CN209312456U - 一种风机用软电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风机用软电缆，包括由内向外的导体线芯、隔离层、绝缘层、护套层，所述导体线芯采用铝合金制成，导体线芯包括多根单线，每根单线的直径范围为0.15mm～0.6mm。所述电缆的各项性能指标均达到铜芯电缆的标准，而相对于铜芯电缆而言能够大大降低制作成本。

Description

一种风机用软电缆

技术领域

本实用新型属于电缆技术领域，涉及一种风机用软电缆。

背景技术

随着煤炭、石油等传统能源储量的不断减少，以及人们环境保护、节能减排意识的不断加强，国家对能源结构进行了重大调整。在“十三五”期间乃至今后几十年，新兴能源的比例将大幅增加，石化能源的比例将大幅降低。目前，可开发利用的新能源包括太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等，其中风能是一种安全、清洁、环保、资源丰富、取之不尽、用之不竭的可再生性资源。风能发电已成为欧美等发达国家最为推崇的清洁能源之一。近十年以来，我国风电行业的发展也是如火如荼。

在我国，风电电缆的研发和制造伴随风机设备的研发制造而兴起。其中风电电缆的制造标准基本上按照欧盟橡套电缆标准或国外企业的样品而制定。电缆主要结构形式为：第5种软铜绞合导体，乙丙橡胶绝缘，氯化聚乙烯护套。风场内使用的电缆主要有橡皮绝缘电力电缆、橡皮绝缘控制电缆、塑料绝缘电力电缆、架空导线、光缆和铜、铝线排等品种。

在风机塔筒内，用量最大的电缆品种为额定电压1.8/3kV铜芯橡皮绝缘橡皮护套低温耐扭转软电缆，约占电缆采购成本的80％以上。这种电缆主要用于风力发电机与整流/逆变器之间的电力连接，传输电压等级690V的大电流。其中顶部悬空敷设的电缆(通常称为扭缆)需要承受扭转、震动、自重、高低温等环境因素的作用，使用条件最为苛刻，技术和质量要求最高。

由于铜导体的综合性能较好，因此在国家标准GB/T29631-2013《额定电压1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆》中，规定了风力发电用电缆的导电线芯全部采用符合GB/T3956-2008《电缆的导体》标准中的第五种软铜导体。然而，铜资源在我国属短缺物资，制作铜芯电缆主要存在以下不足之处：①由于铜价高，造成项目投资成本大；②铜资源缺乏，大部分依赖进口；③铜芯电缆重量大，施工成本高。

由于我国的铝矿资源较为丰富，目前出现了以铝代铜电线电缆产品。然而纯铝导电线芯电缆存在着以下缺点：①在接头处会因纯铝的蠕变形成间隙，造成接触电阻变大，降低电气性能；②端子处容易脱落，造成漏电，或接触不良，产生火花，引起火灾；③容易折断，或在弯曲处留下裂痕，造成电阻增大而发热。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种各项性能指标均达到铜芯电缆的标准、而其相对于铜芯电缆而言能够大大降低制作成本的风机用软电缆。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种风机用软电缆，包括导体线芯、隔离层、绝缘层、护套层，所述导体线芯采用铝合金制成，导体线芯包括多根单线，每根单线的直径范围为0.15-0.6mm。

优选的是，所述风机用软电缆为单芯电缆，所述单芯电缆的导体线芯的截面面积的范围是10-630mm²。

优选的是，所述风机用软电缆为三芯电缆，所述三芯电缆包括有三根导体线芯，每根导体线芯上均由内向外依次包覆有隔离层和绝缘层，所述护套层与绝缘层之间还设有将三根导体线芯捆扎为一体的捆扎带。

进一步优选的是，所述捆扎带与绝缘层之间还填充有成缆填充材料。

进一步优选的是，所述成缆填充材料采用电缆麻或橡胶条。

优选的是，所述三芯电缆中的每根导体线芯的截面面积的范围是10-400mm²。

优选的是，所述隔离层采用聚酯带或无纺布带。

进一步优选的是，所述聚酯带的厚度是0.02-0.04mm，无纺布带的厚度是0.05-0.20mm。

优选的是，所述绝缘层采用乙丙橡皮或硅橡胶制成。

优选的是，所述护套层采用氯磺化聚乙烯橡胶混合物、硅橡胶、聚氨酯弹性体、或热塑弹性体制成。

本实用新型具有以下效果：该风机用软电缆由于采用铝合金作为导体线芯，其原材料易取，生产方便；并且由于导体线芯中的每根单线的直径仅为0.15-0.6mm，因而可以弥补以往纯铝电缆的性能不足(纯铝的导体抗蠕变性能差，长期使用后，接头处会出现蠕变引起的松动或接触不良，会产生电弧、火花而引起火灾)，即可以提高电缆的导电性能、弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能，能够保证电缆在长时间过载和过热时保持连续性能稳定，使电缆的结构更柔软、易弯曲、抗蠕变性能和耐腐蚀性能更好，质量性能更加稳定，是目前技术状况下最经济、实惠的以铝代铜的电缆产品。

本实用新型风机用软电缆特别适于风机塔筒中使用。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中单芯电缆的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2中三芯电缆的结构示意图；

图3为对电缆进行扭转试验的试验示意图。

图中：1—导体线芯；2—隔离层；3—绝缘层；4—成缆填充材料；5—捆扎带；6—护套层；7—转动夹具；8—软电缆样品；9—固定支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

针对我国铜资源缺乏、而铝矿资源和稀土资源相对较为丰富的特点，本实用新型采用铝合金材料来替代铜材料来制作电缆的导体线芯，以制作高性能的电缆；针对风机用软电缆对电缆的导电性能、弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能要求较高的特点，本实用新型风机用软电缆包括由内向外的导体线芯、隔离层、绝缘层和护套层，其中，所述导体线芯采用铝合金制成，由于导体线芯包括多根单线，即每根单线均采用铝合金制成，并使每根单线的直径范围为0.15-0.6mm(现有的铝单线的直径一般为1.30-4.50mm)，从而可保证电缆的使用性能。

其中，制作导体线芯所采用的铝合金材料是在原有金属导体铝中添加铜、铁、稀土等多种元素而制成，具体来说，可以采用GB/T3956-2008《电缆的导体》标准中第五、第六种铝导体。

实施例1：

本实施例提供一种风机用软电缆，如图1所示，所述电缆由内向外依次包括导体线芯1、隔离层2、绝缘层3和护套层6。本实施例中的所述电缆为单芯电缆，即包括一根导体线芯1。其中：

导体线芯1：由铝合金制成，其截面面积范围为10-630mm²。本实施例中，铝合金材料具体可以为8030铝合金。

隔离层2：使用聚酯带(厚度为0.04mm)，或无纺布带(厚度为0.20mm)。

绝缘层3：使用乙丙橡皮(或其它相当的合成弹性体，EPR)，或硅橡胶(或其它相当的合成弹性体，G)。

护套层6：采用氯磺化聚乙烯橡胶混合物(或其它相当的合成弹性体，SH)、硅橡胶护套(或其它相当的合成弹性体，G)、聚氨酯弹性体(TPU)、或者是热塑弹性体(TPV-90)中的一种。

具体来说，本实施例中的风机用软电缆，所述导体线芯1采用铝合金制成，导体线芯包括多根单线(每根单线均由铝合金材料制成)，即通过绞合多根铝合金单线而构成电缆的导体线芯1。每根单线的直径范围为0.15-0.6mm。在导体线芯1上绕包了两层聚酯带(也可是一层无纺布带)作为隔离层2，隔离层2外挤包一层绝缘层3，绝缘层3可以是乙丙橡皮(EPR)、硅橡胶(G)或其它相当的合成弹性体中的一种。与绝缘层3紧邻的是护套层6(最后一道工序)，护套层6通过挤出机挤包在绝缘层3上。

实施例2：

本实施例提供一种风机用软电缆，如图2所示，所述电缆由内向外依次包括导体线芯1、隔离层2、绝缘层3和护套层6。

具体来说，所述电缆为三芯电缆，即包括三根导体线芯1，每根导体线芯1采用铝合金制成，导体线芯包括多根单线(由铝合金材料制成)，每根单线的直径范围为0.15-0.6mm。其中，每根导电线芯1的截面面积范围为10-400mm²。

优选的，所述三芯电缆中，每根导体线芯1上均由内向外依次包覆有隔离层2和绝缘层3，护套层6与绝缘层3之间还设有将三根导体线芯捆扎为一体的捆扎带5，捆扎带5与绝缘层3之间还填充有成缆填充材料4。

如图2所示，该三芯电缆中，三根导体线芯1的直径均相同，通过绞合多根铝合金材料制成的单线作为所述电缆的导体线芯1，而组成导电线芯1的单线直径一般在0.15-0.60mm之间。在导体线芯1上绕包了两层聚酯带(也可是一层无纺布带)作为隔离层2，隔离层2外挤包一层绝缘层3，绝缘层3可以采用乙丙橡皮(EPR)、硅橡胶(G)或其它相当的合成弹性体中的一种。然后将三根已挤包绝缘层3的导体线芯1绞合成缆，成缆时三根导体线芯1的缝隙采用成缆填充材料4进行填充，成缆填充材料4可以是电缆麻或橡胶条，由于这种填充材料较柔软、易变形，进行绞合填充时成缆填充材料4可以根据缝隙的形状变化，将缝隙基本填满，以使填充后的成缆芯很圆整。为进一步保证成缆芯的圆整、稳定，成缆的同时在成缆芯外重叠绕包了无纺布带作为捆扎带5，与捆扎带紧邻的是护套层6，护套层6通过挤出机挤包在成缆芯上，护套层6的材料采用氯磺化聚乙烯橡胶混合物(SH)、硅橡胶护套(G)、聚氨酯弹性体(TPU)、热塑弹性体(TPV-90)、或其它相当的合成弹性体中的一种。

对本实施例1和实施例2中的风机用软电缆进行扭转试验，其中的试验效果可以通过GB/T3956-2008《电缆的导体》第五类软铝导体在常温、低温和高温下进行的扭转试验方法来进行体现，具体的试验方法如下：

如图3所示，此扭转试验是将长度为12.5m的软电缆样品8垂直安装在转动夹具7上，尾端成钩形并连接在固定支架9上，以1080°/分的速度，顺时针转1440°，逆时针转1440°(复位)，再逆时针转1440°，再顺时针转1440°(复位)，为一个周期的扭转试验。

对实施例1和实施例2中的风机用软电缆在常温下进行10000个周期的扭转试验，然后在-40℃下进行2000个周期的扭转试验，再在+60℃下进行10000个周期的扭转试验后，对所述电缆进行检查，发现电缆表面无裂纹和扭曲现象，导电线芯通路、并经过15分钟规定的交流电压值后不击穿，电缆完好无损。

由于扭转试验模拟了风机发电时电缆的使用条件和极端环境温度，通过此试验的电缆，可以适用于风力发电机中由机舱引向塔架部分的并且在风机对风过程中需要扭转的所有电缆。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种风机用软电缆，包括由内向外的导体线芯(1)、隔离层(2)、绝缘层(3)和护套层(6)，其特征在于，所述导体线芯采用铝合金制成，导体线芯包括多根单线，每根单线的直径范围为0.15-0.6mm；

所述铝合金采用GB/T3956-2008《电缆的导体》中的第五种铝导线或第六种铝导体。

2.如权利要求1所述的风机用软电缆，其特征在于，所述风机用软电缆为单芯电缆，所述单芯电缆包括一根导体线芯(1)，所述导体线芯的截面面积的范围是10-630mm²。

3.如权利要求2所述的风机用软电缆，其特征在于，所述风机用软电缆为三芯电缆，所述三芯电缆包括三根导体线芯(1)，每根导体线芯上由内向外依次包覆所述隔离层(2)和所述绝缘层(3)，所述护套层(6)与所述绝缘层(3)之间还设有将三根导体线芯捆扎为一体的捆扎带(5)。

4.如权利要求3所述的风机用软电缆，其特征在于，所述捆扎带(5)与所述绝缘层(3)之间还填充有成缆填充材料(4)。

5.如权利要求4所述的风机用软电缆，其特征在于，所述成缆填充材料(4)采用电缆麻或橡胶条。

6.如权利要求3所述的风机用软电缆，其特征在于，每根导体线芯(1)的截面面积的范围是10-400mm²。

7.如权利要求1-6任一项所述的风机用软电缆，其特征在于，所述隔离层(2)采用聚酯带或无纺布带。

8.如权利要求7所述的风机用软电缆，其特征在于，所述聚酯带的厚度是0.02-0.04mm，无纺布带的厚度是0.05-0.20mm。

9.如权利要求1-6任一项所述的风机用软电缆，其特征在于，所述绝缘层(3)采用乙丙橡皮或硅橡胶制成。

10.如权利要求1-6任一项所述的风机用软电缆，其特征在于，所述护套层(6)采用氯磺化聚乙烯橡胶混合物、硅橡胶、聚氨酯弹性体、或热塑弹性体制成。