间由层间导电分隔层113分隔开、不接触，同一层的相邻导体股线112之间由线间导电分隔层114分隔开、不接触。将前述结构按节距约160mm进行绞合，绞合方向与下述导体股线112的绞合方向相反，即与上述内层同心圆排布结构的绞合方向相同。

上述层间导电分隔层113和上述线间导电分隔层114分别为EVA导电材料挤出的弹性可变形结构，EVA导电材料的邵氏硬度约为80A。

动力导线总成11的每一根导体股线112，是由中心排布的四根镀铜铜锌合金线1122，以及外围排布的十五根纯铜线1121绞合而成，绞合节距约为75mm；通常情况下，纯铜线1121与镀铜铜锌合金线1122的数量之比在3～10：1的范围内即可。纯铜线1121符合国家标准GB/T3952的电工圆铜线之规定，纯铜线1121的直径约为0.5mm。镀铜铜锌合金线1122符合国家标准GB/T3952的高强度镀铜合金线之规定，镀铜铜锌合金线1122的直径约为0.5mm。在它们的绞合结构中，外围排布的十五根纯铜线1121将中心排布的四根镀铜铜锌合金线1122全包围。

每一根镀铜铜锌合金线1122是由铜锌合金线及镀覆在该铜锌合金线外部的纯铜层组成。其中，铜锌合金线是由下列重量配比的原料组成：铜64份、锌21份、镍15份。纯铜层是以电镀（或热镀）方式镀覆在铜锌合金线的表面，镀覆厚度约为0.7μｍ。

上述动力绝缘线芯1的导体屏蔽层12、绝缘层13、绝缘屏蔽层14为三层共挤结构。其中，导体屏蔽层12和绝缘屏蔽层14分别是以半导电橡胶材料挤包成型，该半导电橡胶材料是由下列重量配比的原料组成：三元乙丙橡胶100份、交联剂3份、复合增塑剂18份、防老剂2份、导电炭黑29份、分散助剂3.6份、石墨粉6份。导体屏蔽层12的挤包厚度约为0.7mm。绝缘层13为三元乙丙橡胶的挤包结构，挤包厚度约为6.0mm。绝缘屏蔽层14的挤包厚度约为0.7mm。

上述动力绝缘线芯1的半导电纤维编织层15，是由多股导电纤维材料以约85%的密度编织而成，每一股导电纤维材料的纤维支数约为1500D。该导电纤维是由成纤物质-聚丙烯腈高分子，以及以约38%浓度混合在聚丙烯腈高分子内部的炭黑经纺丝而成，炭黑在纺丝而成的纤维结构中以连续相排布。

上述缆芯外部的包带层3，为无纺布的绕包结构，无纺布依次绕包两层，每一层的绕包重叠率约为25%，总绕包厚度约为0.15mm，使缆芯紧凑、并圆整规则。

上述缆芯外部的内护套层4，为耐低温、阻燃的氯化聚乙烯材料的挤包结构，挤包厚度约为2.0mm。

上述缆芯外部的纤维编织加强层5，是由多股芳纶纤维材料以约45%的密度编织而成，每一股芳纶纤维材料的纤维支数约为2000D。

上述缆芯外部的外护套层6，为耐低温、阻燃的氯化聚乙烯材料的挤包结构，挤包厚度约为4.0mm。

在上述缆芯外部的内护套层4、纤维编织加强层5和外护套层6结构中，高压饱和蒸汽对护套层的连续硫化处理，使得纤维编织加强层5镶嵌在内护套层4和外护套层6之间，内护套层4和外护套层6通过纤维编织加强层5结合的更为紧密，有利于降低在扭转工况环境中的护套撕裂现象，亦有利于增强护套的抗拉性和抗扭转性。

上述风力发电机用抗拉抗扭转中压电缆的制备方法，包括下列工艺步骤：

步骤1. 将十五根纯铜线与四根镀铜铜锌合金线，在650B束线机上以纯铜线包围镀铜铜锌合金线的方式进行绞合束线，束线的绞合节距约为75mm，制得导体股线，备用；

将多股纤维支数约为3800D的芳纶纤维集束在一起，形成直径约为3mm的内部芯体，将聚酰胺纤维丝按照约70%的密度编织在内部芯体的外部，制得有机纤维绳，备用；

在挤出机上，以地线导体为中心挤包半导电挤出层，制得接地线，备用；

步骤2. 在70挤出机上，以有机纤维绳为中心，将EVA材料挤出包覆在有机纤维绳上，形成内层的层间导电分隔层、以及呈放射状成型于该层间导电分隔层外部的六道线间导电分隔层，这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的外部组成六道相对独立的排线型腔；

步骤3. 在54盘笼绞机上，将步骤1制得的六根导体股线一一嵌入步骤2中的各对应排线型腔内，以绞合方向相反于导体股线绞合方向的方式、按节距约为175mm进行绞合；

步骤4. 在70挤出机上，以步骤3的绞合导体为中心，将EVA材料挤出包覆在绞合导体上，形成外层的层间导电分隔层、以及呈放射状成型于该层间导电分隔层外部的十二道线间导电分隔层，这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的外部组成十二道相对独立的排线型腔；

步骤5. 在54盘笼绞机上，将步骤1制得的十二根导体股线一一嵌入步骤4中的各对应排线型腔内，以绞合方向相反于导体股线绞合方向的方式、按节距约为160mm进行绞合；

制得动力导线总成；

步骤6. 在连硫生产线上，以动力导线总成为中心，采用半导电橡胶材料、三元乙丙橡胶材料和半导电橡胶材料依次进行导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层的三层共挤成型；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力约为1.4MPa；

步骤7. 在24锭编织机上，每锭内排布3股半导电纤维材料，每股半导电纤维材料的纤维支数约为1500D；

按照节径比约为4.0、覆盖率约为85%的方式进行半导电纤维编织层的编织；

制得动力绝缘线芯；

步骤8. 在成缆机上，将三根动力绝缘线芯和三根接地线按节距约为2300mm进行绞合，绞合方向与导体股线的绞合方向相同，在绞合结构中，每一根接地线处在相邻两根动力绝缘线芯的绞合结构外侧间隙内；

在绞合好的缆芯外部，采用无纺布依次进行两层绕包；

步骤9. 在120挤出机上，将氯化聚乙烯材料挤包在步骤8的缆芯包带层的外部；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力约为1.6MPa；

步骤10. 在32锭编织机上，每锭内排布2股芳纶纤维材料，每股芳纶纤维材料的纤维支数约为2000D；

按照编织角度约为50°、覆盖率约为45%的方式进行纤维编织加强层的编织；

步骤11. 在120挤出机上，将氯化聚乙烯材料挤包在步骤10的纤维编织加强层的外部；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力约为1.6MPa，使纤维编织加强层嵌入内护套层和外护套层内。

实施例2

本发明的中压电缆包括由三根动力绝缘线芯和三根接地线绞合而成的缆芯，缆芯中的三根接地线处在相邻两根动力绝缘线芯的绞合结构外侧间隙内。三根动力绝缘线芯与三根接地线的绞合间隙内，辅以半导电填充物填充，以确保缆芯外观整圆。在缆芯的外部，由内而外依次包覆有包带层、内护套层、纤维编织加强层和外护套层。

缆芯中的每一根动力绝缘线芯是由动力导线总成，以及在该动力导线总成的外部由内而外依次包覆的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层和半导电纤维编织层组成。

缆芯中的每一根接地线是由地线导体，以及包覆在该地线导体外部的半导电挤出层组成。地线导体符合国家标准GB/T3952的电工圆铜线之规定，地线导体的直径约为2.2mm。半导电挤出层为半导电橡胶材料的挤出结构，挤出厚度约为2.2mm。此结构的接地线，以及三根接地线与三根动力绝缘线芯之间的配合结构，使得接地线与动力绝缘线芯的绝缘屏蔽层、半导电纤维编织层处在同一电位，实现了三根接地线在终端一同接地，以确保电缆中的不平衡电流实现正常传输。

具体的，每一根动力绝缘线芯的动力导线总成是由有机纤维绳，以及在该有机纤维绳的外部以同心圆结构分两层绞合排布的十八根导体股线组成。

有机纤维绳是由内部芯体和外部编织层组成。其中，内部芯体是由多股芳纶纤维集束而成，集束直径约为4mm；每一股芳纶纤维的纤维支数约为4500D。外部编织层是由聚酰胺纤维丝以密度约为80%编织而成。

在有机纤维绳的外周，挤包有截面呈环形结构、将有机纤维绳包覆的层间导电分隔层（即内层层间导电分隔层），层间导电分隔层的厚度约为0.5mm。与之同步的，在层间导电分隔层的环周、以与层间导电分隔层一体挤出结构成型有六道截面分别呈1字型结构的线间导电分隔层，线间导电分隔层的厚度约为0.5mm。这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的环周呈放射状排布。相邻线间导电分隔层之间在层间导电分隔层的外部构成基本呈扇形状（外侧为开口结构）的排线型腔，共计六道排线型腔。每一道排线型腔内放置有一根导体股线，各导体股线与中心的有机纤维绳之间由层间导电分隔层分隔开、不接触，相邻导体股线之间由线间导电分隔层分隔开、不接触，即在有机纤维绳外部形成紧邻有机纤维绳的内层同心圆排布结构。将前述结构按节距约180mm进行绞合，绞合方向与下述导体股线的绞合方向相反。

在上述内层同心圆排布结构的外周，挤包有截面呈环形结构、将内层同心圆排布结构包覆的层间导电分隔层（即外层层间导电分隔层），层间导电分隔层的厚度约为0.5mm。与之同步的，在层间导电分隔层的环周、以与层间导电分隔层一体挤出结构成型有十二道截面分别呈1字型结构的线间导电分隔层，线间导电分隔层的厚度约为0.5mm。这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的环周呈放射状排布。相邻线间导电分隔层之间在层间导电分隔层的外部构成基本呈扇形状（外侧为开口结构）的排线型腔，共计十二道排线型腔。每一道排线型腔内放置有一根导体股线，各导体股线与内层的相邻导体股线之间由层间导电分隔层分隔开、不接触，同一层的相邻导体股线之间由线间导电分隔层分隔开、不接触。将前述结构按节距约168mm进行绞合，绞合方向与下述导体股线的绞合方向相反，即与上述内层同心圆排布结构的绞合方向相同。

上述层间导电分隔层和上述线间导电分隔层分别为EVA导电材料挤出的弹性可变形结构，EVA导电材料的邵氏硬度约为85A。

动力导线总成的每一根导体股线，是由中心排布的五根镀铜铜锌合金线，以及外围排布的二十五根纯铜线绞合而成，绞合节距约为80mm；通常情况下，纯铜线与镀铜铜锌合金线的数量之比在3～10：1的范围内即可。纯铜线符合国家标准GB/T3952的电工圆铜线之规定，纯铜线的直径约为0.6mm。镀铜铜锌合金线符合国家标准GB/T3952的高强度镀铜合金线之规定，镀铜铜锌合金线的直径约为0.6mm。

在它们的绞合结构中，外围排布的二十五根纯铜线将中心排布的五根镀铜铜锌合金线全包围。

每一根镀铜铜锌合金线是由铜锌合金线及镀覆在该铜锌合金线外部的纯铜层组成。其中，铜锌合金线是由下列重量配比的原料组成：铜65份、锌22份、镍13份。纯铜层是以电镀（或热镀）方式镀覆在铜锌合金线的表面，镀覆厚度约为0.6μｍ。

上述动力绝缘线芯的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层为三层共挤结构。其中，导体屏蔽层和绝缘屏蔽层分别是以半导电橡胶材料挤包成型，该半导电橡胶材料是由下列重量配比的原料组成：三元乙丙橡胶100份、交联剂4份、复合增塑剂12份、防老剂2.5份、导电炭黑33份、分散助剂4份、石墨粉5份。导体屏蔽层的挤包厚度约为0.8mm。绝缘层为三元乙丙橡胶的挤包结构，挤包厚度约为10.0mm。绝缘屏蔽层的挤包厚度约为0.8mm。

上述动力绝缘线芯的半导电纤维编织层，是由多股导电纤维材料以约85%的密度编织而成，每一股导电纤维材料的纤维支数约为1400D。该导电纤维是由成纤物质-聚丙烯腈高分子，以及以约45%浓度混合在聚丙烯腈高分子内部的炭黑经纺丝而成，炭黑在纺丝而成的纤维结构中以连续相排布。

上述缆芯外部的包带层，为玻璃纤维带的绕包结构，玻璃纤维带依次绕包两层，每一层的绕包重叠率约为30%，总绕包厚度约为0.2mm，使缆芯紧凑、并圆整规则。

上述缆芯外部的内护套层，为耐低温、阻燃的聚氨酯弹性体材料的挤包结构，挤包厚度约为2.5mm。

上述缆芯外部的纤维编织加强层，是由多股涤纶纤维材料以约33%的密度编织而成，每一股涤纶纤维材料的纤维支数约为1300D。

上述缆芯外部的外护套层，为耐低温、阻燃的聚氨酯弹性体材料的挤包结构，挤包厚度约为5.0mm。

在上述缆芯外部的内护套层、纤维编织加强层和外护套层结构中，高压饱和蒸汽对护套层的连续硫化处理，使得纤维编织加强层镶嵌在内护套层和外护套层之间，内护套层和外护套层通过纤维编织加强层结合的更为紧密，有利于降低在扭转工况环境中的护套撕裂现象，亦有利于增强护套的抗拉性和抗扭转性。

上述风力发电机用抗拉抗扭转中压电缆的制备方法，包括下列工艺步骤：

步骤1. 将二十五根纯铜线与五根镀铜铜锌合金线，在650B束线机上以纯铜线包围镀铜铜锌合金线的方式进行绞合束线，束线的绞合节距约为80mm，制得导体股线，备用；

将多股纤维支数约为4500D的芳纶纤维集束在一起，形成直径约为4mm的内部芯体，将聚酰胺纤维丝按照约80%的密度编织在内部芯体的外部，制得有机纤维绳，备用；

在70挤出机上，以地线导体为中心挤包半导电挤出层，制得接地线，备用；

步骤2. 在70挤出机上，以有机纤维绳为中心，将EVA材料挤出包覆在有机纤维绳上，形成内层的层间导电分隔层、以及呈放射状成型于该层间导电分隔层外部的六道线间导电分隔层，这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的外部组成六道相对独立的排线型腔；

步骤3. 在54盘笼绞机上，将步骤1制得的六根导体股线一一嵌入步骤2中的各对应排线型腔内，以绞合方向相反于导体股线绞合方向的方式、按节距约为180mm进行绞合；

步骤4. 在70挤出机上，以步骤3的绞合导体为中心，将EVA材料挤出包覆在绞合导体上，形成外层的层间导电分隔层、以及呈放射状成型于该层间导电分隔层外部的十二道线间导电分隔层，这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的外部组成十二道相对独立的排线型腔；

步骤5. 在54盘笼绞机上，将步骤1制得的十二根导体股线一一嵌入步骤4中的各对应排线型腔内，以绞合方向相反于导体股线绞合方向的方式、按节距约为168mm进行绞合；

制得动力导线总成；

步骤6. 在连硫生产线上，以动力导线总成为中心，采用半导电橡胶材料、三元乙丙橡胶材料和半导电橡胶材料依次进行导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层的三层共挤成型；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力约为1.6MPa；

步骤7. 在24锭编织机上，每锭内排布2股半导电纤维材料，每股半导电纤维材料的纤维支数约为1400D；

按照节径比约为3.0、覆盖率约为85%的方式进行半导电纤维编织层的编织；

制得动力绝缘线芯；

步骤8. 在成缆机上，将三根动力绝缘线芯和三根接地线按节距约为2500mm进行绞合，绞合方向与导体股线的绞合方向相同，在绞合结构中，每一根接地线处在相邻两根动力绝缘线芯的绞合结构外侧间隙内；

在绞合好的缆芯外部，采用玻璃纤维带依次进行两层绕包；

步骤9. 在120挤出机上，将聚氨酯弹性体材料挤包在步骤8的缆芯包带层的外部；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力约为1.7MPa；

步骤10. 在32锭编织机上，每锭内排布3股涤纶纤维材料，每股涤纶纤维材料的纤维支数约为1300D；

按照编织角度约为60°、覆盖率约为33%的方式进行纤维编织加强层的编织；

步骤11. 在120挤出机上，将聚氨酯弹性体材料挤包在步骤10的纤维编织加强层的外部；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力约为1.7MPa，使纤维编织加强层嵌入内护套层和外护套层内。

实施例3

本发明的中压电缆包括由三根动力绝缘线芯和三根接地线绞合而成的缆芯，缆芯中的三根接地线处在相邻两根动力绝缘线芯的绞合结构外侧间隙内。三根动力绝缘线芯与三根接地线的绞合间隙内，辅以半导电填充物填充，以确保缆芯外观整圆。在缆芯的外部，由内而外依次包覆有包带层、内护套层、纤维编织加强层和外护套层。

缆芯中的每一根动力绝缘线芯是由动力导线总成，以及在该动力导线总成的外部由内而外依次包覆的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层和半导电纤维编织层组成。

缆芯中的每一根接地线是由地线导体，以及包覆在该地线导体外部的半导电挤出层组成。地线导体符合国家标准GB/T3952的电工圆铜线之规定，地线导体的直径约为1.5mm。半导电挤出层为半导电橡胶材料的挤出结构，挤出厚度约为2mm。此结构的接地线，以及三根接地线与三根动力绝缘线芯之间的配合结构，使得接地线与动力绝缘线芯的绝缘屏蔽层、半导电纤维编织层处在同一电位，实现了三根接地线在终端一同接地，以确保电缆中的不平衡电流实现正常传输。

具体的，每一根动力绝缘线芯的动力导线总成是由有机纤维绳，以及在该有机纤维绳的外部以同心圆结构分三层绞合排布的四十二根导体股线组成。

有机纤维绳是由内部芯体和外部编织层组成。其中，内部芯体是由多股芳纶纤维集束而成，集束直径约为5mm；每一股芳纶纤维的纤维支数约为5000D。外部编织层是由聚酰胺纤维丝以密度约为75%编织而成。

在有机纤维绳的外周，挤包有截面呈环形结构、将有机纤维绳包覆的层间导电分隔层（即内层层间导电分隔层），层间导电分隔层的厚度约为0.3mm。与之同步的，在层间导电分隔层的环周、以与层间导电分隔层一体挤出结构成型有六道截面分别呈1字型结构的线间导电分隔层，线间导电分隔层的厚度约为0.3mm。这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的环周呈放射状排布。相邻线间导电分隔层之间在层间导电分隔层的外部构成基本呈扇形状（外侧为开口结构）的排线型腔，共计六道排线型腔。每一道排线型腔内放置有一根导体股线，各导体股线与中心的有机纤维绳之间由层间导电分隔层分隔开、不接触，相邻导体股线之间由线间导电分隔层分隔开、不接触，即在有机纤维绳外部形成紧邻有机纤维绳的内层同心圆排布结构。将前述结构按节距约160mm进行绞合，绞合方向与下述导体股线的绞合方向相反。

在上述内层同心圆排布结构的外周，挤包有截面呈环形结构、将内层同心圆排布结构包覆的层间导电分隔层（即中层层间导电分隔层），层间导电分隔层的厚度约为0.3mm。与之同步的，在层间导电分隔层的环周、以与层间导电分隔层一体挤出结构成型有十二道截面分别呈1字型结构的线间导电分隔层，线间导电分隔层的厚度约为0.3mm。这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的环周呈放射状排布。相邻线间导电分隔层之间在层间导电分隔层的外部构成基本呈扇形状（外侧为开口结构）的排线型腔，共计十二道排线型腔。每一道排线型腔内放置有一根导体股线，各导体股线与内层的相邻导体股线之间由层间导电分隔层分隔开、不接触，同一层的相邻导体股线之间由线间导电分隔层分隔开、不接触，即在内层同心圆排布结构的外部形成中层同心圆排布结构。将前述结构按节距约155mm进行绞合，绞合方向与下述导体股线的绞合方向相反，即与上述内层同心圆排布结构的绞合方向相同。

在上述中层同心圆排布结构的外周，挤包有截面呈环形结构、将中层同心圆排布结构包覆的层间导电分隔层（即外层层间导电分隔层），层间导电分隔层的厚度约为0.3mm。与之同步的，在层间导电分隔层的环周、以与层间导电分隔层一体挤出结构成型有二十四道截面分别呈1字型结构的线间导电分隔层，线间导电分隔层的厚度约为0.3mm。这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的环周呈放射状排布。相邻线间导电分隔层之间在层间导电分隔层的外部构成基本呈扇形状（外侧为开口结构）的排线型腔，共计二十四道排线型腔。每一道排线型腔内放置有一根导体股线，各导体股线与中层的相邻导体股线之间由层间导电分隔层分隔开、不接触，同一层的相邻导体股线之间由线间导电分隔层分隔开、不接触。将前述结构按节距约150mm进行绞合，绞合方向与下述导体股线的绞合方向相反，即与上述内层同心圆排布结构和中层同心圆排布结构的绞合方向相同。

上述层间导电分隔层和上述线间导电分隔层分别为EVA导电材料挤出的弹性可变形结构，EVA导电材料的邵氏硬度约为88A。

动力导线总成的每一根导体股线，是由中心排布的一根镀铜铜锌合金线，以及外围排布的十根纯铜线绞合而成，绞合节距约为70mm；通常情况下，纯铜线与镀铜铜锌合金线的数量之比在4～10：1的范围内即可。纯铜线符合国家标准GB/T3952的电工圆铜线之规定，纯铜线的直径约为0.8mm。镀铜铜锌合金线符合国家标准GB/T3952的高强度镀铜合金线之规定，镀铜铜锌合金线的直径约为1.0mm。

在它们的绞合结构中，外围排布的十根纯铜线将中心排布的一根镀铜铜锌合金线全包围。

每一根镀铜铜锌合金线是由铜锌合金线及镀覆在该铜锌合金线外部的纯铜层组成。其中，铜锌合金线是由下列重量配比的原料组成：铜62份、锌19份、镍17份。纯铜层是以电镀（或热镀）方式镀覆在铜锌合金线的表面，镀覆厚度约为0.5μｍ。

上述动力绝缘线芯的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层为三层共挤结构。其中，导体屏蔽层和绝缘屏蔽层分别是以半导电橡胶材料挤包成型，该半导电橡胶材料是由下列重量配比的原料组成：三元乙丙橡胶100份、交联剂2份、复合增塑剂23份、防老剂1.5份、导电炭黑26份、分散助剂4.5份、石墨粉7份。导体屏蔽层的挤包厚度约为0.9mm。绝缘层为三元乙丙橡胶的挤包结构，挤包厚度约为4.0mm。绝缘屏蔽层的挤包厚度约为0.9mm。

上述动力绝缘线芯的半导电纤维编织层，是由多股导电纤维材料以约80%的密度编织而成，每一股导电纤维材料的纤维支数约为1600D。该导电纤维是由成纤物质-聚丙烯腈高分子，以及以约42%浓度混合在聚丙烯腈高分子内部的炭黑经纺丝而成，炭黑在纺丝而成的纤维结构中以连续相排布。

上述缆芯外部的包带层，为玻璃纤维带的绕包结构，玻璃纤维带依次绕包两层，每一层的绕包重叠率约为20%，总绕包厚度约为0.2mm，使缆芯紧凑、并圆整规则。

上述缆芯外部的内护套层，为耐低温、阻燃的氯化聚乙烯材料的挤包结构，挤包厚度约为1.8mm。

上述缆芯外部的纤维编织加强层，是由多股芳纶纤维材料以约40%的密度编织而成，每一股芳纶纤维材料的纤维支数约为2400D。

上述缆芯外部的外护套层，为耐低温、阻燃的氯化聚乙烯材料的挤包结构，挤包厚度约为3.0mm。

在上述缆芯外部的内护套层、纤维编织加强层和外护套层结构中，高压饱和蒸汽对护套层的连续硫化处理，使得纤维编织加强层镶嵌在内护套层和外护套层之间，内护套层和外护套层通过纤维编织加强层结合的更为紧密，有利于降低在扭转工况环境中的护套撕裂现象，亦有利于增强护套的抗拉性和抗扭转性。

上述风力发电机用抗拉抗扭转中压电缆的制备方法，包括下列工艺步骤：

步骤1. 将十根纯铜线与一根镀铜铜锌合金线，在650B束线机上以纯铜线包围镀铜铜锌合金线的方式进行绞合束线，束线的绞合节距约为70mm，制得导体股线，备用；

将多股纤维支数约为5000D的芳纶纤维集束在一起，形成直径约为5mm的内部芯体，将聚酰胺纤维丝按照约75%的密度编织在内部芯体的外部，制得有机纤维绳，备用；

在70挤出机上，以地线导体为中心挤包半导电挤出层，制得接地线，备用；

步骤2. 在70挤出机上，以有机纤维绳为中心，将EVA材料挤出包覆在有机纤维绳上，形成内层的层间导电分隔层、以及呈放射状成型于该层间导电分隔层外部的六道线间导电分隔层，这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的外部组成六道相对独立的排线型腔；

步骤3. 在54盘笼绞机上，将步骤1制得的六根导体股线一一嵌入步骤2中的各对应排线型腔内，以绞合方向相反于导体股线绞合方向的方式、按节距约为160mm进行绞合；

步骤4. 在70挤出机上，以步骤3的绞合导体为中心，将EVA材料挤出包覆在绞合导体上，形成中层的层间导电分隔层、以及呈放射状成型于该层间导电分隔层外部的十二道线间导电分隔层，这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的外部组成十二道相对独立的排线型腔；

步骤5. 在54盘笼绞机上，将步骤1制得的十二根导体股线一一嵌入步骤4中的各对应排线型腔内，以绞合方向相反于导体股线绞合方向的方式、按节距约为155mm进行绞合；

步骤6. 在70挤出机上，以步骤5的绞合导体为中心，将EVA材料挤出包覆在绞合导体上，形成外层的层间导电分隔层、以及呈放射状成型于该层间导电分隔层外部的二十四道线间导电分隔层，这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的外部组成二十四道相对独立的排线型腔；

步骤7. 在54盘笼绞机上，将步骤1制得的二十四根导体股线一一嵌入步骤6中的各对应排线型腔内，以绞合方向相反于导体股线绞合方向的方式、按节距约为150mm进行绞合；

制得动力导线总成；

步骤8. 在连硫生产线上，以动力导线总成为中心，采用半导电橡胶材料、三元乙丙橡胶材料和半导电橡胶材料依次进行导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层的三层共挤成型；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力约为1.5MPa；

步骤9. 在24锭编织机上，每锭内排布4股半导电纤维材料，每股半导电纤维材料的纤维支数约为1600D；

按照节径比约为2.0、覆盖率约为80%的方式进行半导电纤维编织层的编织；

制得动力绝缘线芯；

步骤10. 在成缆机上，将三根动力绝缘线芯和三根接地线按节距约为2400mm进行绞合，绞合方向与导体股线的绞合方向相同，在绞合结构中，每一根接地线处在相邻两根动力绝缘线芯的绞合结构外侧间隙内；

在绞合好的缆芯外部，采用玻璃纤维带依次进行两层绕包；

步骤11. 在120挤出机上，将氯化聚乙烯材料挤包在步骤10的缆芯包带层的外部；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力约为1.6MPa；

步骤12. 在32锭编织机上，每锭内排布3股芳纶纤维材料，每股芳纶纤维材料的纤维支数约为2400D；

按照编织角度约为45°、覆盖率约为40%的方式进行纤维编织加强层的编织；

步骤13. 在120挤出机上，将氯化聚乙烯材料挤包在步骤12的纤维编织加强层的外部；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力约为1.6MPa，使纤维编织加强层嵌入内护套层和外护套层内。

以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制。

尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述实施例进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

Claims (2)

1.一种风力发电机用抗拉抗扭转中压电缆，包括由多根动力绝缘线芯（1）和多根接地线（2）绞合而成的缆芯；

其特征在于：

所述动力绝缘线芯（1）是由动力导线总成（11），以及在所述动力导线总成（11）的外部由内而外依次包覆的导体屏蔽层（12）、绝缘层（13）、绝缘屏蔽层（14）和半导电纤维编织层（15）组成；

所述动力导线总成（11）是由有机纤维绳（111），以及在所述有机纤维绳（111）的外部以同心圆结构分层绞合排布的多根导体股线（112）组成；

多根导体股线（112）的相邻绞合层之间挤包有截面呈环形结构的层间导电分隔层（113），同一绞合层的相邻导体股线（112）之间挤包有截面呈1字型结构的线间导电分隔层（114），每一根导体股线（112）排布在相邻线间导电分隔层（114）与内侧和/或外侧层间导电分隔层（113）所组成的排线型腔（115）内，相邻导体股线（112）之间由线间导电分隔层（114）和/或层间导电分隔层（113）相分隔、不接触；

所述层间导电分隔层（113）和所述线间导电分隔层（114）分别为EVA导电材料挤出的弹性可变形结构；

所述层间导电分隔层（113）和所述线间导电分隔层（114）的挤出厚度分别为0.3～0.5mm；

所述有机纤维绳（111）与紧邻的导体股线（112）绞合层之间挤包有截面呈环形结构的层间导电分隔层（113）；

所述线间导电分隔层（114）与内侧的层间导电分隔层（113）之间以一体挤出结构成型，一体挤出结构成型的层间导电分隔层（113）外部的各线间导电分隔层（114）呈放射状排布，层间导电分隔层（113）外部的相邻线间导电分隔层（114）之间构成排线型腔（115）；

所述有机纤维绳（111）是由内部芯体和外部编织层组成；

所述内部芯体是由多股芳纶纤维集束而成，集束直径为1～5mm；

每一股芳纶纤维的纤维支数为3000～5000D；

所述外部编织层是由聚酰胺纤维丝编织而成，编织密度为60～80%；

所述导体股线（112）是由中心排布的多根镀铜铜锌合金线（1122），以及外围排布的多根纯铜线（1121）绞合而成；

所述纯铜线（1121）的数量大于所述镀铜铜锌合金线（1122）的数量；

在所述导体股线（112）的绞合结构中，外围排布的多根纯铜线（1121）将中心排布的多根镀铜铜锌合金线（1122）全包围；

所述镀铜铜锌合金线（1122）是由铜锌合金线及镀覆在所述铜锌合金线外部的纯铜层组成；

所述镀铜铜锌合金线（1122）的铜锌合金线是由下列重量配比的原料组成：

铜          62～66份、

锌          19～23份、

镍          13～17份；

所述镀铜铜锌合金线（1122）的纯铜层镀覆厚度≥0.5μｍ；

所述动力绝缘线芯（1）的导体屏蔽层（12）和绝缘屏蔽层（14）分别是以半导电橡胶材料挤包成型；

所述半导电橡胶材料是由下列重量配比的原料组成：

三元乙丙橡胶           100份、

交联剂                 2～4份、

复合增塑剂             12～25份、

防老剂                 1.5～2.5份、

导电炭黑               25～35份、

分散助剂               3.5～4.5份、

石墨粉                 5～8份；

所述导体屏蔽层（12）的挤包厚度为0.7～0.9mm；

所述动力绝缘线芯（1）的绝缘层（13）为三元乙丙橡胶的挤包结构，挤包厚度为3.4～10.5mm；

所述绝缘屏蔽层（14）的挤包厚度为0.7～0.9mm；

所述动力绝缘线芯（1）的半导电纤维编织层（15）是由多股导电纤维材料以≥80%的密度编织而成，每一股导电纤维材料的纤维支数为1400～1600D；

所述导电纤维是由成纤物质及以35～45%浓度混合其内的炭黑经纺丝而成，所述炭黑在纺丝而成的纤维结构中以连续相排布；

所述缆芯的外部，由内而外依次包覆有包带层（3）、内护套层（4）、纤维编织加强层（5）和外护套层（6）；

所述包带层（3）为无纺布或玻璃纤维带的绕包结构，绕包厚度为0.1～0.2mm，绕包重叠率为10～30%；

所述内护套层（4）为耐低温、阻燃的氯化聚乙烯材料或聚氨酯弹性体材料的挤包结构，挤包厚度为1.5～2.5mm；

所述纤维编织加强层（5）是由多股涤纶纤维材料或芳纶纤维材料以30～50%的密度编织而成，每一股涤纶纤维材料或芳纶纤维材料的纤维支数为1000～2500D；

所述外护套层（6）为耐低温、阻燃的氯化聚乙烯材料或聚氨酯弹性体材料的挤包结构，挤包厚度为2.0～5.0mm。

2.一种权利要求1所述风力发电机用抗拉抗扭转中压电缆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下列工艺步骤：

步骤1. 将多根直径为0.3～0.7mm的纯铜线与多根直径为0.3～0.7mm的镀铜铜锌合金线，在束线机上以纯铜线包围镀铜铜锌合金线的方式进行绞合束线，束线的绞合节距为70～80mm，制得导体股线；

将多股纤维支数分别为3000～5000D的芳纶纤维集束在一起，形成直径为1～5mm的内部芯体，将聚酰胺纤维丝按照60～80%的密度编织在内部芯体的外部，制得有机纤维绳；

步骤2. 在挤出机上以有机纤维绳为中心，采用邵氏硬度80～90A的EVA材料挤出包覆在所述有机纤维绳上的、厚度为0.3～0.5mm的层间导电分隔层，以及呈放射状成型于该层间导电分隔层外部的、厚度为0.3～0.5mm的多块线间导电分隔层，这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的外部组成多个相对独立的排线型腔；

步骤3. 在盘笼绞机上，将步骤1制得的多根导体股线一一嵌入步骤2中的各对应排线型腔内，以绞合方向相反于导体股线绞合方向的方式进行绞合，绞合节距为160～180mm；

步骤4. 在挤出机上以步骤3的绞合导体为中心，采用邵氏硬度80～90A的EVA材料挤出包覆在所述绞合导体上的、厚度为0.3～0.5mm的层间导电分隔层，以及呈放射状成型于该层间导电分隔层外部的、厚度为0.3～0.5mm的多块线间导电分隔层，这些线间导电分隔层在层间导电分隔层的外部组成多个相对独立的排线型腔；

步骤5. 在盘笼绞机上，将步骤1制得的多根导体股线一一嵌入步骤4中的各对应排线型腔内，以绞合方向相反于导体股线绞合方向的方式进行绞合，绞合节距为150～170mm；

制得动力导线总成；

步骤6. 在连硫生产线上，以动力导线总成为中心，采用半导电橡胶材料、三元乙丙橡胶材料和半导电橡胶材料依次进行导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层的三层共挤成型，所述导体屏蔽层的挤出厚度为0.7～0.9mm，所述绝缘层的挤出厚度为3.4～10.5mm，所述绝缘屏蔽层的挤出厚度为0.7～0.9mm；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力为1.4～1.6MPa；

步骤7. 在编织机上，每锭内排布2～4股半导电纤维材料，每股半导电纤维材料的纤维支数为1400～1600D；

按照节径比为2.0～4.0、覆盖率≥80%的方式进行半导电纤维编织层的编织；

制得动力绝缘线芯；

步骤8. 在成缆机上，将多根动力绝缘线芯和多根接地线进行绞合，绞合方向与导体股线的绞合方向相同，在绞合结构中，每一根接地线处在相邻两根动力绝缘线芯的绞合结构外侧间隙内，绞合节距为2200～2600mm；

在绞合好的缆芯外部，采用无纺布或玻璃纤维带进行至少一层绕包，每一层的绕包重叠率为10～30%，绕包厚度为0.1～0.2mm；

步骤9. 在挤出机上，将氯化聚乙烯材料或聚氨酯弹性体材料挤包在步骤8的缆芯包带层的外部，挤包厚度为1.5～2.5mm；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力为1.6～1.7MPa；

步骤10. 在编织机上，每锭内排布1～3股涤纶纤维材料或芳纶纤维材料，每股涤纶纤维材料或芳纶纤维材料的纤维支数为1000～2500D；

按照编织角度为45～60°、覆盖率为30～50%的方式进行纤维编织加强层的编织；

步骤11. 在挤出机上，将氯化聚乙烯材料或聚氨酯弹性体材料挤包在步骤10的纤维编织加强层的外部，挤包厚度为2.0～5.0mm；

挤出成型之后，采用高压饱和蒸汽进行连续硫化处理，硫化管道内的蒸汽压力为1.6～1.7MPa。

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