CN209374105U - 一种低压风能电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低压风能电缆，涉及电缆技术领域。低压风能电缆包括导体、隔离带、绝缘层和外护套。隔离带包覆于导体外侧。绝缘层包覆于隔离带外侧，绝缘层材料为乙丙橡胶。外护套包覆于绝缘层外侧。此种结构设计的电缆适用范围广，具有电力传输、高机械强度等综合优势，并且该电缆不需要增加新的生产设备就能实现该低压风能电缆的生产，节约了生产成本，具有很好的柔软性使用过程中不宜折断，并且该低压风能电缆的绝缘层采用阻燃性能和抗张强度均更好的乙丙橡胶材料，外护套采用阻燃性、耐油性和耐低温性能更好的氯化聚乙烯橡胶，使得该低压风能电缆成品能够通过UL 1685中阻燃FT4试验。

Description

一种低压风能电缆

技术领域

本实用新型涉及电缆技术领域，具体而言，涉及一种低压风能电缆。

背景技术

目前，风能发电已经成为新能源中技术成熟度、规模开发条件最高和商业化发展前景最好的发电方式，全球风电产业规模化发展速度令人瞩目，作为风力发电的配套产品-风力发电用电缆正在成为有巨大市场潜力的电缆新产品，而美国线缆市场目前可谓是世界最大的区域性市场，美标电线电缆的要求几乎可以说是全球电线电缆行业产品的顶尖要求，欧美、北美及世界范围内的其他一些国家和地区的风力发电用电缆多选用美国UL标准，这些国家和地区的行业准入体系中，通常执行美国UL认证，因此大大提高了技术准入门槛。

现在国内的常规美标抗扭型低压风能橡套软电缆通常使用的绝缘材料和外护套材料的阻燃性能只能通过UL 1685中规定的阻燃CT试验；并且使用的绝缘材料的抗拉强度较低(4.2Mpa)，且阻燃性能较差；外护套耐油指标(100℃，24h，抗张强度和断裂伸长率的变化率±40％)较低；阻燃、高机械性能、耐寒和耐油等性能未能同时满足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低压风能电缆，以改善现有低压风能电缆阻燃性能和柔软性能差的问题。

本实用新型是这样实现的：

基于上述目的，本实用新型提供一种低压风能电缆，包括导体、隔离带、绝缘层和外护套，所述隔离带包覆于所述导体外侧，所述绝缘层包覆于所述隔离带外侧，所述绝缘层材料为乙丙橡胶，所述外护套包覆于所述绝缘层外侧。

上述技术方案中，电缆绝缘层材料为乙丙橡胶，这种乙丙橡胶绝缘材料不仅能够使电缆成品通过UL1685中阻燃FT4试验，并且此阻燃高强度乙丙绝缘橡胶材料的抗张强度超过普通乙丙橡胶绝缘材料的两倍，使得该低压风能电缆阻燃性能和电气安全性能得到提高，并且此种结构设计的电缆适用范围广，具有电力传输、高机械强度等综合优势，并且该电缆生产仅通过工厂现有生产设备即可生产。

进一步地，所述导体包括多股丝束，所述多股丝束绞合形成所述导体，每股所述丝束包括多根铜导线，所述多根铜导线绞合形成每股所述丝束。

上述技术方案中，导体包括多股丝束，丝束包括多根铜导线，并且丝束由多根铜导线绞合形成，选择铜导线作为导体的基本单元不仅使刀体具有很好的导线性能，也能够保证导体的柔软性。

进一步地，所述多根铜导线沿第一圆周方向绞合形成所述丝束，所述多股丝束沿第二圆周方向绞合形成所述导体，所述第一圆周方向与所述第二圆周方向相反。

上述技术方案中，导体包括多股丝束，并且导体由多个丝束绞合形成，丝束包括多根铜导线，并且丝束由多根铜导线绞合形成，这种绞合方式和铜导线的选择能够使得该低压风能电缆具有较好的柔软性。

进一步地，所述丝束包括从内至外依次布置的第一铜导线层、第二铜导线层和第三铜导线层，所述第二铜导线层中的所述铜导线的外径小于所述第二铜导线层中的所述铜导线的外径和所述第三铜导线层中的所述铜导线的外径。

上述技术方案中，第二铜导线层能够填充第三铜导线层和第一铜导线层之间的部分间隙，使丝束结构更加紧凑，降低产生局部放电的可能性。

进一步地，所述铜导线外径与所述丝束的节距长度的比例为1:8。

上述技术方案中，限定铜导线外径与所述丝束的节距长度的比例为1:8能够使得丝束在具有较好的柔软性的同时也能够保证丝束的结构紧凑。

进一步地，所述丝束外径与所述导体的节距长度的比例为1:8。

上述技术方案中，限定丝束外径与导体的节距长度的比例为1:8能够使得导体在具有较好的柔软性的同时也能够保证导体的结构紧凑。

进一步地，所述铜导线的直径为0.45mm～0.55mm。

上述技术方案中，通过限定铜导线直径在一个较小的范围之内，保证导体的柔软性。

进一步地，所述导体的直径为1.5mm～37.4mm。

上述技术方案中，限定导体的直径在合理的范围内，在保证电缆的柔软性和电力传输性能的同时，能够使每股丝束的铜导线的数量得到合理的调整。

进一步地，所述外护套材料为氯化聚乙烯橡胶。

在本实施例中，外护套选用的氯化聚乙烯橡胶材料较普通的氯化聚乙烯橡胶材料具有更好的阻燃性能、耐油性能、耐低温性能和耐紫外线性能。

进一步地，所述绝缘层和所述外护套通过双层共挤的方式包覆于所述导体外侧。

在本实施例中，采用双层同时依次挤出方式可以避免由于两次挤出分开进行时内层绝缘表面收到污染和损伤等问题出现，使绝缘相邻的两层之间紧密结合，提高电缆质量。

本实用新型的有益效果包括：

本实用新型提供一种低压风能电缆，包括导体、隔离带、绝缘层和外护套；电缆绝缘层材料为乙丙橡胶，这种乙丙橡胶绝缘材料不仅能够使电缆成品通过UL1685中阻燃FT4试验，并且此阻燃高强度乙丙绝缘橡胶材料的抗张强度超过普通乙丙橡胶绝缘材料的两倍，使得该低压风能电缆阻燃性能和电气安全性能得到提高，并且此种结构设计的电缆适用范围广，具有电力传输、高机械强度等综合优势，并且该电缆不需要增加新的生产设备就能实现该低压风能电缆的生产，节约了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的低压风能电缆的结构示意图；

图2为图1所示的丝束的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2提供的低压分能电缆的结构示意图；

图4为图3所示的丝束的结构示意图；

图标：100-低压风能电缆；10-导体；11-丝束；111-第一铜导线层；112-第二铜导线层；113-第三铜导线层；12-铜导线；20-隔离带；30-绝缘层；40-外护套；A-第一圆周方向；B-第二圆周方向。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

图1为本实施例提供的一种低压风能电缆100。如图1所示，本实施例中的低压风能电缆100，包括导体10、隔离带20、绝缘层30和外护套40；其中，隔离带20包覆于导体10外侧，绝缘层30包覆于隔离带20外侧，外护套40包覆于绝缘层30外侧。

在本实施例中，导体10选用直径范围为0.45mm～0.55mm的软铜导线12作为基本的组成单元，在本实施例中，形成丝束11的软铜导线12的外径相同，每股丝束11包括的软铜导线12的数量也相同，即每股丝束11的外径相同。

需要说明的是，导体10是通过两次绞合形成的，即多根软铜导线12沿第一圆周方向A绞合形成丝束11，多根铜导线12绞合形成丝束11的这一过程为第一次绞合，图2为图1所示的丝束11的结构示意图；多股丝束11沿第二圆周方向B绞合形成导体10，多股丝束11绞合形成导体10这一过程为第二次绞合，另外，在本实施例中，第一圆周方向A与第二圆周方向B相反，即，第一圆周方向A为逆时针方向，第二圆周方向B为顺时针方向，最终形成的导体10的直径范围为1.5mm～37.4mm。在其他具体实施例中，也可以采用其他方式形成导体10，并且不影响导体10的柔软性和电力传输性能，如两次绞合均沿同一圆周方向，即两次绞合均沿顺时针方向或者逆时针方向绞合。

通过绞合方式形成导体10需要按照一定的节径比进行操作，所谓的节径比为绞线中每一层的任何一根单线，都是按照一定的绞制角度环绕一中心线作螺旋状绞捻的，在绞线轴线方向的一个完整的螺旋线间距为节距长度，其中节距长度与绞线外径的比值即为节径比，节径比的大小，关系到绞线的紧密程度、绞线重量和绞线电阻的大小，在导线的产品标准中，对节径比均有所规定。

在本实施例中，第一次绞合和第二次绞合的节径比均为1：8，即在第一次绞合时，丝束11中的每一层中的每一根软铜导线12均是按照一定的绞制角度环绕一中心线作螺旋状绞捻的，在第一圆周方向A的一个完成的螺旋线间距与丝束11的外径的比为1:8；在第二次绞合时，导体10中的每一层中的每一股丝束11均是按照一定的绞制角度环绕一中心丝束11作螺旋状绞捻的，在第二圆周方向B的一个完成的螺旋线间距与导体10的外径的比为1:8。选用较小直径的软铜导线12作为导体10的基本组成单元及采用两次不同方向的绞合方式形成导体10不仅能够保证导体10的柔软性和电力传输性能，还能使导体10结构更加紧凑。另外，两次绞合的节径比均为1:8能够使得绞合后的导体10表面不会出现密集的不光滑现象，丝束11和铜导线12的外径不一样，两次绞合的螺旋节距也不一样，在一定程度上能实现能够实现螺旋节距之间的间隙互补。在本实施例中，软铜导线12通过退火处理，工序操作简单，易于实现，在其他具体实施例中，两次绞合的节径比可以采用用其他能保证电缆柔软性和电力传输性能的比值，并且两次绞合的节径比也可以不相同。

隔离带20包覆于导体10外侧。在本实施例中，隔离带20为加强型无纺布隔离带，并且缠绕厚度为0.14mm。在其他具体实施例中，隔离带20也可以为其他材料，如FTC相变防火保温材料隔离带。

由于导体10是由多股丝束11绞合形成的，丝束11是由多根软铜导线12绞合形成的，因此，在各丝束11之间，各软铜导线12之间均存在间隙，以至于导体10外表面不光滑，若绝缘层30直接包覆于导体10外侧，使用该低压风能电缆100时，很容易发生局部放电，通过将无纺布隔离带20包覆于导体10外侧，能够减小各丝束11之间和各软铜导线12之间的间隙，使得导体10的结构更加紧凑，电力传输性能更好，减小甚至避免在该低压风能电缆100在使用时在电缆内部产生局部放电，提高了该低压风能电缆100使用的安全性。

绝缘层30包覆于隔离带20外侧。在本实施例中，绝缘层30采用高强度阻燃乙丙橡胶，通过在绝缘中加入陶土等增强剂来得到该阻燃高强度乙丙绝缘材料，阻燃高强度乙丙绝缘材料的使用，绝缘抗张强度达到12.3Mpa，超过普通乙丙橡胶材料(4.2Mpa)近2倍，使得绝缘层30就可达到VW-1阻燃等级，高机械性能使得该低压风能电缆100的电气安全性能得到提高；电缆满足UL44中PRI的耐油性能(100℃，96h，抗张强度和断裂伸长率的保留率≥50％)，远远高于常规风能电缆的耐油指标(100℃，24h，抗张强度和断裂伸长率的变化率±40％)。不仅满足风力发电机组的使用需求，且阻燃和电气安全性更高，更在一定程度上延长其使用寿命，降低了后期维护成本。

另外，本实施例中是通过提高乙丙橡胶各区的温度，对挤橡机加装过滤板，增加螺筒内橡胶料的压力，增加摩擦，使材料塑化保证绝缘层30的挤包紧密性和匀称性；其次，经过反复调试验证，将生产对模距离增加1.0mm，在确保生产过程中不出现倒料现象的前提下，充分的增加橡胶材料挤出时的压力，使绝缘层30更加紧密的包覆在导体10表面，避免电缆绝缘层30的鼓包问题；最后，经过硫化工艺的反复调整，最终采用：蒸汽压力17Bar，线速度9m/min的工艺条件，以使成品绝缘能满足性能要求，避免出现因橡胶料的硬度较大，挤出温度偏高，硫化温度高，易造成塑化不好，表面不光滑，欠硫导致性能不合格，包的不紧密的现象。

外护套40包覆于绝缘层30外侧。外护套40的材料为氯化聚乙烯橡胶，在本实施例中，氯化聚乙烯橡胶的正硫化时间相对绝缘材料较长，硫化工艺的计算为关键步骤，本实施例中，硫化工艺条件为：蒸汽压力17Bar，水位控制在30％，线速度控制在9m/min，确保了外护套硫化充分，表面光滑、平整。同时为了进一步保证电缆表面质量，并对外护挤出模具进行了镀铬处理，增加模具表面的光洁度，防止焦料在模口堆积而引起外护套40表面出现划痕，按上述工艺控制生产出的外护套40表面光滑，无焦烧、无鼓包起泡现象，并且具有较好的阻燃、耐油和耐低温性能。

其中，绝缘层30和外护套40通过双层共挤的方式包覆于隔离带20外侧，采用双层同时依次挤出方式可以避免由于两次挤出分开进行时内层绝缘表面收到污染和损伤等问题出现，使绝缘相邻的两层之间紧密结合，提高电缆质量。

在本实施例中，提供了一种低压风能电缆100，此种结构设计的电缆适用范围广，具有电力传输、高机械强度等综合优势，并且该电缆仅通过工厂现有生产设备即可生产，并且该低压风能电缆100通过采用直径很小的软铜导线12作为基本组成单元，并通过两次方向相反的绞合方式形成具有合理节径比的该低压风能电缆100的导体10，使得该低压风能电缆100结构紧凑，具有很好的柔软性，使电缆在扭曲使用时不容易断丝，增加电缆的使用寿命，减少运营成本；绝缘层30选用高强度的乙丙橡胶材料，通过在绝缘中加入陶土等增强剂来得到阻燃高强度乙丙绝缘材料，使得该乙丙橡胶材料的抗张强度远远高于普通的乙丙橡胶材料，不仅满足风力发电机组的使用需求，且阻燃和电气安全性更高，更在一定程度上延长其使用寿命，降低了后期维护成本；外护套40的材料选用经过较长时间的正硫化处理的氯化聚乙烯橡胶，经过处理的氯化聚乙烯橡胶较普通的氯化聚乙烯橡胶具有更好的阻燃性能、耐油性能、耐低温性能和耐紫外性能，并且为了进一步保证电缆表面质量，对外护挤出模具进行了镀铬处理，增加模具表面的光洁度，防止焦料在模口堆积而引起外护套表面出现划痕，以保证外护套表面光滑，无焦烧、无鼓包起泡现象，阻燃高强度的乙丙橡胶材料和高阻燃氯化聚乙烯橡胶材料的使用，使得该低压风能电缆100成品可以通过UL 1685中阻燃FT4试验。

实施例2

图3为本实施例提供一种低压风能电缆100的结构示意图，本实施例与实施例1的区别在于绞合形成丝束11的软铜导线12的外径不同。

图4为图3所示的丝束11的结构示意图。如图4所示，每股丝束11中存在不同外径的软铜导线12，即丝束11包括从内至外依次布置的第一铜导线层111、第二铜导线层112和第三铜导线层113，第二铜导线层112绞合在第一铜导线层111的外侧，第三铜导线层113绞合在第二铜导线层112的外侧，在本实施例中，第一铜导线层111为一根位于丝束11中间位置的软铜导线12，第二铜导线层112包括多根软铜导线12，第三铜导线层113包括多根软铜导线12，其中，第二铜导线层112中的软铜导线12的外径小于第一铜导线层111中的软铜导线12的外径和第三铜导线层113中的软铜导线12的外径，这种结构形式外径较小的铜导线12能够将绞合形成的丝束11中的部分间隙填充，使丝束11结构更加紧凑，降低产生局部放电的可能性，提高该低压风能电缆100的电力传输性能和安全性能。

在其他具体实施例中，还可以通过用多股不同外径的丝束11绞合形成导体10，外径较小的丝束11能够实现丝束11之间部分间隙填充，能够使导体10结构更加紧凑，降低产生局部放电的可能性，提高该低压风能电缆100的电力传输性能和安全性能。

实施例的其余结构与实施例1相同，在此不再赘述。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低压风能电缆，其特征在于，包括：

导体；

隔离带，所述隔离带包覆于所述导体外侧；

绝缘层，所述绝缘层包覆于所述隔离带外侧，所述绝缘层材料为乙丙橡胶；以及

外护套，所述外护套包覆于所述绝缘层外侧；

所述导体包括多股丝束，所述多股丝束绞合形成所述导体，每股所述丝束包括多根铜导线，所述多根铜导线绞合形成每股所述丝束；

所述多根铜导线沿第一圆周方向绞合形成所述丝束，所述多股丝束沿第二圆周方向绞合形成所述导体，所述第一圆周方向与所述第二圆周方向相反；

所述丝束包括从内至外依次布置的第一铜导线层、第二铜导线层和第三铜导线层，所述第二铜导线层中的所述铜导线的外径小于所述第一铜导线层中所述铜导线的外径和所述第三铜导线层中的所述铜导线的外径。

2.根据权利要求1所述的低压风能电缆，其特征在于，所述铜导线外径与所述丝束的节距长度的比例为1:8。

3.根据权利要求1-2任一项所述的低压风能电缆，其特征在于，所述丝束外径与所述导体的节距长度的比例为1:8。

4.根据权利要求1所述的低压风能电缆，其特征在于，所述铜导线的直径为0.45mm～0.55mm。

5.根据权利要求3所述的低压风能电缆，其特征在于，所述导体的直径为1.5mm～37.4mm。

6.根据权利要求1所述的低压风能电缆，其特征在于，所述外护套材料为氯化聚乙烯橡胶。

7.根据权利要求1所述的低压风能电缆，其特征在于，所述绝缘层和所述外护套通过双层共挤的方式包覆于所述导体外侧。