本發(fā)明屬于電纜，尤其涉及一種耐扭曲鋁合金風電電纜及其制備方法。

背景技術：

1、長期以來，耐扭曲風電電纜采用質地柔軟、性能優(yōu)異的軟銅導體成型，近年來電纜行業(yè)投入了大量研發(fā)資源在尋找新的導體材料以替代銅導體；各風機制造廠家和電纜廠家在考慮抗扭段電纜是否能采用軟鋁合金導體的電纜，采用鋁合金導體代替?zhèn)鹘y(tǒng)銅導體，能有效降低電纜自重，提高電纜使用壽命，同時鋁的價格較為低廉，可以有效的降低電纜制造成本。

2、然而，目前軟鋁合金風電電纜中，鋁合金絞線中的鋁合金束線排布方式為1+6+12形式，且所有鋁合金束線間緊密排布，在生產、試驗和使用中，尤其是在風電場所，因風力作用的頻率和力度較大，導致軟鋁合金風電電纜在較短的時間內容易出現絞線中斷絲、扭轉后導體斷絲比例較大、扭轉前后電阻變化較大等情況，極大地限制了軟鋁合金在抗扭段風電電纜的使用。

技術實現思路

1、本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種耐扭曲鋁合金風電電纜及其制備方法，鋁合金絞線內中間分布三股鋁合金束線，沿中間分布三股鋁合金束線周向分布九股鋁合金束線，周向分布的九股鋁合金束線中，每相鄰的兩股鋁合金束線間存在間隙，形成了雙層復絞結構，其既有效緊湊了導體股線的成型結構，也有效增強了股線內部的整體機械強度，同時絞線內部留有足夠的空間供束線扭轉，能夠避免電纜扭轉后導體出現股線斷裂的情況。

2、為了實現上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種耐扭曲鋁合金風電電纜，采用如下技術方案：

3、一種耐扭曲鋁合金風電電纜，包括鋁合金導體，所述鋁合金導體包括中心填充和鋁合金股線，所述鋁合金股線包括鋁合金絞線和半導電帶，所述鋁合金絞線包括多股鋁合金束線；

4、所述鋁合金絞線內的多股鋁合金束線，包括中間分布的三股鋁合金束線，以及沿中間分布三股鋁合金束線周向分布的九股鋁合金束線，周向分布的九股鋁合金束線中，每相鄰的兩股鋁合金束線間存在間隙。

5、進一步的，所述鋁合金絞線的絞制方向與所述鋁合金束線的束絞方向一致。

6、進一步的，所述中心填充層包括有機纖維繩，以及設置在所述有機纖維繩外部的屏蔽層。

7、進一步的，所述有機纖維繩為聚對苯二甲酰對苯二胺，纖維支數為300d～5000d，所述有機纖維繩的直徑為2mm～8mm。

8、進一步的，所述屏蔽層為以乙丙橡膠為基材，以導電炭黑作為導電載體的橡皮屏蔽材料；所述屏蔽層原料成分配重比例為：三元乙丙橡膠100份，交聯(lián)劑2份～4份，復合增塑劑12份～25份，防老劑2份，導電炭黑25份～35份，分散助劑4份，石墨粉5份～8份。

9、進一步的，所述鋁合金導體外設置有包帶層，所述包帶層為無紡布材料。

10、進一步的，所述包帶層上設置有絕緣層，所述絕緣層為乙丙橡膠材料。

11、進一步的，所述絕緣層上設置有護套，所述護套為氯化聚乙烯或聚氨酯彈性體。

12、進一步的，所述鋁合金束線中的每根鋁合金絲包括0.05％-0.5％的鎂元素，0.05％-0.3％的硅元素，0.03％-0.3％的鐵元素，0.025％-0.25％的銅元素，0.01％-0.05％的硼元素，0.001％-0.04％的鈦元素，0.01％-0.04％的稀土元素，以及鋁元素。

13、為了實現上述目的，第二方面，本發(fā)明還提供了一種耐扭曲鋁合金風電電纜其制備方法，采用如下技術方案：

14、一種耐扭曲鋁合金風電電纜制備方法，用于制造如第一方面中所述的耐扭曲鋁合金風電電纜，包括：

15、在鋁合金導體內設置中心填充和鋁合金股線，鋁合金股線內設置鋁合金絞線和半導電帶，鋁合金絞線內設置多股鋁合金束線；

16、鋁合金絞線內的多股鋁合金束線，設置為中間分布的三股鋁合金束線，以及沿中間分布三股鋁合金束線周向分布的九股鋁合金束線，周向分布的九股鋁合金束線中，每相鄰的兩股鋁合金束線間設置間隙。

17、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

18、1、本發(fā)明中，鋁合金絞線內的多股鋁合金束線，包括中間分布的三股鋁合金束線，以及沿中間分布三股鋁合金束線周向分布的九股鋁合金束線，周向分布的九股鋁合金束線中，每相鄰的兩股鋁合金束線間存在間隙，鋁合金絞線采用3+9的兩層排布結構，形成了雙層復絞結構，其既有效緊湊了導體股線的成型結構，也有效增強了股線內部的整體機械強度，同時絞線內部留有足夠的空間供束線扭轉，能夠避免電纜扭轉后導體出現股線斷裂的情況，避免了較短時間內在風力頻率和力度較大的風電場所出現絞線中斷絲、扭轉后導體斷絲比例較大、扭轉前后電阻變化較大等的情況。

19、2、本發(fā)明在鋁合金導體中心設置中心填充層，芳綸繩擠包半導電屏蔽后的中心填充層具有柔軟性，確保中心填充層在扭轉過程中各鋁合金股線有緩沖層，在扭轉到極限位置時，相鄰的股線和股線之間的會產生相互擠壓作用力，由于中心填充層會有一定的彈性，不存在股線和股線之間硬碰硬，最大程度減輕了鋁合金股線之間的壓縮和相互機械的作用力，對電纜扭轉后各股線單絲的完整性非常有利。

20、3、本發(fā)明鋁合金導體中將不利于提高鋁合金導體延伸率的稀土元素比例設置為0.01％-0.04％，與0.03％-0.3％的鐵元素和0.025％-0.25％的銅元素配合使用，在保證除氣效果的基礎上，通過降低和控制稀土元素比例，提高了鋁合金導體延伸率，保證了鋁合金導體的力學性能，且0.025％-0.25％的低含量鐵元素，既保證了導體所需要的力學性能及電學性能，同時降低了其帶來的不利影響，以及通過鎂元素和硅元素等的含量控制，提高了鋁合金導體的抗拉強度，尤其是對鎂元素的控制，在保證力學性能的基礎上，提高了鋁合金導體的導電率；解決了目前鋁合金導體容易出現的絞線中斷絲、扭轉后導體斷絲比例較大、扭轉前后電阻變化較大等情況。

21、4、本發(fā)明通過鋁合金導體的制備，提升了單絲抗拉強度和斷裂伸長率，使鋁合金導體在耐扭曲風電電纜中有效應用，形成高性價比風電電纜。

22、5、本發(fā)明通過對導體中心填充層的設計，大幅度提高了導體和電纜的整體抗張強度，且纖維繩柔軟彎曲性能好，對電纜的彎曲性能和扭轉性能提升起到了較大幫助；通過中心填充層，消除了外層導體股線與內層股線之間的摩擦和擠壓，消除了內層股線斷裂的風險，對電纜扭轉過程中單絲或者股線斷裂起到了關鍵性的作用；

23、6、本發(fā)明通過導體股線分割的設計，有效降低扭轉試驗中各股線間摩擦造成的股線相互嵌入而造成的斷裂風險，進而縮小扭轉試驗后導體電阻變化率大的風險，以適應于扭轉工況環(huán)境的使用技術要求。

技術特征：

1.一種耐扭曲鋁合金風電電纜，其特征在于，包括鋁合金導體，所述鋁合金導體包括中心填充和鋁合金股線，所述鋁合金股線包括鋁合金絞線和半導電帶，所述鋁合金絞線包括多股鋁合金束線；

2.如權利要求1所述的一種耐扭曲鋁合金風電電纜，其特征在于，所述鋁合金絞線的絞制方向與所述鋁合金束線的束絞方向一致。

3.如權利要求1所述的一種耐扭曲鋁合金風電電纜，其特征在于，所述中心填充層包括有機纖維繩，以及設置在所述有機纖維繩外部的屏蔽層。

4.如權利要求3所述的一種耐扭曲鋁合金風電電纜，其特征在于，所述有機纖維繩為聚對苯二甲酰對苯二胺，纖維支數為300d～5000d，所述有機纖維繩的直徑為2mm～8mm。

5.如權利要求3所述的一種耐扭曲鋁合金風電電纜，其特征在于，所述屏蔽層為以乙丙橡膠為基材，以導電炭黑作為導電載體的橡皮屏蔽材料；所述屏蔽層原料成分配重比例為：三元乙丙橡膠100份，交聯(lián)劑2份～4份，復合增塑劑12份～25份，防老劑2份，導電炭黑25份～35份，分散助劑4份，石墨粉5份～8份。

6.如權利要求1所述的一種耐扭曲鋁合金風電電纜，其特征在于，所述鋁合金導體外設置有包帶層，所述包帶層為無紡布材料。

7.如權利要求6所述的一種耐扭曲鋁合金風電電纜，其特征在于，所述包帶層上設置有絕緣層，所述絕緣層為乙丙橡膠材料。

8.如權利要求7所述的一種耐扭曲鋁合金風電電纜，其特征在于，所述絕緣層上設置有護套，所述護套為氯化聚乙烯或聚氨酯彈性體。

9.如權利要求1所述的一種耐扭曲鋁合金風電電纜，其特征在于，所述鋁合金束線中的每根鋁合金絲包括0.05％-0.5％的鎂元素，0.05％-0.3％的硅元素，0.03％-0.3％的鐵元素，0.025％-0.25％的銅元素，0.01％-0.05％的硼元素，0.001％-0.04％的鈦元素，0.01％-0.04％的稀土元素，以及鋁元素。

10.一種耐扭曲鋁合金風電電纜制備方法，其特征在于，用于制造如權利要求1-9任一項所述的耐扭曲鋁合金風電電纜，包括：

技術總結
本發(fā)明屬于電纜技術領域，提出了一種耐扭曲鋁合金風電電纜及其制備方法，鋁合金絞線內的多股鋁合金束線，包括中間分布的三股鋁合金束線，以及沿中間分布三股鋁合金束線周向分布的九股鋁合金束線，周向分布的九股鋁合金束線中，每相鄰的兩股鋁合金束線間存在間隙，鋁合金絞線采用3+9的兩層排布結構，形成了雙層復絞結構，其既有效緊湊了導體股線的成型結構，也有效增強了股線內部的整體機械強度，同時絞線內部留有足夠的空間供束線扭轉，能夠避免電纜扭轉后導體出現股線斷裂的情況，避免了較短時間內在風力頻率和力度較大的風電場所出現絞線中斷絲、扭轉后導體斷絲比例較大、扭轉前后電阻變化較大等的情況。

技術研發(fā)人員：陳龍,宋明明,嚴正偉,鐘金華,婁永超,王毅,陳麒麟,鄧福川
受保護的技術使用者：特變電工（德陽）電纜股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/26