CN212135995U - 一种波浪能发电用动态电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及海底电缆技术领域，尤其涉及一种波浪能发电用动态电缆，包括内部的缆芯和外部的缆芯缠绕层，所述缆芯包括三根电力电缆、两根通信光缆和多根防水填充绳，所述缆芯缠绕层由内至外依次包括涂胶布袋层、聚丙烯纤维内衬层、镀锌钢丝铠装层、无纺布扎带层和第二聚氨酯护套层，所述电力电缆外层设置有第一聚氨酯护套层，减少了在波浪能发电过程中对人体及环境造成危害和污染，同时有利于动态缆随发电装置进行上下动态位移大幅变化，采用金属铜丝屏蔽，确保分相线芯的电气连接性，减少非互连区段金属层和铠装层间的电位差，提高了动态缆在水中的稳定性。

Description

一种波浪能发电用动态电缆

技术领域

本实用新型涉及海底电缆技术领域，尤其涉及一种波浪能发电用动态电缆。

背景技术

随着海洋资源的开采发展，动态电缆的需求快速增加。动态电缆能够集成诸多功能服务于水下生产系统，同时在环境荷载作用下具备良好的顺应性。从而被广泛应用于岛屿开发输电并网系统，投入到波浪能发电商业化运行工程中使用。

动态电缆的主要功能是连接波浪能发电机组与陆地集控中心传输电能，同时从岸基控制平台向发电机组的控制端传输通信信号。由于受海岸形态和海底地形的因素影响，在群岛地区的海峡、海湾等区域，波浪能的流速会直接影响动态电缆的选型。相比常规海缆，动态电缆需要承受较高的机械拉伸、弯曲，因此要求其整体结构具有较高的机械强度和柔韧性。

目前，在已运行的波浪能发电系统中，动态电缆没有统一的标准。各供应商的设计理念基本一致，整个系统关联的缆及相关附件装置已十分成熟。根据应用场景需求的差异，动态电缆的结构设计形式变化较大。现有技术中的护套采用重量加大的铅护套机构，在动态缆发生上下位移变化时会由于重量过重导致移动十分不方便，费时费力。而且在动态电缆设计时还需要考虑到耐水性能和柔韧性能，在力学结构设计上是否更趋于安全、合理，也需要进行合理设计。目前的动态电缆无法实现在降低电缆重量的前提下还能保证其力学性能的要求。

因此，有必要提出一种改进，以克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有技术中的问题，提供一种波浪能发电用动态电缆。

本实用新型的技术方案是：

一种波浪能发电用动态电缆，包括内部的缆芯和外部的缆芯缠绕层，所述缆芯包括三根电力电缆、两根通信光缆14和多根防水填充绳20，所述缆芯缠绕层由内至外依次包括涂胶布袋层10、聚丙烯纤维内衬层11、镀锌钢丝铠装层12、无纺布扎带层13和第二聚氨酯护套层15，所述电力电缆外层设置有第一聚氨酯护套层9。

作为一种优选的技术方案，所述电力电缆由内至外依次包括第二类无氧铜导体层1、第一半导电阻水带层2、导体屏蔽层3、EPR乙丙橡胶绝缘层4、绝缘屏蔽层5、第二半导电阻水带层6、铜丝疏绕屏蔽层7、第三半导电阻水带层8和第一聚氨酯护套层9。

作为一种优选的技术方案，所述通信光缆14由内至外依次包括12芯光纤16、不锈钢管层17、磷化钢丝层18、HDPE护套层19。

作为一种优选的技术方案，所述第二类铜导体层1是由多根退火圆铜丝经分层紧压绞合而成，并且层间添加阻水材料。

作为一种进一步优选的技术方案，所述EPR乙丙橡胶绝缘层4材质为乙丙橡胶。

作为一种优选的技术方案，所述的铜丝疏绕屏蔽层7是由软铜丝间隙疏绕和铜带扎紧，通过单铜带反向间隙绕包工艺扎紧铜丝。

作为一种优选的技术方案，所述镀锌钢丝铠装层12为两层设置，并且相互反向设置。

本实用新型的一种波浪能发电用动态电缆，去除传统的铅护套结构，使用聚氨酯护套结构，电缆重量轻，柔软，减少了在波浪能发电过程中对人体及环境造成危害和污染，同时有利于动态缆随发电装置进行上下动态位移大幅变化；

设置铜丝疏绕屏蔽层，采用金属铜丝屏蔽，确保分相线芯的电气连接性，减少非互连区段金属层和铠装层间的电位差；

提高了电缆在高拉力作用下运行的稳定性，铠装层采用两层反向镀锌钢丝铠装，运用扭矩平衡原理，提高了动态缆在水中的稳定性；

采用抗老化绝缘性能和可靠性高的EPR乙丙橡胶绝缘，三层共挤加工工艺，测试水树分析、介质损耗角正切及交流击穿等试验指标均满足动态缆应用环境要求；

采用的聚氨酯护层，具有非常优异耐海水及耐水解性能，选用极好的韧性、耐磨性、耐油性、低温柔韧性、弹性以及热稳定性的聚醚型聚氨酯材料，通过挤出机进行挤制而成。在具有弹性体特有的特性外，还兼备优异的防水性能；

采用光-电复合结构，多层铠装，机械强度高；各个单元绞合后缆芯填充紧实、圆整，整体结构布局稳定可靠。

附图说明

图1 为本实用新型总体图；

图2 为本实用新型电力电缆放大图；

图3为本实用新型通信光缆放大图；

其中，1、第二类无氧铜导体层，2、第一半导电阻水带层，3、导体屏蔽层，4、EPR乙丙橡胶绝缘层，5、绝缘屏蔽层，6、第二半导电阻水带层，7、铜丝疏绕屏蔽层，8、第三半导电阻水带层，9、第一聚氨酯护套层，10、涂胶布带层，11、聚丙烯纤维内衬层，12、镀锌钢丝铠装层，13、无纺布扎带层，14、通信光缆，15、第二聚氨酯护套层，16、12芯光纤，17、不锈钢管层，18、磷化钢丝层，19、HDPE护套层，20、防水填充绳。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、技术特征、实用新型目的与技术效果易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例一：

如图1-3所示，一种波浪能发电用动态电缆，包括内部的缆芯和外部的缆芯缠绕层，所述缆芯包括三根电力电缆、两根通信光缆14和多根防水填充绳20，所述缆芯缠绕层由内至外依次包括涂胶布袋层10、聚丙烯纤维内衬层11、镀锌钢丝铠装层12、无纺布扎带层13和第二聚氨酯护套层15，所述电力电缆外层设置有第一聚氨酯护套层9。

如图2所示，所述电力电缆由内至外依次包括第二类无氧铜导体层1、第一半导电阻水带层2、导体屏蔽层3、EPR乙丙橡胶绝缘层4、绝缘屏蔽层5、第二半导电阻水带层6、铜丝疏绕屏蔽层7、第三半导电阻水带层8和第一聚氨酯护套层9。

如图3所示，所述通信光缆14由内至外依次包括12芯光纤16、不锈钢管层17、磷化钢丝层18、HDPE护套层19。

所述第二类铜导体层1是由多根退火圆铜丝经分层紧压绞合而成，并且层间添加阻水材料。

所述EPR乙丙橡胶绝缘层4材质为乙丙橡胶。

所述的铜丝疏绕屏蔽层7是由软铜丝间隙疏绕和铜带扎紧，通过单铜带反向间隙绕包工艺扎紧铜丝。

所述镀锌钢丝铠装层12为两层设置，并且相互反向设置。

本实用新型的一种波浪能发电用动态电缆，电压等级为交流（AC）10kV。缆芯是由3根电力电缆、2根通信光缆、多股防水填充绳等绞合而成。在缆芯外依次包覆聚丙烯纤维内衬层11、镀锌钢丝铠装层12、无纺布扎带层13、第二聚氨酯护套层15。

所述的电力电缆包括第二类无氧铜导体1和依次设置于所述的第二类铜导体层1外的第一半导电阻水带层2、导体屏蔽层3、EPR乙丙橡胶绝缘层4、绝缘屏蔽层5、第二半导电阻水带层6、铜丝疏绕屏蔽层7、第三半导电阻水带层8、第一聚氨酯护套层9等组成。

所述的通信光缆14由12芯光纤16、阻水油膏、不锈钢管层17、磷化钢丝层18、HDPE护套层19等组成。光纤位于不锈钢管层17内，不锈钢管层17外设置有加强磷化钢丝和聚乙烯外护套。光单元采用不锈钢管层17保护，选择合适的余长，填充抑制氢损的阻水型油膏，使光单元具备径向和纵向阻水功能的同时，可以有效地抑制光纤氢损的发生，故而提高光纤的使用寿命及传输性能。

所述的第二类无氧铜导体1由多根退火圆铜丝经分层紧压绞合而成，层间添加阻水材料，起到纵向阻水性能。铜导体用于传输电流，能够承受一定的机械拉力。经分层紧压后便于弯曲，柔韧性好。

所述的EPR乙丙橡胶绝缘层4的绝缘材质为乙丙橡胶，高的电绝缘性能、耐候性、低压缩永久形变、高强度和高伸长率等综合性能，适合做动态缆的绝缘层。

所述的铜丝疏绕屏蔽层7由软铜丝间隙疏绕和铜带扎紧，采用单铜带反向间隙绕包工艺扎紧铜丝，半导电阻水带绕包来做保护层，同时使铜丝排列整齐、间隔均匀。屏蔽金属层成为一个导电整体的同时，提高动态缆的抗短路电流的能力。

核心部分是聚氨酯内、外护套层的发明设计，对应结构依次有第一聚氨酯护套层9、第二聚氨酯护套层15。聚氨酯材料是一种具有高强度、抗撕裂、耐低温、耐磨的环保材料，满足动态缆的整体阻水、低温、弯曲等性能要求。

所述的缆芯四周的空隙中设置有填充层，可采用多股防水填充绳，柔软性、伸长率和冲击强度较好，满足缆的结构稳定布局稳定。也可采用圆形填充条或为并股填充绳和阻水材料的结合，具有一定的硬度和强度，填充圆整、密实。

铠装层由反向的两层低碳镀锌钢丝螺旋铠装12而成，运用扭矩平衡原理，提高了动态缆在水中的稳定性。利用镀锌钢材料具有优良的防腐蚀，高强度，耐磨等特性，实现延缓海水腐蚀、提高缆的机械强度等性能。

综上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本实用新型的技术范畴。

Claims (7)

1.一种波浪能发电用动态电缆，其特征在于，包括内部的缆芯和外部的缆芯缠绕层，所述缆芯包括三根电力电缆、两根通信光缆（14）和多根防水填充绳（20），所述缆芯缠绕层由内至外依次包括涂胶布袋层（10）、聚丙烯纤维内衬层（11）、镀锌钢丝铠装层（12）、无纺布扎带层（13）和第二聚氨酯护套层（15），所述电力电缆外层设置有第一聚氨酯护套层（9）。

2.根据权利要求1所述的一种波浪能发电用动态电缆，其特征在于，所述电力电缆由内至外依次包括第二类无氧铜导体层（1）、第一半导电阻水带层（2）、导体屏蔽层（3）、EPR乙丙橡胶绝缘层（4）、绝缘屏蔽层（5）、第二半导电阻水带层（6）、铜丝疏绕屏蔽层（7）、第三半导电阻水带层（8）和第一聚氨酯护套层（9）。

3.根据权利要求1所述的一种波浪能发电用动态电缆，其特征在于，所述通信光缆（14）由内至外依次包括12芯光纤（16）、不锈钢管层（17）、磷化钢丝层（18）、HDPE护套层（19）。

4.根据权利要求2所述的一种波浪能发电用动态电缆，其特征在于，所述第二类无氧铜导体层（1）是由多根退火圆铜丝经分层紧压绞合而成，并且层间添加阻水材料。

5.根据权利要求2所述的一种波浪能发电用动态电缆，其特征在于，所述EPR乙丙橡胶绝缘层（4）材质为乙丙橡胶。

6.根据权利要求2所述的一种波浪能发电用动态电缆，其特征在于，所述的铜丝疏绕屏蔽层（7）是由软铜丝间隙疏绕和铜带扎紧，通过单铜带反向间隙绕包工艺扎紧铜丝。

7.根据权利要求1所述的一种波浪能发电用动态电缆，其特征在于，所述镀锌钢丝铠装层（12）为两层设置，并且相互反向设置。

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