一种混合导体环保型风能电缆及生产工艺的制作方法

本发明涉及一种混合导体环保型风能电缆及生产工艺，属于风能电缆技术领域。

背景技术：

传统风能电缆以铜为导体，电缆重量重，而风电塔筒一般高度在50-100m，这给风能电缆安装、维护带来不便；同时铜的价格比较昂贵，致使电缆成本过高，限制风能电缆使用和发展；传统风能电缆绝缘和护套一般采用铅作为稳定剂，在国内风能市场还在广泛使用；欧盟于2003年发布《RoHS指令》，禁止铅等重金属在电气电子产品使用，防止对人和环境造成损害。传统风能电缆护套选材通常含有卤族元素，在发生火灾情况下释放大量烟雾，对人体造成极大的伤害，同时也给救灾人员带来不便。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种混合导体环保型风能电缆及生产工艺，具有电缆重量轻，成本低，环保、低烟无卤特性，解决背景技术中存在的问题。

本发明的技术方案是：

一种混合导体环保型风能电缆，包含镀锡铜包铝合金丝、镀锡铜丝、无纺布包带、乙丙橡胶绝缘和低烟无卤护套，镀锡铜丝和镀锡铜包铝合金丝混合绞合组成导体，导体外绕包无纺布包带，外面挤出乙丙橡胶绝缘和低烟无卤护套；所述乙丙橡胶绝缘和低烟无卤护套采用共挤方式置于无纺布包带外面。

所述导体，由镀锡铜包铝合金丝绞合后作为内芯，外层绕包合股的镀锡铜丝，形成复合导体。从电性能上考虑，20℃镀锡铜包铝合金丝的电阻率为0.0268Ω.mm²/m ，而铜的体积电阻率为0.017241Ω.mm²/m，理论上1.5根镀锡铜包铝合金丝可以替代1根铜丝作为导体。从机械性能考虑，退火后，镀锡铜包铝合金丝的伸长率≥15%以上，铜丝的伸长率≥20%以上，在导体的绞合过程中，把镀锡铜包铝合金丝放在内层，镀锡铜丝放在外层。电缆使用时，在弯曲的过程中，外层比内层的形变量大。通过电缆导体结构调整，保证产品在使用过程中不断丝，实现镀锡铜包铝合金丝替代铜丝的可能。从重量上考虑，镀锡铜铝合金丝的比重为3.7 g/cm³，铜丝的比重为8.89 g/cm³，总体上可减轻电缆的整体重量，便于电缆安装。

一种混合导体环保型风能电缆的生产工艺，包含如下工艺步骤：

制备复合导体；所述导体，由镀锡铜包铝合金丝绞合后作为内芯，外层绕包合股的镀锡铜丝，形成复合导体；包括束丝工艺和复绞工艺：

A、束丝工艺

首先对镀锡铜包铝合金丝和镀锡铜丝进行束丝，由于镀锡铜包铝合金丝伸长率小于铜丝，束丝节径比应小于20倍，镀锡铜丝束丝节径比应小于25倍；把镀锡铜包铝合金丝和镀锡铜丝束丝后形成股线，镀锡铜包铝合金丝总根数和镀锡铜丝总根数之间的比例为8:1；

B、复绞工艺

镀锡铜包铝合金丝1绞合后作为内芯，外层绕包合股的镀锡铜丝，镀锡铜包铝合金丝的股线外径和镀锡铜丝的股线外径之比为2～3:1；

首先绞合镀锡铜包铝合金丝，复绞采用1+6结构绞合，复绞方向和束丝方向相反，复绞节径比控制在10以下；

②绝缘和护套共挤

复合导体外绕包无纺布包带，然后绝缘和护套采用共挤方式置于无纺布包带外，即绝缘和护套材料通过共挤机头同时挤出，形成内外同心环状结构，挤出的绝缘和护套材料为生胶，经过过饱和蒸汽连硫管道进行硫化，绝缘和护套材料在硫化剂的作用下，发生交联，同时绝缘和护套紧密粘在一起，连硫管道内的过饱和蒸汽控制在0.7-1.2MPa，速度控制在8-15m/min。

所述绝缘，称为乙丙橡胶绝缘；所述护套，称为低烟无卤护套。

护套采用EVM为基材的护套材料，符合欧盟ROHS标准，具有低烟无卤特性，成品电缆性能符合以下要求：电缆烟密度试验：透光率＞60%；电缆卤化氢含量：＜5mg/g；气体酸度的测定：pH值＞4.3；电导率＜10。

本发明电缆摒弃传统电缆绝缘和护套分两次挤出，节约时间，提高效率，同时绝缘和护套粘在一起，可以有效的防止电缆使用过程中，在频繁弯曲和移动过程中，杜绝绝缘和护套产生摩擦现象，提高电缆使用寿命。

本发明的有益效果是：具有电缆重量轻，成本低，环保、低烟无卤特性，特别适用于风电场使用。

附图说明

图1为本发明电缆结构示意图；

图2为本发明电缆导体结构示意图；

图3为本发明电缆产品截面示意图；

图中：镀锡铜包铝合金丝1、镀锡铜丝2、无纺布包带3、乙丙橡胶绝缘4、低烟无卤护套5。

具体实施方式

以下结合附图，通过实例对本发明作进一步说明。

一种混合导体环保型风能电缆，包含镀锡铜包铝合金丝1、镀锡铜丝2、无纺布包带3、乙丙橡胶绝缘4和低烟无卤护套5，镀锡铜丝2和镀锡铜包铝合金丝1混合绞合组成导体，导体外绕包无纺布包带，外面挤出乙丙橡胶绝缘和低烟无卤护套；所述乙丙橡胶绝缘和低烟无卤护套采用共挤方式置于无纺布包带外面。

所述导体，由镀锡铜包铝合金丝1绞合后作为内芯，外层绕包合股的镀锡铜丝2，形成复合导体。从电性能上考虑，20℃镀锡铜包铝合金丝的电阻率为0.0268Ω.mm²/m ，而铜的体积电阻率为0.017241Ω.mm²/m，理论上1.5根镀锡铜包铝合金丝可以替代1根铜丝作为导体。从机械性能考虑，退火后，镀锡铜包铝合金丝的伸长率≥15%以上，铜丝的伸长率≥20%以上，在导体的绞合过程中，把镀锡铜包铝合金丝放在内层，镀锡铜丝放在外层。电缆使用时，在弯曲的过程中，外层比内层的形变量大。通过电缆导体结构调整，保证产品在使用过程中不断丝，实现镀锡铜包铝合金丝替代铜丝的可能。从重量上考虑，镀锡铜铝合金丝的比重为3.7 g/cm³，铜丝的比重为8.89 g/cm³，总体上可减轻电缆的整体重量，便于电缆安装。

本实施例采用φ0.30mm镀锡铜包铝合金丝和φ0.30mm镀锡铜包铝合金丝组成复合导体，镀锡铜包铝合金丝根数和镀锡铜丝根数比例为8:1，既保证导体的电性能，同时导体重量可下降50%以上。

一种混合导体环保型风能电缆的生产工艺，包含如下工艺步骤：

制备复合导体；所述导体，由镀锡铜包铝合金丝1绞合后作为内芯，外层绕包合股的镀锡铜丝2，形成复合导体；包括束丝工艺和复绞工艺：

A、束丝工艺

首先对镀锡铜包铝合金丝1和镀锡铜丝2进行束丝，由于镀锡铜包铝合金丝1伸长率小于铜丝，束丝节径比应小于20倍，镀锡铜丝2束丝节径比应小于25倍；把镀锡铜包铝合金丝和镀锡铜丝束丝后形成股线，镀锡铜包铝合金丝总根数和镀锡铜丝总根数之间的比例为8:1

B、复绞工艺

镀锡铜包铝合金丝1绞合后作为内芯，外层绕包合股的镀锡铜丝2，镀锡铜包铝合金丝的股线外径和镀锡铜丝的股线外径之比为2～3:1；

首先绞合镀锡铜包铝合金丝，复绞采用1+6结构绞合，复绞方向和束丝方向相反，复绞节径比控制在10以下；所述1+6结构绞合，是以一根镀锡铜包铝合金丝为中心，其余六根镀锡铜包铝合金丝围绕其绞合。

本实施例采用具有退扭功能的笼绞机，以绞合镀锡铜包铝合金丝为中心骨架，将束合镀锡铜丝组成的股线从笼绞机的线盘上引出，通过绞笼上的导轮，进入分线板的圆形分线孔，圆形分线板固定于笼绞机的轴筒上，分线孔均匀分布在圆形分线板外圆周围，消除导体应力，同时保证镀锡铜丝股线均匀的分布在以绞合镀锡铜包铝合金丝为骨架的周围。生产时，复绞后的镀锡铜包铝合金丝沿直线方向运行，绞笼以其中心进行旋转，绞笼上的镀锡铜丝股线绕制在复绞后的镀锡铜包铝合金丝上，绕包的节径比应控制在8倍以下，通过控制镀锡铜丝股线外径和和绕包的节距，应保证镀锡铜丝股线均匀，整齐覆盖在复绞的绞合镀锡铜包铝合金丝外面；

②绝缘和护套共挤

复合导体外绕包无纺布包带，然后绝缘和护套采用共挤方式置于无纺布包带外，即绝缘和护套材料通过共挤机头同时挤出，形成内外同心环状结构，挤出的绝缘和护套材料为生胶，经过过饱和蒸汽连硫管道进行硫化，绝缘和护套材料在硫化剂的作用下，发生交联，同时绝缘和护套紧密粘在一起，连硫管道内的过饱和蒸汽控制在0.7-1.2MPa，速度控制在8-15m/min。

所述绝缘，称为乙丙橡胶绝缘；所述护套，称为低烟无卤护套。

护套采用EVM为基材的护套材料，符合欧盟ROHS标准，具有低烟无卤特性，成品电缆性能符合以下要求：电缆烟密度试验：透光率＞60%；电缆卤化氢含量：＜5mg/g；气体酸度的测定：pH值＞4.3；电导率＜10。

本发明电缆摒弃传统电缆绝缘和护套分两次挤出，节约时间，提高效率，同时绝缘和护套粘在一起，可以有效的防止电缆使用过程中，在频繁弯曲和移动过程中，杜绝绝缘和护套产生摩擦现象，提高电缆使用寿命。