CN202134266U

CN202134266U - 21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆

Info

Publication number: CN202134266U
Application number: CN201120164042U
Authority: CN
Inventors: 周友芝; 盛业华; 王洁然
Original assignee: Anhui Huaneng Cable Group Co Ltd
Current assignee: Anhui Huaneng Cable Group Co Ltd
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2021-05-20

Abstract

本实用新型公开了一种21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆，电缆缆芯包括：导体、绕包于导体上的无纺布隔离层、三层共挤在隔离层上的导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层，所述绝缘屏蔽层上绕包有半导电带形成内垫层，所述内垫层上编织有金属屏蔽层构成缆芯，在所述缆芯的金属屏蔽层上依次设有绕包层及电缆外护套。电缆具有优异的耐扭转性能、耐负重性能、耐盐雾性能、耐低温性能、耐侯性能(耐臭氧性能、耐热老化性能和耐紫外线性能)、耐油性能以及良好的电绝缘性能。完全满足风力发电设备及使用环境对电缆的长期使用的要求，使用寿命与风力发电机组相同，达到20年以上的要求。

Description

21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆

技术领域：

本实用新型涉及一种电缆，具体地说是一种21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆。

背景技术：

根据全球风能委员会的报告，全球潜在风力发电能力超过70万亿千瓦时，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。随着未来常规能源成本持续上升，风电优势更为明显，发展会更快，估计未来多年内风电装机容量年均增速将高达20％。目前德国、西班牙、美国、印度、丹麦、意大利、英国、荷兰、中国、日本和葡萄牙等国的风电装机容量相对较多。国际绿色和平组织和世界风能协会发布的全球产业蓝皮书认为，到2020年全世界风能装机容量将达到12.6亿千瓦，届时风电电量达3.1万亿千瓦时，风电将占世界电力供应的12％(同时，这种清洁能源将减少约110亿吨的二氧化碳排放)。到2010年和2020年，全球风电装备市场容量将分别达到320亿美元和1200亿美元。如此光明的市场前景，大大激起了装备制造企业的投资热情。

中国风能资源丰富，发展风电潜力巨大。据中国气象科学研究院初步探明，中国风能总储量达32.26亿千瓦，居世界第一位。其中可开发和利用的陆地上风能储量有2.53亿千瓦，近海可开发和利用的风能储量有7.5亿千瓦，共计约10亿千瓦，大于中国的水能资源储量。如果陆上风电年上网电量按等效满负荷2000小时计，每年可提供5000亿千瓦时电量，海上风电年上网电量按等效满负荷2500小时计，每年可提供1.8万亿千瓦时电量，合计2.3万亿千瓦时电量。

由于21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆主要用于大型机组(5MW和6MW机组)中的塔筒内连接位于机舱后部中压变压器的高压侧和位于风力发电机塔筒底部的中压开关柜。风力发电机的电力在机舱内经过变压器升压后，电压达到35kV，并经一根35kV三相电缆传送到塔筒底部开关柜，进而接入大电网中。

此电缆在最上节塔筒内部悬垂，上端随机舱转动，下端固定到塔筒上，所以此段电缆承受风机机舱迎风时的扭转。下部塔筒中，电缆固定到塔筒内壁上为固定敷设。因此，电缆应具有优异的耐扭转、抗拉、耐高低温、耐紫外线、耐臭氧、耐油、阻燃、柔软可移动等特性，并具有耐盐雾性能。

21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆，除应具有优异的耐扭转、抗拉、耐低温、耐紫外线、耐臭氧、耐油、阻燃和耐盐雾性能以及柔软可移动等性能。对于1.8/3kV及以下风能电缆在国内已有多家电缆企业都能够做到，而对于21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆要达到上述性能要求，需从导体材料和结构，导体屏蔽、绝缘和绝缘屏蔽的材料和结构，金属屏蔽材料和结构以及外护套材料和结构上作出相应设计(或选用)、结构设计和工艺设计，才能既满足上述机械物理性能要求，也能满足耐高压电性能的要求。

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆，具有优异的耐扭转性能、耐负重性能、耐盐雾性能、耐低温性能、耐侯性能(耐臭氧性能、耐热老化性能和耐紫外线性能)、耐油性能以及良好的电绝缘性能。完全满足风力发电设备及使用环境对电缆的长期使用的要求，使用寿命与风力发电机组相同，达到20年以上的要求。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆，电缆缆芯包括：导体、绕包于导体上的无纺布隔离层、三层共挤在隔离层上的导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层，所述绝缘屏蔽层上绕包有半导电带形成内垫层，所述内垫层上编织有金属屏蔽层构成缆芯；

采用单根缆芯，在所述缆芯的金属屏蔽层上依次设有绕包层及电缆外护套。

本实用新型的结构特点也在于：

采用三根缆芯绞合成缆，缆芯间隙设有填充层在所述缆芯及填充层上依次设有绕包层及电缆外护套。

所述导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层分别采用耐温等级在-45℃～+90℃的中高压导体屏蔽料、35kV高压乙丙橡胶绝缘料和中高压绝缘屏蔽料三层共挤形成。

所述外护套采用耐温等级在-55℃～+90℃的热塑性阻燃聚氨酯弹性体护套料挤包。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1.1导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层分别采用耐温等级在-45℃～+90℃中高压导体屏蔽料、35kV高压乙丙橡胶绝缘料和中高压绝缘屏蔽料，绝缘材料具有优异的电绝缘性能，介质损耗较小，耐臭氧性能，并具有耐盐雾性能，屏蔽料绝缘电阻低，有利于提高电缆的局部放电性能，三种材料的抗张强度不小于8.5N/mm²，断裂伸长率不小于200％，绝缘材料的介电强度不小于30MV/m。并采用三层共挤技术和工艺。确保其耐电压性能、局部放电量性能和绝缘性能符合GB/T12706中相应要求。在绝缘半导电层外再绕包一层高强度半导电带作内垫层。以防止电缆在生产过程中和耐扭试验中，编织层的镀锡铜线的丝头扎到绝缘屏蔽层中。

1.2金属屏蔽层采用镀锡软铜线编织而成。并能通过耐盐雾性能试验。

1.3外护套采用耐温等级在-55℃～+90℃热塑性环保型阻燃聚氨酯(TPU)弹性体护套料，具有优异的耐盐雾性能、优良的耐侯性能、耐臭氧性能和耐热老化性能以及卓越的机械性能、耐磨性能和耐扭曲性能，并具有良好的环保和阻燃性能。

2、本实用新型电缆的技术性能指标：

2.1.1工作电压：21/35kV；

2.1.2测试电压：53kV/30min或73.5kV/5min。

2.1.3局部放电量：在1.73U₀电压下局部放电量应≤10pC。

2.1.4导体电阻在20℃时符合3956中5或6类镀锡铜导体的规定，并通过金属镀层耐盐雾性能试验。

2.1.5电缆的长期允许工作温度：-45～+90℃。

2.1.6绝缘抗张强度≥10MPa，是普通硫化型乙丙橡胶抗张强度的2倍，绝缘能通过136℃×168h高温老化试验，其老化后的抗张强度变化率和断裂伸长率的变化率不大于±30％。

2.1.6外护套的抗张强度≥20MPa，是硫化型橡胶护套抗张强度的2倍，绝缘能通过110℃×168h高温老化试验，其老化后的抗张强度变化率和断裂伸长率的变化率不大于±30％。

2.1.7绝缘层及外护套的低温拉伸和低温冲击试验，试验温度为-40℃。试验后绝缘和外护套表面无裂纹现象。

2.1.8电缆的外护套经受在100℃、24h的矿物油试验，其老化后的抗张强度变化率和断裂伸长率的变化率不大于±40％。

2.1.9电缆的绝缘和护套通过25℃，24h，臭氧浓度为250～300ppm耐臭氧试验不开裂。

2.1.10电缆的耐盐雾性能通过GB/T2423.17-2008规定的试验，盐雾试验前后的护套抗张强度变化率和断裂伸长率变化率不超过±30％。

2.1.11耐扭转试验。常温下的耐扭转试验为：电缆正反各扭转1440°为一次，共进行10000次。低温下的耐扭转试验为：电缆正反各扭转1440°为一次，共进行2000次。试验结果为：检查电缆表面不开裂；然后再将成品电缆进行2.5U₀、15min交流电压试验和导体电阻试验，电缆不击穿，导体电阻符合GB/3956的规定。

2.1.12负重试验。整根电缆按导体截面积×15N进行负重试验，电缆的绝缘和护套表面无开裂。导体电阻符合GB/3956的规定。

2.1.13人工气候老化试验(氙灯法)。老化时间：1008h。

2.1.14低温弯曲试验。成品电缆能通过-40℃的5倍电缆外径的试棒上弯曲180°，绝缘和护套表面无裂纹。

2.1.15阻燃性能。成品电缆能通过GB/T18380.12和GB/T18380.35的燃烧性能试验。

附图说明：

图1为单根缆芯电缆的结构示意图；图2为三根线芯电缆的结构示意图。

图中标号：1导体，2隔离层，3导体屏蔽层，4绝缘层，5绝缘屏蔽层，6内垫层，7金属屏蔽层，8填充层，9绕包层，10外护套。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式：

实施例：图1所示，本实施例21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆，电缆缆芯包括：导体1、绕包于导体1上的无纺布隔离层2、三层共挤在隔离层2上的导体屏蔽层3、绝缘层4及绝缘屏蔽层5，所述绝缘屏蔽层5上绕包有半导电带形成内垫层6，所述内垫层6上编织有金属屏蔽层7构成电缆缆芯；采用单根缆芯，在所述缆芯的金属屏蔽层上依次设有绕包层9及电缆外护套10。

具体实施中，导体采用了符合GB/T3956-2008第6种软结构的镀锡软铜线束绞而成，在导体外采用无纺布带作导体隔离层2，在隔离层外挤包了导体屏蔽层3、绝缘层4和绝缘屏蔽层5，分别采用耐温等级在-45℃～+90℃中高压导体屏蔽料、35kV高压乙丙橡胶绝缘料和中高压绝缘屏蔽料，在绝缘屏蔽层5外再绕包一层高强度半导电带作内垫层6，金属屏蔽层7采用镀锡软铜线编织而成，在镀锡铜线编织屏蔽层外绕包了二层高阻燃隔氧包带作绕包层9，外护套10采用耐温等级在-55℃～+90℃热塑性环保型阻燃聚氨酯(TPU)弹性体护套料挤包而成。

图2所示，采用三根线芯绞合成缆，缆芯间隙设有填充层8，在所述缆芯及填充层8上依次设有绕包层9及电缆外护套10。

Claims

1.21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆，其特征是电缆缆芯包括：导体(1)、绕包于导体(1)上的无纺布隔离层(2)、三层共挤在隔离层(2)上的导体屏蔽层(3)、绝缘层(4)及绝缘屏蔽层(5)，所述绝缘屏蔽层(5)上绕包有半导电带形成内垫层(6)，所述内垫层(6)上编织有金属屏蔽层(7)；

采用单根缆芯，在所述缆芯的金属屏蔽层上依次设有绕包层(9)及电缆外护套(10)。

2.根据权利要求1所述的21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆，其特征是采用三根缆芯绞合成缆，缆芯间隙设有填充层(8)，在所述缆芯及填充层(8)上依次设有绕包层(9)及电缆外护套(10)。

3.根据权利要求1所述的21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆，其特征是所述导体屏蔽层(3)、绝缘层(4)和绝缘屏蔽层(5)分别采用耐温等级在-45℃～+90℃的中高压导体屏蔽料、35kV高压乙丙橡胶绝缘料和中高压绝缘屏蔽料三层共挤形成。

4.根据权利要求1或2所述的21/35kV风力发电用耐扭曲动力软电缆，其特征是所述外护套(10)采用耐温等级在-55℃～+90℃的热塑性阻燃聚氨酯弹性体护套料挤包形成。