一种光电复合耐扭曲中压风能电缆及其制备方法

文档序号:9201531阅读:516来源:国知局
一种光电复合耐扭曲中压风能电缆及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电缆领域,具体涉及一种光电复合耐扭曲中压风能电缆及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着风电市场的发展,风力发电机组容量逐年加大,单机容量提高到兆瓦级,由此可见,与风机配套使用的大功率中压风能电缆也有很大市场。风能电缆安装敷设于塔筒内,且使用环境恶劣、人烟稀少,除对电缆的抗拉、耐寒、耐扭曲等性能有着很高的要求外,对系统监测、数据传输也有很高要求,以保证系统安全、稳定的运行。而现有技术存在的问题在于:现有中压风力电缆仅限于实现电能传输。

【发明内容】

[0003]发明目的:为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种光电复合耐扭曲中压风能电缆,保证电缆耐寒性好、抗拉强度高、耐扭曲性好、使用寿命长的同时,通过自身系统线路资源,并兼具光缆的特点及功能、实现系统运行监测,保证系统安全、稳定的运行。
[0004]技术方案:一种光电复合耐扭曲中压风能电缆,包括缆芯、成缆包带层、内护套层、芳纶编织层和外护套层,所述缆芯外依次包覆成缆包带层、内护套层、芳纶编织层和外护套层;
[0005]所述缆芯由三根电力传输线芯和三根地线芯及光纤单元绞合组成;成缆节距不大于10倍,采用无纺布扎紧,防止松散;所述内护套、外护套均采用CPE材料,具有良好的阻燃、耐寒、耐油、耐酸碱、耐候、耐化学药品等性能,且柔韧性好,加工方便,成本低。
[0006]所述电力传输线芯由镀锡绞合导体层、半导电布带层、导体屏蔽层、乙丙橡胶绝缘层、绝缘屏蔽层、芳纶编织层组成;所述镀锡绞合导体层采用先同向束丝再同向复绞工艺制成;所述镀锡绞合导体层外依次包覆半导电布带层、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层和芳纶编织层;
[0007]所述地线芯由镀锡绞合导体层、半导电层和芳纶编织层组成;所述镀锡绞合导体层采用先同向束丝再同向复绞工艺制成;所述镀锡绞合导体层外依次包覆有半导电层和芳纶编织层;
[0008]所述光纤单元由纤芯、包层、涂覆层和紧套层组成;所述纤芯外依次包覆包层、涂覆层和紧套层。
[0009]作为优化:所述镀锡绞合导体层采用5类镀锡铜丝先同向束丝再同向复绞而成,束丝节距控制在20倍以下,复绞节距控制在10?13倍,导体外径小、表面光滑圆整且柔软度极好,避免导体因先同向束再反向复绞而成导体表面间隙大,至绝缘电阻较差、易击穿且外径较大,不利于更小空间的安装敷设;在导体外绕包有半导电布带,以提高电缆电缆电气绝缘性能。
[0010]作为优化:所述导体屏蔽层和绝缘屏蔽层均采用以EPDM为基料的半导电材料,不仅绝缘性能好,材料柔软性好,而且机械强度高。
[0011]作为优化:所述内护套层和外护套层均采用自制的耐寒-40°c的氯化聚乙烯材料,成本低,加工方便,且阻燃、耐寒、耐油、耐酸碱、耐候、耐化学药品等性能优异。
[0012]一种所述的光电复合耐扭曲中压风能电缆的制备方法,包括如下步骤:
[0013](I)镀锡铜导体生产:铜导体连铸连轧一铜杆拉丝一细拉退火一镀锡一束丝一复绞;
[0014]将铜锭或铜板经过熔化炉、保温炉后经连铸连轧工艺形成8_硬铜杆,然后将此硬铜杆经过大拉机拉制成丝径为1.2mm的铜丝,然后再经小拉机将1.2mm铜丝拉制成需要的丝径,再经退镀机退火镀锡即可,镀锡后单丝符合GB/T 4910-2009规定的TXR型镀锡圆铜线要求;再由若干根镀锡单丝左向束丝,束丝节距控制在20倍以下,束丝后的股线再左向复绞,复绞节距控制在10?13倍,绞合后的导体应符合GB/T 3956-2008要求,绞合后的导体需绕包半导电布带,复绞、绕包同时进行;
[0015](2)光单元生产流程:光纤拉丝一光纤涂覆一光纤着色一光纤套塑一光纤、加强件成缆一光单元护套;
[0016]光纤拉丝采用光纤预制棒在高温炉中加温软化,拉成长丝:预制棒拉丝的过程要在无尘恒温的环境下进行,预制棒由送料机构匀速送至加温炉,加温炉温度控制在1900?2100°C,预制棒尖端加热到一定温度时粘度变低,靠自身重量下垂变细而成纤维,纤维线径必须经过激光束测量线径仪精密监测,后拉到牵引辊绕到卷筒上;拉制成丝的光纤表面可能形成小裂纹,使光纤强度降低,所以光纤必须进行涂覆,涂覆的材料一般采用硅酮树脂或丙烯酸酯类材料,经过涂覆的光纤表面得到保护;
[0017]如光纤需要颜色区分时,则需对光纤进行着色处理并对着色层进行UV固化,防止在生产过程或使用中弯曲、扭曲等情况下着色层脱落;
[0018]光单元护套采用挤包方式制成,材料采用耐寒聚烯烃材料;
[0019](3)绝缘线芯生产流程,三层共挤:内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层挤出一硫化;
[0020]绝缘采用先进的三层共挤设备挤出,内模配模=导体外径+(0.1?0.3)mm、中模配模为一固定尺寸、外模配模公式=成品外径+(-0.2?0.3),生产速度控制在20?25m/min,蒸汽压力为L 2?L 5Mpa,蒸汽自动补偿保证蒸汽压力恒定;
[0021](4)芳纶编织:
[0022]芳纶股线经并丝机复绕至编织锭子上,再通过32锭或36锭编织机进行编织,编织角度一般控制在35?50°C,编织层应均匀连续无漏锭;
[0023](5)成缆工序生产流程:
[0024]根据该产品结构需求,将电力传输线芯、地线芯、光纤单元按照一定的排序、绞合方向及节距绞合成缆芯,按光纤单元在中间,电力线芯和地线芯相互间隔排列四周的结构绞合,缆芯使用无纺布扎紧;
[0025](6)内、外护套生产流程:
[0026]通过专业的橡胶挤出设备挤出,模芯配模公式=线芯外径+(0.3?1.0)mm、模套配模公式=成品外径+(-0.2?0.3)mm,生产速度控制在5?8m/min,蒸汽压力1.3?1.5Mpa,蒸汽自动补偿保证蒸汽压力恒定;
[0027](7)印字:
[0028]印字和外护套工序一起进行,可采用喷码机喷印,印字内容包括“厂名、型号、电压等级、规格、米标”,印字经沾水棉布轻擦10次仍清晰可辨;
[0029](8)出厂检验:
[0030]对电缆结构尺寸、导体电阻、局部放电、交流耐压、绝缘电阻、光纤衰减进行检测;
[0031](9)包装入库。
[0032]有益效果:本发明提供了一种光电复合耐扭曲中压风能电缆,电缆中引入光纤结构,可以更好的用作信号传输,并通过自身系统线路资源,兼具光缆的特点及功能、实现系统运行监测,保证系统安全、稳定的运行。
[0033]本专利由于导体结构采用5类镀锡铜丝先同向束丝再同向复绞而成,束丝节距控制在20倍以下,复绞节距控制在10?13倍,导体外径小、表面光滑圆整且柔软度极好,避免导体因先同向束再反向复绞而成导体表面间隙大,至绝缘电阻较差、易击穿且外径较大,不利于更小空间的安装敷设;复绞同时绕包半导电布带,保证电缆电气绝缘性能。
[0034]本专利电力传输线芯和地线芯外均采用芳纶编织加强层,芳纶的连续使用温度范围为-196°C?204°C,且强度很高,是钢丝的5?6倍,大大的加强了电缆的强度,避免因扭转导致线芯受损、开裂现象,从而保证电缆扭转时不开裂、不损伤,以延长电缆使用寿命。
[0035]所述的本专利电缆采用光电复合结构,光纤单元在电缆可以起到数据传输和系统监控的作用,且光纤结构在电缆的中心部位,合理的利用了电缆的空隙,不会造成外径和成本的增加,同时基于电缆的机构,对光纤起到保护作用,防止光纤受到机械损伤等。光纤通信具有高速、稳定、可靠、抗干扰能力强等优点,兼具光缆的特点及功能、实现数据传输、系统运行监测作用,用于数据传输,具有传输容量大、传输距离远、传输质量不会受电磁干扰。将光纤引入电缆之中,不仅实现信号传输及系统检测,还可实现风力发电系统向智能电网的并入,极大的提高了电能转换量,惠国利民。
[0036]综上所述,本专利特点如下:
[0037]1.特殊的导体结构设计,提高导体表面质量及柔软性,弯曲半径不大于6D,同时保证电缆绝缘电气性能。
[0038]2.芳纶编织层的设计,大大的加强了电缆的强度,从而保证电缆扭转时不开裂、不损伤,以延长电缆使用寿命。
[0039]3.光纤单元的引入,不仅可用于信号传输,还可实现电缆运行监测。
[0040]4.通过电缆的结构设计及通过使用特定的材料,使电缆可在盐雾腐蚀、高湿热、寒冷、油污的环境里长期使用,且耐扭转符合TICW 11-2012附录A的要求。
[0041]5.本专利结构的设计及原材料的选择,不仅加工方便,且生产成本低,可以批量生产及推广。
【附图说明】
[0042]图1是本发明的结构示意图,图2为光纤单元结构示意图;
[0043]图3是本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0044]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0045]实施例
[0046]如图1所示,一种光电复合耐扭曲中压风能电缆,包括缆芯1、成缆包带层2、内护套层3、芳纶编织层4和外护套层5,所述缆芯I外依次包覆成缆包带层2、内护套层3、芳纶编织层4和外护套层5。
[0047]所述缆芯I由三根电力传输线芯11和三根地线芯12及光纤单元13绞合组成。
[0048]所述电力传输线芯11由镀锡绞合导体层111、半导电布带层112、导体屏蔽层113、乙丙橡胶绝缘层114、绝缘屏蔽层115、芳纶编织层116组成;所述镀锡绞合导体层111采用先同向束丝再同向复绞工艺制成;所述镀锡绞合导体层111外依次包覆半导电布带层112、导体屏蔽层113、绝缘层114、绝缘屏蔽层115和芳纶编织层116。
[0049]所述地线芯12由镀锡绞合导体层121、半导电层122和芳纶编织层123组成;所述镀锡绞合导体层121采用先同
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