專利名稱：21/35kV風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲動力軟電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電纜，具體地說是一種21/35kV風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲動力軟電纜。
技術(shù)背景根據(jù)全球風(fēng)能委員會的報(bào)告，全球潛在風(fēng)力發(fā)電能力超過70萬億千瓦時，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。隨著未來常規(guī)能源成本持續(xù)上升，風(fēng)電優(yōu)勢更為明顯，發(fā)展會更快，估計(jì)未來多年內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)容量年均增速將高達(dá)20 %。目前德國、西班牙、美國、印度、丹麥、意大利、英國、荷蘭、中國、日本和葡萄牙等國的風(fēng)電裝機(jī)容量相對較多。國際綠色和平組織和世界風(fēng)能協(xié)會發(fā)布的全球產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書認(rèn)為，到2020年全世界風(fēng)能裝機(jī)容量將達(dá)到12. 6億千瓦，屆時風(fēng)電電量達(dá)3. 1萬億千瓦時，風(fēng)電將占世界電力供應(yīng)的12% (同時，這種清潔能源將減少約110億噸的二氧化碳排放)。到2010年和2020年，全球風(fēng)電裝備市場容量將分別達(dá)到320億美元和1200億美元。如此光明的市場前景，大大激起了裝備制造企業(yè)的投資熱情。中國風(fēng)能資源豐富，發(fā)展風(fēng)電潛力巨大。據(jù)中國氣象科學(xué)研究院初步探明，中國風(fēng)能總儲量達(dá)32. 乙千瓦，居世界第一位。其中可開發(fā)和利用的陸地上風(fēng)能儲量有2. 53億千瓦，近?？砷_發(fā)和利用的風(fēng)能儲量有7. 5億千瓦，共計(jì)約10億千瓦，大于中國的水能資源儲量。如果陸上風(fēng)電年上網(wǎng)電量按等效滿負(fù)荷2000小時計(jì)，每年可提供5000億千瓦時電量，海上風(fēng)電年上網(wǎng)電量按等效滿負(fù)荷2500小時計(jì)，每年可提供1. 8萬億千瓦時電量，合計(jì) 2. 3萬億千瓦時電量。由于21/35kV風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲動力軟電纜主要用于大型機(jī)組(5麗和6麗機(jī)組) 中的塔筒內(nèi)連接位于機(jī)艙后部中壓變壓器的高壓側(cè)和位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒底部的中壓開關(guān)柜。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電力在機(jī)艙內(nèi)經(jīng)過變壓器升壓后，電壓達(dá)到35kV，并經(jīng)一根35kV三相電纜傳送到塔筒底部開關(guān)柜，進(jìn)而接入大電網(wǎng)中。此電纜在最上節(jié)塔筒內(nèi)部懸垂，上端隨機(jī)艙轉(zhuǎn)動，下端固定到塔筒上，所以此段電纜承受風(fēng)機(jī)機(jī)艙迎風(fēng)時的扭轉(zhuǎn)。下部塔筒中，電纜固定到塔筒內(nèi)壁上為固定敷設(shè)。因此， 電纜應(yīng)具有優(yōu)異的耐扭轉(zhuǎn)、抗拉、耐高低溫、耐紫外線、耐臭氧、耐油、阻燃、柔軟可移動等特性，并具有耐鹽霧性能。21/35kV風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲動力軟電纜，除應(yīng)具有優(yōu)異的耐扭轉(zhuǎn)、抗拉、耐低溫、耐紫外線、耐臭氧、耐油、阻燃和耐鹽霧性能以及柔軟可移動等性能。對于1.8/3kV及以下風(fēng)能電纜在國內(nèi)已有多家電纜企業(yè)都能夠做到，而對于21/35kV風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲動力軟電纜要達(dá)到上述性能要求，需從導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)體屏蔽、絕緣和絕緣屏蔽的材料和結(jié)構(gòu)， 金屬屏蔽材料和結(jié)構(gòu)以及外護(hù)套材料和結(jié)構(gòu)上作出相應(yīng)設(shè)計(jì)(或選用)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，才能既滿足上述機(jī)械物理性能要求，也能滿足耐高壓電性能的要求。
發(fā)明內(nèi)容[0007]為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種21/35kV風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲動力軟電纜，具有優(yōu)異的耐扭轉(zhuǎn)性能、耐負(fù)重性能、耐鹽霧性能、耐低溫性能、耐侯性能 (耐臭氧性能、耐熱老化性能和耐紫外線性能)、耐油性能以及良好的電絕緣性能。完全滿足風(fēng)力發(fā)電設(shè)備及使用環(huán)境對電纜的長期使用的要求，使用壽命與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相同，達(dá)到20年以上的要求。本實(shí)用新型解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案21/35kV風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲動力軟電纜，電纜纜芯包括導(dǎo)體、繞包于導(dǎo)體上的無紡布隔離層、三層共擠在隔離層上的導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層及絕緣屏蔽層，所述絕緣屏蔽層上繞包有半導(dǎo)電帶形成內(nèi)墊層，所述內(nèi)墊層上編織有金屬屏蔽層構(gòu)成纜芯；采用單根纜芯，在所述纜芯的金屬屏蔽層上依次設(shè)有繞包層及電纜外護(hù)套。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于采用三根纜芯絞合成纜，纜芯間隙設(shè)有填充層在所述纜芯及填充層上依次設(shè)有繞包層及電纜外護(hù)套。所述導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層和絕緣屏蔽層分別采用耐溫等級在_45°C +90°C的中高壓導(dǎo)體屏蔽料、35kV高壓乙丙橡膠絕緣料和中高壓絕緣屏蔽料三層共擠形成。所述外護(hù)套采用耐溫等級在_55°C +90°C的熱塑性阻燃聚氨酯彈性體護(hù)套料擠包。與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在1. 1導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層和絕緣屏蔽層分別采用耐溫等級在_45°C +90°C中高壓導(dǎo)體屏蔽料、35kV高壓乙丙橡膠絕緣料和中高壓絕緣屏蔽料，絕緣材料具有優(yōu)異的電絕緣性能，介質(zhì)損耗較小，耐臭氧性能，并具有耐鹽霧性能，屏蔽料絕緣電阻低，有利于提高電纜的局部放電性能，三種材料的抗張強(qiáng)度不小于8. 5N/mm2，斷裂伸長率不小于200%，絕緣材料的介電強(qiáng)度不小于30MV/m。并采用三層共擠技術(shù)和工藝。確保其耐電壓性能、局部放電量性能和絕緣性能符合GB/T12706中相應(yīng)要求。在絕緣半導(dǎo)電層外再繞包一層高強(qiáng)度半導(dǎo)電帶作內(nèi)墊層。以防止電纜在生產(chǎn)過程中和耐扭試驗(yàn)中，編織層的鍍錫銅線的絲頭扎到絕緣屏蔽層中。1.2金屬屏蔽層采用鍍錫軟銅線編織而成。并能通過耐鹽霧性能試驗(yàn)。1. 3外護(hù)套采用耐溫等級在_55°C +90°C熱塑性環(huán)保型阻燃聚氨酯(TPU)彈性體護(hù)套料，具有優(yōu)異的耐鹽霧性能、優(yōu)良的耐侯性能、耐臭氧性能和耐熱老化性能以及卓越的機(jī)械性能、耐磨性能和耐扭曲性能，并具有良好的環(huán)保和阻燃性能。2、本實(shí)用新型電纜的技術(shù)性能指標(biāo)2. 1. 1 工作電壓:21/35kV ；2. 1. 2 測試電壓:53kV/30min 或 73. 5kV/5min。2. 1. 3局部放電量在1. 73U0電壓下局部放電量應(yīng)彡10pC。2. 1. 4導(dǎo)體電阻在20°C時符合3956中5或6類鍍錫銅導(dǎo)體的規(guī)定，并通過金屬鍍層耐鹽霧性能試驗(yàn)。2. 1. 5電纜的長期允許工作溫度-45 +90°C。2. 1. 6絕緣抗張強(qiáng)度> IOMPa,是普通硫化型乙丙橡膠抗張強(qiáng)度的2倍，絕緣能通過136°C X168h高溫老化試驗(yàn)，其老化后的抗張強(qiáng)度變化率和斷裂伸長率的變化率不大于士 30%。2. 1. 6外護(hù)套的抗張強(qiáng)度> 20MPa,是硫化型橡膠護(hù)套抗張強(qiáng)度的2倍，絕緣能通過110°C X168h高溫老化試驗(yàn)，其老化后的抗張強(qiáng)度變化率和斷裂伸長率的變化率不大于士 30%。2. 1. 7絕緣層及外護(hù)套的低溫拉伸和低溫沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為_40°C。試驗(yàn)后絕緣和外護(hù)套表面無裂紋現(xiàn)象。2. 1. 8電纜的外護(hù)套經(jīng)受在100°C、24h的礦物油試驗(yàn)，其老化后的抗張強(qiáng)度變化率和斷裂伸長率的變化率不大于士40%。2. 1. 9電纜的絕緣和護(hù)套通過25°C，24h,臭氧濃度為250 300ppm耐臭氧試驗(yàn)不開裂。2. 1. 10電纜的耐鹽霧性能通過GB/TM23. 17-2008規(guī)定的試驗(yàn)，鹽霧試驗(yàn)前后的護(hù)套抗張強(qiáng)度變化率和斷裂伸長率變化率不超過士 30%。2. 1. 11耐扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。常溫下的耐扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)為電纜正反各扭轉(zhuǎn)1440°為一次，共進(jìn)行10000次。低溫下的耐扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)為電纜正反各扭轉(zhuǎn)1440°為一次，共進(jìn)行2000次。 試驗(yàn)結(jié)果為檢查電纜表面不開裂；然后再將成品電纜進(jìn)行2. 5U0U5min交流電壓試驗(yàn)和導(dǎo)體電阻試驗(yàn)，電纜不擊穿，導(dǎo)體電阻符合GB/3956的規(guī)定。2. 1. 12負(fù)重試驗(yàn)。整根電纜按導(dǎo)體截面積X15N進(jìn)行負(fù)重試驗(yàn)，電纜的絕緣和護(hù)套表面無開裂。導(dǎo)體電阻符合GB/3956的規(guī)定。2. 1. 13人工氣候老化試驗(yàn)(氙燈法)。老化時間:1008h。2. 1. 14低溫彎曲試驗(yàn)。成品電纜能通過-40°C的5倍電纜外徑的試棒上彎曲 180°，絕緣和護(hù)套表面無裂紋。2. 1. 15阻燃性能。成品電纜能通過GB/T18380. 12和GB/T18380. 35的燃燒性能試驗(yàn)。

圖1為單根纜芯電纜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為三根線芯電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號1導(dǎo)體，2隔離層，3導(dǎo)體屏蔽層，4絕緣層，5絕緣屏蔽層，6內(nèi)墊層，7金屬屏蔽層，8填充層，9繞包層，10外護(hù)套。以下通過具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例圖1所示，本實(shí)施例21/35kV風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲動力軟電纜，電纜纜芯包括導(dǎo)體1、繞包于導(dǎo)體1上的無紡布隔離層2、三層共擠在隔離層2上的導(dǎo)體屏蔽層3、絕緣層4及絕緣屏蔽層5，所述絕緣屏蔽層5上繞包有半導(dǎo)電帶形成內(nèi)墊層6，所述內(nèi)墊層6上編織有金屬屏蔽層7構(gòu)成電纜纜芯；采用單根纜芯，在所述纜芯的金屬屏蔽層上依次設(shè)有繞包層9及電纜外護(hù)套10。具體實(shí)施中，導(dǎo)體采用了符合GB/T3956-2008第6種軟結(jié)構(gòu)的鍍錫軟銅線束絞而成，在導(dǎo)體外采用無紡布帶作導(dǎo)體隔離層2，在隔離層外擠包了導(dǎo)體屏蔽層3、絕緣層4和絕緣屏蔽層5，分別采用耐溫等級在_45°C +90°C中高壓導(dǎo)體屏蔽料、35kV高壓乙丙橡膠絕緣料和中高壓絕緣屏蔽料，在絕緣屏蔽層5外再繞包一層高強(qiáng)度半導(dǎo)電帶作內(nèi)墊層6，金屬屏蔽層7采用鍍錫軟銅線編織而成，在鍍錫銅線編織屏蔽層外繞包了二層高阻燃隔氧包帶作繞包層9，外護(hù)套10采用耐溫等級在-55°C +90°C熱塑性環(huán)保型阻燃聚氨酯(TPU)彈性體護(hù)套料擠包而成。 圖2所示，采用三根線芯絞合成纜，纜芯間隙設(shè)有填充層8，在所述纜芯及填充層8 上依次設(shè)有繞包層9及電纜外護(hù)套10。
權(quán)利要求1.21/35kV風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲動力軟電纜，其特征是電纜纜芯包括導(dǎo)體(1)、繞包于導(dǎo)體⑴上的無紡布隔離層O)、三層共擠在隔離層⑵上的導(dǎo)體屏蔽層(3)、絕緣層(4) 及絕緣屏蔽層(5)，所述絕緣屏蔽層(5)上繞包有半導(dǎo)電帶形成內(nèi)墊層(6)，所述內(nèi)墊層(6) 上編織有金屬屏蔽層(7)；采用單根纜芯，在所述纜芯的金屬屏蔽層上依次設(shè)有繞包層(9)及電纜外護(hù)套(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的21/35kV風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲動力軟電纜，其特征是采用三根纜芯絞合成纜，纜芯間隙設(shè)有填充層(8)，在所述纜芯及填充層(8)上依次設(shè)有繞包層(9) 及電纜外護(hù)套(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的21/35kV風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲動力軟電纜，其特征是所述導(dǎo)體屏蔽層(3)、絕緣層(4)和絕緣屏蔽層(5)分別采用耐溫等級在_45°C +90°C的中高壓導(dǎo)體屏蔽料、35kV高壓乙丙橡膠絕緣料和中高壓絕緣屏蔽料三層共擠形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的21/35kV風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲動力軟電纜，其特征是所述外護(hù)套(10)采用耐溫等級在_55°C +90°C的熱塑性阻燃聚氨酯彈性體護(hù)套料擠包形成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種21/35kV風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲動力軟電纜，電纜纜芯包括導(dǎo)體、繞包于導(dǎo)體上的無紡布隔離層、三層共擠在隔離層上的導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層及絕緣屏蔽層，所述絕緣屏蔽層上繞包有半導(dǎo)電帶形成內(nèi)墊層，所述內(nèi)墊層上編織有金屬屏蔽層構(gòu)成纜芯，在所述纜芯的金屬屏蔽層上依次設(shè)有繞包層及電纜外護(hù)套。電纜具有優(yōu)異的耐扭轉(zhuǎn)性能、耐負(fù)重性能、耐鹽霧性能、耐低溫性能、耐侯性能(耐臭氧性能、耐熱老化性能和耐紫外線性能)、耐油性能以及良好的電絕緣性能。完全滿足風(fēng)力發(fā)電設(shè)備及使用環(huán)境對電纜的長期使用的要求，使用壽命與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相同，達(dá)到20年以上的要求。
文檔編號H01B9/02GK202134266SQ20112016404
公開日2012年2月1日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者周友芝, 王潔然, 盛業(yè)華 申請人:安徽華能電纜集團(tuán)有限公司