CN212322715U - 一种10mw海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种10MW海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆，属于电力电缆制造领域，包括缆芯组和外护套层，缆芯组内包括动力线芯和地线芯；缆芯组的中心处设有一根感测光缆和一根弹性加强芯，感测光缆和弹性加强芯的外侧沿其长度方向等间距套装有若干弹性套，动力线芯和地线芯环绕在弹性套的外侧，且弹性套上固定有与线芯一一对应的弹性隔离体，且弹性隔离体沿电缆的长度方向螺旋式延伸；动力线芯和地线芯的外侧共同绕包有包带层，包带层的外侧依次设有内护套层、膨胀阻水层及外护套层，弹性隔离体背向感测光缆的一侧贴附包带层的内侧。本实用新型具有较好的韧性和抗扭曲能力，且散热效率较高，能够满足海上风电装备用的需求。

Description

一种10MW海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆

技术领域

本实用新型涉及电力电缆制造领域，具体的涉及一种10MW海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆。

背景技术

海上风力发电,是利用海上风力资源发电的新型发电方式，在石油资源形势日益严峻的情况下，各国均将眼光投向了风力资源巨大的海域，欧洲多个国家已建立了多个海上风力发电厂而且规模巨大，中国也逐渐涉及海上风力发电领域。海上风力发电环境较为恶劣，所以对电路连接用的电缆线要求比较严格，但传统的缆线韧性和抗扭曲能力不佳，容易因较大海风导致内部断裂或脱落。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种10MW海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆，其具有较好的韧性和抗扭曲能力，且散热效率较高，能够满足海上风电装备用的需求。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种10MW海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆，包括位于电缆中心处的缆芯组及设于电缆外表侧的外护套层，所述缆芯组内包括动力线芯和地线芯，所述动力线芯由内至外依次设有钪铝合金软导体、绝缘层及屏蔽层，所述地线芯包括钪铝合金软导体及包覆于钪铝合金软导体外侧的屏蔽层，所述地线芯的直径小于动力线芯的直径；所述缆芯组的中心处设有一根感测光缆和一根弹性加强芯，所述感测光缆和弹性加强芯的外侧沿其长度方向等间距套装有若干弹性套，所述动力线芯和地线芯间歇交替式环绕在弹性套的外侧，且弹性套上固定有与线芯(动力线芯和地线芯)一一对应的弹性隔离体，且弹性隔离体沿电缆的长度方向螺旋式延伸，每相邻两个弹性隔离体之间形成供相应线芯放置的螺旋通道；所述动力线芯和地线芯的外侧共同绕包有包带层，所述包带层的外侧挤包式设有内护套层，所述内护套层的外侧设有位于外护套层内侧的膨胀阻水层，所述弹性隔离体背向感测光缆的一侧贴附包带层的内侧。

进一步地，所述感测光缆和弹性加强芯相互绞合沿电缆的长度方向螺旋式延伸。弹性加强芯本身具有弹性，可耐拉伸和扭曲，同时，弹性加强芯与感测光缆相互绞合，使得感测光缆和弹性加强芯呈现螺旋式延伸的形态，可增强电缆中心处的耐拉伸和耐扭曲能力。

进一步地，所述膨胀阻水层上沿其周侧等间距开设有贯通其内外侧的散热孔，所述膨胀阻水层与内护套层之间留有间隙形成间隙空腔，所述间隙空腔内设有与散热孔一一对应的扩口组件，所述扩口组件包括两个分别位于散热孔两相对侧的热膨胀胎，所述热膨胀胎的一端连接在内护套层上，热膨胀胎的另一端抵触膨胀阻水层，且同一个扩口组件的两个热膨胀胎之间的间距由内护套层所在侧向膨胀阻水层所在侧渐增，所述热膨胀胎的两侧均设有连接在内护套层和膨胀阻水层之间的隔热垫。散热孔可便于促进电缆的散热效率，当热膨胀胎热受热后可发生膨胀，而因为隔热垫的阻碍，使得热膨胀胎向内护套层和膨胀阻水层所在侧膨胀，即散热孔两侧的热膨胀胎受热膨胀推动散热孔两侧的膨胀阻水层部位向外移动，从而使得散热孔被扩开，能够进一步促进电缆的散热效率；且当膨胀阻水层遇水时能够发生膨胀而封堵散热孔，即能在提高电缆散热效率的同时确保电缆浸水时的防水效果。

进一步地，每个所述动力线芯的外侧与包带层之间均形成一个第二填充区，每个所述地线芯的外侧与包带层之间均形成一个第一填充区，所述第一填充区和第二填充区内均填充有弹性绳。弹性绳可提高电缆的韧性，提升电缆抗拉伸和抗扭曲的能力。

作为上述方案的一种实施方式，所述地线芯和动力线芯背向感测光缆的一侧均贴附包带层的内侧，每个所述地线芯两侧的弹性隔离体之间均连接有位于该地线芯朝向感测光缆一侧的弹性支撑块。弹性支撑块的设置能使得地线芯的外侧端与动力线芯的外侧端位于同一个圆上，从而便于各线芯的安装放置，同时便于包带层的绕包；另外，弹性支撑块自身具有弹性，可提升电缆的韧性和抗扭曲能力。

作为上述方案的另一种实施方式，所述动力线芯背向感测光缆的一侧贴附包带层的内侧，所述地线芯朝向感测光缆的一侧贴附弹性套的外侧，每个所述弹性隔离体上朝向相应地线芯的一侧均固定有位于该地线芯外侧的弹性定位块，所述弹性定位块朝向相应地线芯的一侧为与其外轮廓相适配的弧面。弹性定位块自身具有弹性，可提升电缆的韧性和抗扭曲能力；同时其能被向电缆内侧压缩弯曲，以便于地线芯的安装放置，且在地线芯放入后，弹性定位块可自动复位并阻挡在地线芯的外侧，可防止地线芯脱离相应的螺旋通道，便于包带层的绕包；还能在地线芯外侧形成弹性防护层，起到缓冲压力的作用。

3.有益效果

(1)本实用新型在电缆的中心处设有一根感测光缆和一根弹性加强芯，且感测光缆和弹性加强芯能够相互绞合，使得电缆中心处的强度较好；弹性加强芯具有较好的弹性，且感测光缆和弹性加强芯沿电缆的长度方向螺旋式延伸，可耐拉伸和耐扭曲，使得电缆的中心处具有较好的韧性和抗扭曲能力。

(2)本实用新型的感测光缆和弹性加强芯的外侧沿其长度方向等间距套装有若干弹性套，弹性套上沿其周侧等间距固定有与线芯一一对应的弹性隔离体，且弹性隔离体沿电缆的长度方向螺旋式延伸，每相邻两个弹性隔离体之间形成供相应线芯放置的螺旋通道，应用时，动力线芯及地线芯均呈螺旋状设置，可耐拉伸和耐扭曲；弹性套、弹性隔离体均具有较好的弹性，可耐拉伸和耐扭曲；且在电缆拉伸或扭曲结束后，内护套层、外护套层、弹性加强芯、弹性套及弹性隔离体均能在自身的弹力复位作用力下复位，起到抗拉伸和抗扭曲的作用；另外，在电缆被拉伸或扭曲时，电缆的直径有缩小的趋势，对产生由电缆外侧向内侧传输的压力，具有弹性的各结构部件能被压实而满足电缆部分向内侧移动的需求，且具有弹性的各结构部件在被压实的过程中，其具有的弹性回复力可缓冲前述压力，起到抗拉伸和抗扭曲的作用，使得电缆具有较好的韧性和抗扭曲性能。

(3)本实用新型中每相邻两个弹性套之间均形成位于感测光缆和动力线芯或地线芯之间的间隙，膨胀阻水层及内护套层之间形成间隙空腔，缆芯组与包带层之间形成的第一填充区和第二填充区，使得电缆的柔软度较高，其可满足电缆外侧部分向内侧移动的需求，达到耐拉伸和耐扭曲的作用；另外，前述间隙的存在便于感测光缆、动力线芯及地线芯所产生热量的外散。

综上，本实用新型具有较好的韧性和抗扭曲能力，且散热效率较高，能够满足海上风电装备用的需求。

附图说明

图1为本实用新型在实施例1中的截面结构示意图；

图2为图1中区域A的结构放大示意图；

图3为弹性套12的设置排布示意图；

图4为本实用新型在实施例2中的截面结构示意图。

附图标记：1、感测光缆；2、动力线芯；3、地线芯；4、包带层；5、内护套层；6、膨胀阻水层；7、外护套层；8、散热孔；9、弹性支撑块；10、第一填充区；11、弹性加强芯；12、弹性套；13、弹性隔离体；14、第二填充区；15、间隙空腔；16、热膨胀胎；17、隔热垫；18、弹性定位块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示的一种10MW海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆，包括位于电缆中心处的缆芯组及设于电缆外表侧的外护套层7，所述缆芯组内包括动力线芯2和地线芯3，所述动力线芯2由内至外依次设有钪铝合金软导体、绝缘层及屏蔽层，所述地线芯3包括钪铝合金软导体及包覆于钪铝合金软导体外侧的屏蔽层，所述地线芯3的直径小于动力线芯2的直径；所述缆芯组的中心处设有一根感测光缆1和一根弹性加强芯11，如图3所示，所述感测光缆1和弹性加强芯11的外侧沿其长度方向等间距套装有若干弹性套12，所述动力线芯2和地线芯3间歇交替式环绕在弹性套12的外侧，且弹性套12上固定有与线芯(动力线芯2和地线芯3)一一对应的弹性隔离体13，且弹性隔离体13沿电缆的长度方向螺旋式延伸，每相邻两个弹性隔离体13之间形成供相应线芯放置的螺旋通道；所述动力线芯2和地线芯3的外侧共同绕包有包带层4，所述包带层4的外侧挤包式设有内护套层5，所述内护套层5的外侧设有位于外护套层7内侧的膨胀阻水层6，所述弹性隔离体13背向感测光缆1的一侧贴附包带层4的内侧；

所述内护套层5和外护套层7均采用热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料制成，其质量较轻；所述包带层4采用PTFE带，其具有相对密度低、介质损耗小且受温度和信号频率变化的影响小，介电常数稳定、耐温性能优异、耐候性能好等优点；所述膨胀阻水层6采用遇水膨胀止水条绕包而成，可实现电缆防水的性能；所述弹性支撑块9、弹性加强芯11、弹性套12、弹性隔离体13及弹性定位块18均采用耐高温聚氨酯弹性体制成，耐高温聚氨酯弹性体强度高，韧性好，耐磨，耐油，还具有较好的弹性和耐热性能，可耐拉伸和扭曲，且能适应于线芯发热的情况。

在本实施例中，如图1所示，所述感测光缆1和弹性加强芯11相互绞合沿电缆的长度方向螺旋式延伸。弹性加强芯11本身具有弹性，可耐拉伸和扭曲，同时，弹性加强芯11与感测光缆1相互绞合，使得感测光缆1和弹性加强芯11呈现螺旋式延伸的形态，可增强电缆中心处的耐拉伸和耐扭曲能力。

在本实施例中，如图1及图2所示，所述膨胀阻水层6上沿其周侧等间距开设有贯通其内外侧的散热孔8，所述膨胀阻水层6与内护套层5之间留有间隙形成间隙空腔15，所述间隙空腔15内设有与散热孔8一一对应的扩口组件，所述扩口组件包括两个分别位于散热孔8两相对侧的热膨胀胎16，所述热膨胀胎16的一端连接在内护套层5上，热膨胀胎16的另一端抵触膨胀阻水层6，且同一个扩口组件的两个热膨胀胎16之间的间距由内护套层5所在侧向膨胀阻水层6所在侧渐增，所述热膨胀胎16的两侧均设有连接在内护套层5和膨胀阻水层6之间的隔热垫17。散热孔8可便于促进电缆的散热效率，当热膨胀胎16热受热后可发生膨胀，而因为隔热垫17的阻碍，使得热膨胀胎16向内护套层5和膨胀阻水层6所在侧膨胀，即散热孔8两侧的热膨胀胎16受热膨胀推动散热孔8两侧的膨胀阻水层6部位向外移动，从而使得散热孔8被扩开，能够进一步促进电缆的散热效率；且当膨胀阻水层6遇水时能够发生膨胀而封堵散热孔8，即能在提高电缆散热效率的同时确保电缆浸水时的防水效果。

在本实施例中，如图1所示，每个所述动力线芯2的外侧与包带层4之间均形成一个第二填充区14，每个所述地线芯3的外侧与包带层4之间均形成一个第一填充区10，所述第一填充区10和第二填充区14内均填充有弹性绳。弹性绳可提高电缆的韧性，提升电缆抗拉伸和抗扭曲的能力。

在本实施例中，如图1所示，所述地线芯3和动力线芯2背向感测光缆1的一侧均贴附包带层4的内侧，每个所述地线芯3两侧的弹性隔离体13之间均连接有位于该地线芯3朝向感测光缆1一侧的弹性支撑块9。弹性支撑块9的设置能使得地线芯3的外侧端与动力线芯2的外侧端位于同一个圆上，从而便于各线芯的安装放置，同时便于包带层4的绕包；另外，弹性支撑块9自身具有弹性，可提升电缆的韧性和抗扭曲能力。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：

在本实施例中，如图4所示，所述动力线芯2背向感测光缆1的一侧贴附包带层4的内侧，所述地线芯3朝向感测光缆1的一侧贴附弹性套12的外侧，每个所述弹性隔离体13上朝向相应地线芯3的一侧均固定有位于该地线芯3外侧的弹性定位块18，所述弹性定位块18朝向相应地线芯3的一侧为与其外轮廓相适配的弧面。弹性定位块18自身具有弹性，可提升电缆的韧性和抗扭曲能力；同时其能被向电缆内侧压缩弯曲，以便于地线芯3的安装放置，且在地线芯3放入后，弹性定位块18可自动复位并阻挡在地线芯3的外侧，可防止地线芯3脱离相应的螺旋通道，便于包带层4的绕包；还能在地线芯3外侧形成弹性防护层，起到缓冲压力的作用。

其它同实施例1。

上述10MW海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆的具体应用过程为：

在电缆被拉伸或扭曲时，弹性支撑块9、弹性加强芯11、弹性套12、弹性隔离体13、弹性定位块18及填充的弹性绳均具有较高的弹性或韧性，内护套层5及外护套层7也具有一定的弹性，可耐拉伸和耐扭曲；且弹性加强芯11、感测光缆1、动力线芯3及地线芯2均呈螺旋状设置，可耐拉伸和耐扭曲；包带层4、膨胀阻水层6均采用绕包的方式形成，可耐拉伸和耐扭曲，则电缆整体具有较好的耐拉伸和耐扭曲能力；且在拉伸或扭曲结束后，内护套层5、外护套层7、弹性支撑块9、弹性加强芯11、弹性套12、弹性隔离体13及弹性定位块18均能在自身的弹力复位作用力下复位，使得电缆具有较好的韧性和抗扭曲性能；同时，在电缆被拉伸或扭曲时，电缆的直径有缩小的趋势，对产生由电缆外侧向内侧传输的压力，膨胀阻水层6及内护套层5之间形成的间隙空腔15，缆芯组与包带层4之间形成的第一填充区10和第二填充区14，以及每相邻两个弹性套12之间形成的空隙使得电缆的柔软度较高，其可满足电缆外侧部分向内侧移动的需求(即电缆直径缩小的需求)，具有弹性的各结构部件也能被压实而满足电缆部分向内侧移动的需求(即电缆直径缩小的需求)，且具有弹性的各结构部件在被压实的过程中，其具有的弹性回复力可缓冲前述压力，起到抗扭曲的作用；

每相邻两个弹性套12之间形成的空隙便于感测光缆1产生的热量外散，散热孔8可促进线芯产生的热量外散，当热膨胀胎16热受热时可发生膨胀，而因为隔热垫17的阻碍，使得热膨胀胎16向内护套层5和膨胀阻水层6所在侧膨胀，即散热孔8两侧的热膨胀胎16受热膨胀推动散热孔8两侧的膨胀阻水层6部位向外移动，从而使得散热孔8被扩开，能够进一步促进电缆的散热效率。

由上述内容可知，本实用新型具有较好的韧性和抗扭曲能力，且散热效率较高，能够满足海上风电装备用的需求。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种10MW海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆，包括位于电缆中心处的缆芯组及设于电缆外表侧的外护套层(7)，所述缆芯组内包括动力线芯(2)和地线芯(3)，所述动力线芯(2)由内至外依次设有钪铝合金软导体、绝缘层及屏蔽层，所述地线芯(3)包括钪铝合金软导体及包覆于钪铝合金软导体外侧的屏蔽层，所述地线芯(3)的直径小于动力线芯(2)的直径；其特征在于，所述缆芯组的中心处设有一根感测光缆(1)和一根弹性加强芯(11)，所述感测光缆(1)和弹性加强芯(11)的外侧沿其长度方向等间距套装有若干弹性套(12)，所述动力线芯(2)和地线芯(3)间歇交替式环绕在弹性套(12)的外侧，且弹性套(12)上固定有与线芯一一对应的弹性隔离体(13)，且弹性隔离体(13)沿电缆的长度方向螺旋式延伸，每相邻两个弹性隔离体(13)之间形成供相应线芯放置的螺旋通道；所述动力线芯(2)和地线芯(3)的外侧共同绕包有包带层(4)，所述包带层(4)的外侧挤包式设有内护套层(5)，所述内护套层(5)的外侧设有位于外护套层(7)内侧的膨胀阻水层(6)，所述弹性隔离体(13)背向感测光缆(1)的一侧贴附包带层(4)的内侧。

2.根据权利要求1所述的一种10MW海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆，其特征在于，所述感测光缆(1)和弹性加强芯(11)相互绞合沿电缆的长度方向螺旋式延伸。

3.根据权利要求2所述的一种10MW海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆，其特征在于，所述膨胀阻水层(6)上沿其周侧等间距开设有贯通其内外侧的散热孔(8)，所述膨胀阻水层(6)与内护套层(5)之间留有间隙形成间隙空腔(15)，所述间隙空腔(15)内设有与散热孔(8)一一对应的扩口组件，所述扩口组件包括两个分别位于散热孔(8)两相对侧的热膨胀胎(16)，所述热膨胀胎(16)的一端连接在内护套层(5)上，热膨胀胎(16)的另一端抵触膨胀阻水层(6)，且同一个扩口组件的两个热膨胀胎(16)之间的间距由内护套层(5)所在侧向膨胀阻水层(6)所在侧渐增，所述热膨胀胎(16)的两侧均设有连接在内护套层(5)和膨胀阻水层(6)之间的隔热垫(17)。

4.根据权利要求3所述的一种10MW海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆，其特征在于，每个所述动力线芯(2)的外侧与包带层(4)之间均形成一个第二填充区(14)，每个所述地线芯(3)的外侧与包带层(4)之间均形成一个第一填充区(10)，所述第一填充区(10)和第二填充区(14)内均填充有弹性绳。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种10MW海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆，其特征在于，所述地线芯(3)和动力线芯(2)背向感测光缆(1)的一侧均贴附包带层(4)的内侧，每个所述地线芯(3)两侧的弹性隔离体(13)之间均连接有位于该地线芯(3)朝向感测光缆(1)一侧的弹性支撑块(9)。

6.根据权利要求1～4任一项所述的一种10MW海上风电装备用轻量型复合低压电力软电缆，其特征在于，所述动力线芯(2)背向感测光缆(1)的一侧贴附包带层(4)的内侧，所述地线芯(3)朝向感测光缆(1)的一侧贴附弹性套(12)的外侧，每个所述弹性隔离体(13)上朝向相应地线芯(3)的一侧均固定有位于该地线芯(3)外侧的弹性定位块(18)，所述弹性定位块(18)朝向相应地线芯(3)的一侧为与其外轮廓相适配的弧面。

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