CN219246396U - 一种风叶预埋接闪器引下线电缆 - Google Patents

Abstract

一种风叶预埋接闪器引下线电缆，电缆的外径范围是20～30mm；电缆的结构包括自外而内的外护套层、绝缘层、屏蔽层和导体。外护套层是由柔软护层级耐低温、耐盐雾阻燃聚氯乙烯护套料挤包构成，厚度为1.4mm～1.8mm；绝缘层是由热塑性弹性体TPE绝缘料挤包构成，厚度是3.0mm；屏蔽层是由半导电内屏蔽电缆料挤包构成，厚度是0.8mm；导体是由镀锡铜单丝构成的镀锡铜导体；导体的直径为11.0mm～17.0mm。电缆线径较小，具有柔软、耐腐蚀、耐低温、耐老化等特点，可通过200kA(10/350μs)冲击电流试验，符合IEC61400‑24中对风机防雷防护要求。

Description

一种风叶预埋接闪器引下线电缆

技术领域

本技术方案属于电缆技术领域，具体是一种接闪器引下线电缆。

背景技术

风能，作为一种清洁而稳定的新能源，风电也成为近年来世界上增长最快的能源之一。但是风电机组往往地处于海拔高、空旷的地方，且风机内电气设备集中，这些因素导致风机遭受雷击并受其影响的风险较高，雷电已经成为了影响风机安全运行的重要威胁之一。

现有技术中，风机雷电保护系统中，把接闪器安装在风叶尖端，把引下线预埋在风叶内，通过引下线连接接闪器，并延续到风叶根端，再进一步由风叶外的引下线连接到接地终端装置。

传统的引下线（风叶外可采用的引下线）多采用裸导线或仅有导体与绝缘层，结构较为简单，在安装过程中需满足与其他电气导电元件的间隔距离。但是风机叶片内部往往空间狭窄，缺乏有效的隔离，当雷电流引入地面时，会对临近引下线的电气设备造成损毁。例如中国专利ZL201080010748X记载了一种“具有闪电保护系统的风力涡轮机叶片”，该叶片内埋安装有特定设计的引下线。

由于风叶内的引下线较短用量较少，从产品的研发生产经济性角度看，专门设计生产仅使用在风叶内的引下线并不能降低成本和售价。更为经济的方法可以是把风叶内引下线和风叶外引下线合二为一，使用同一根线缆。

内埋引下线的使用工况对环境防护性能要求较低，而对线径要求较高（线径较短）；常见的外部引下线对环境防护性能要求较高，但对线径要求较低。内/外部引下线的设计中有这对矛盾。

发明内容

本技术方案为了解决上述技术问题，对传统引下线的结构进行重新设计，使电缆满足小线径和适于海边、高山等工况，并具备高寿命等性能要求，同时，还具备引下线自身功能/性能要求，起到雷电防护系统(LPS)与风机内其他电气导电元件之间的电气绝缘效果，保护风机正常运行。

具体是一种风叶预埋接闪器引下线电缆，包括外护套层、绝缘层、屏蔽层和导体。本电缆具备柔软性，耐腐蚀，耐低温、耐老化等特点，可通过200kA(10/350μs)冲击电流试验，符合IEC61400-24中对风机防雷防护要求。

本电缆的外径范围是20～30mm；

本电缆的结构包括自外而内的外护套层、绝缘层、屏蔽层和导体；

所述外护套层是由柔软护层级耐低温、耐盐雾阻燃聚氯乙烯护套料挤包构成，外护套层的标称厚度为1.4mm～1.8mm，最薄点厚度不小于标称值的90%；

所述绝缘层是由热塑性弹性体(TPE)绝缘料挤包构成，绝缘层的厚度是3.0mm，最薄点厚度不小于标称值的90%；

所述屏蔽层是由半导电内屏蔽电缆料挤包构成，屏蔽层的厚度是0.8mm，最薄点厚度不小于标称值的90%；

所述导体是由镀锡铜单丝构成的镀锡铜导体；导体的直径为11.0mm～17.0mm；

导体是一次性束合结构，则导体节径比为：15～17倍；

导体是复绞结构，则股线的节径比是15～17倍；导体内层的节径比是13～16倍，导体外层节径比是8～10倍。

一般来说，小截面导体更适合采用一次性束合结构；大截面导体更适合采用复绞结构。复绞结构是由单丝先绞成股线，再由股线绞成导体，导体的股线分层绞合，本导体中，内层的节径比是13～16倍，外层的节径比是8～10倍。

进一步的，导体外由非吸湿带材绕包扎紧。

进一步的，镀锡铜单丝的线径是0.400mm，有助于提高导体结构性能。

本电缆结构在确保接地线电缆的基本功能/性能前提下，特定厚度的绝缘层是柔软的弹性体材料，特定厚度的护套是柔性的阻燃聚氯乙烯材料，结合导体结构使得电缆具有优异的柔软性，方便电缆按照敷设，同时电缆又具备阻燃性能。

本电缆：

外护套层的特定厚度，使该类护套料用于电缆后具备优异的机械性能、柔软性、耐盐雾、耐低温等特点，另外，由护套料自身的性能特点，使电缆具备阻燃性能，满足了电缆长期、可靠、安全运行。

缆芯由镀锡铜导体及半导电屏蔽料与热塑性弹性体绝缘料制成；均化了导体电场。本电缆的导体采用柔性软结构，提升电缆柔软性；绝缘厚度均匀，可保证偏心度不大于5%。

本发明创造的有益效果是：本电缆，提升了电缆的柔软性，电缆具备耐盐雾、耐低温性能，应付各类复杂的工况，延长电缆使用寿命；提升了电缆的电气绝缘性能，当雷击发生时，雷电流不会对周边电气导电元件产生危险火花；可通过200kA(10/350μs)冲击电流试验，符合IEC61400-24中对风机防雷防护要求。

基于上述特点，本电缆可应用于风力发电机组防雷系统中，也适用于其他电器设备防雷系统的接闪器引下线使用。

附图说明

图1是本实用新型电缆在风机叶片预埋状态示意图；

图2是本实施例电缆的径向截面示意图；

图中：1、接闪器，2、引下线电缆，3、导体，4、屏蔽层，5、绝缘层，6、外护套层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本技术方案进一步说明如下：

参考图2，一种风叶预埋接闪器引下线电缆，本电缆的结构包括自外而内的外护套层6、绝缘层5、屏蔽层4和导体3。

外护套层6是由柔软护层级耐低温、耐盐雾阻燃聚氯乙烯护套料挤包构成，外护套层的标称厚度为1.4mm～1.8mm，最薄点厚度不小于标称值的90%；

绝缘层5是由热塑性弹性体(TPE)绝缘料挤包构成，绝缘层的厚度是3.0mm，最薄点厚度不小于标称值的90%；

屏蔽层4是由半导电内屏蔽电缆料挤包构成，屏蔽层的厚度是0.8mm，最薄点厚度不小于标称值的90%；

所述导体是由镀锡铜单丝构成的镀锡铜导体；导体的直径为11.0mm～17.0mm；

如果导体是一次性束合结构，则导体节径比为：15～17倍；

如果导体是复绞结构，则股线的节径比是15～17倍；导体内层的节径比是13～16倍，导体外层节径比是8～10倍。

本例中：

外护套层的厚度范围是标称厚度为1.4mm，最薄点厚度1.32mm。外护套层的护套料是江苏秀浦利欧科技有限公司的ND/NYW/HZR-90PVC

绝缘层的厚度是3.0mm，最薄点厚度2.85mm。绝缘层的绝缘料是苏州美昱高分子材料有限公司的MG80022-80H

屏蔽层的厚度是0.8mm，最薄点厚度0.78mm。屏蔽层的电缆料是江阴海江高分子材料有限公司的YJP-10

导体是镀锡铜导体，铜导体是由镀锡铜单丝绞合构成。根据使用要求选择导体结构形式，如果采用一次性束合结构，则导体节径比16倍。如果采用复绞结构，则股线节径比是17倍，内层节径比是15倍，外层节径比是10倍。本例的镀锡铜单丝是0.400mm线径；导体外径是12.6mm。导体外采用一层非吸湿性带材重叠绕包构成，材料为无纺布，绕包带的厚度是0.1mm,搭盖率范围为10～30%。

本电缆具备柔软、耐腐蚀、耐低温、耐老化等特点，可通过200kA(10/350μs)冲击电流试验，符合IEC61400-24中对风机防雷防护要求。

导体由镀锡铜导体束合、绞合制成，导体外重叠绕包非金属带材，防止绞合的导体松散；屏蔽层采用半导电材料，起到屏蔽电场作用；绝缘层采用热塑型弹性体材料挤包制成，具有柔软性的特点，同时与周边环境相互绝缘，确保电流不泄露；外护套层采用柔软的护层级阻燃聚氯乙烯塑护套料挤包制成。

在风机叶片生产时，可将该接引线电缆的内埋部分预埋在风机叶片内部，柔性的电缆结构方便施工。电缆具备绝缘隔离性，将雷电流安全引向地面时不会对周边电气导电元件产生危险火花，电缆满足耐低温、耐腐蚀等要求，亦可用作风叶外部的接引线，在恶劣环境中提升电缆的使用寿命。本电缆可应用于风力发电机组防雷系统中，也适用于其他电器设备防雷系统的接闪器引下线使用。

经过检测，本例电缆的性能包括：

（1）系统额定电压Uo/U：8.7/15kV、最高工作电压Um：17.5kV；

（2）电缆正常运行时导体允许长期工作温度为：90℃；

（3）工频耐压试验：施加3.5Uo（30.5kV）电压，持续5min绝缘不击穿(参考标准GB/T3048.8-2007)；

（4）绝缘老化前机械性能：拉伸强度≥13MPa，断裂伸长率≥500%。经老化试验后(试验温度135℃，168h)，其拉伸强度与断裂伸长率的变化率≤±25%(参考标准GB/T2951.11-2008)；

（5）外护套老化前机械性能：拉伸强度≥15MPa，断裂伸长率≥300%。经老化试验后(试验温度100℃，168h)，其拉伸强度与断裂伸长率的变化率≤±25%(参考标准GB/T2951.11-2008)；

（6）耐盐雾性能：绝缘/护套抗张强度变化率≤±30%；绝缘/护套断裂伸长率变化率≤±30% (参考标准GB/T 2423.17-2008)；

（7）耐低温性能：-40℃，低温拉伸≥20%，低温冲击不开裂(参考标准GB/T2951.14-2008)；

（8）绝缘体积电阻率不低于1×10¹⁵Ω.cm(参考标准GB/T 1408.1-2016)；

（9）通过200kA(10/350μs)冲击电流试验（参考标准IEC61400-24）。

Claims (6)

1.一种风叶预埋接闪器引下线电缆，其特征在于：电缆的外径范围是20～30mm；

电缆的结构包括自外而内的外护套层、绝缘层、屏蔽层和导体；

所述外护套层是由柔软护层级耐低温、耐盐雾阻燃聚氯乙烯护套料挤包构成，外护套层的厚度为1.4mm～1.8mm，最薄点厚度不小于厚度标称值的90%；

所述绝缘层是由热塑性弹性体TPE绝缘料挤包构成，绝缘层的厚度是3.0mm，最薄点厚度不小于厚度标称值的90%；

所述屏蔽层是由半导电内屏蔽电缆料挤包构成，屏蔽层的厚度是0.8mm，最薄点厚度不小于厚度标称值的90%；

所述导体是由镀锡铜单丝构成的镀锡铜导体；导体的直径为11.0mm～17.0mm；

导体是一次性束合结构，则导体节径比为：15～17倍；

导体是复绞结构，则股线的节径比是15～17倍；导体内层的节径比是13～16倍，导体外层节径比是8～10倍。

2.根据权利要求1所述的风叶预埋接闪器引下线电缆，其特征在于：导体外由非吸湿带材绕包扎紧。

3.根据权利要求1所述的风叶预埋接闪器引下线电缆，其特征在于：特征是镀锡铜单丝的线径是0.400mm。

4.根据权利要求1所述的风叶预埋接闪器引下线电缆，其特征在于：特征是导体外径是12.6mm；

导体是一次性束合结构，则导体节径比16倍；

导体是复绞结构，则股线的节径比是17倍，导体内层的节径比是15倍，导体外层节径比是10倍。

5.根据权利要求1所述的风叶预埋接闪器引下线电缆，其特征在于：特征是外护套层的标称厚度为1.4mm，最薄点厚度1.32mm；

绝缘层的标称厚度是3.0mm，最薄点厚度2.85mm；

屏蔽层的标称厚度是0.8mm，最薄点厚度0.78mm。

6.根据权利要求1所述的风叶预埋接闪器引下线电缆，其特征在于：特征是非吸湿带材是无纺布绕包带，无纺布绕包带的厚度是0.1mm，搭盖率范围为10～30%。

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