专利名称：一种风力发电设备专用电缆的制造方法
技术领域：
本发明涉及特种电缆技术领域，具体地说涉及一种适用于风力发电设备专用电缆的 制造方法。
背景技术：
2007年8月，国家发改委制定了《可再生能源中长期发展规划》，把风能发电列入 重点发展目标之一，2007年新增风电装机328万千瓦，成为仅次于美国、西班牙风电增 长最快的市场之一。截止2007年后底，我国累计安装风电机组6458台，装机589万千 瓦，位居世界第五位。中国风能资源丰富，我国可开发的风能总储量约有43.5亿千瓦， 其中可开发和利用的陆地上风能储量有6亿到10亿千瓦，近海风能储量有1亿到2千瓦， 共计约7亿到12亿千瓦，发展潜力巨大。我国风能发电已经开始进入大规模建设的新时 代，到2010年，风力发电将增加到2000万千瓦，并在五年之内，我国的风力发电量将 达到世界第一位。
由于风力发电设备专用电缆要求具有优越的耐扭转性能、耐臭氧侵蚀性能和耐日光 老化性能，从2007年起，国内电缆行业都在大力开发风能专用电缆，以改变大量进口风 能电缆的局面，无论是进口的风力发电专用电缆，还是国内电缆厂己经开发的风力发电 专用电缆，都是以乙丙橡胶作绝缘，氯化聚乙烯作护套，导体均是采用五类线芯结构， 我公司在2007年申请的专利产品以硅橡胶作绝缘，氯化聚乙烯作护套的风能电缆，已经 取得了实用新型专利权。上述专用电缆的绝缘和护套的生产工艺均是采用蒸汽硫化管道 或水硫化工艺进行生产，以满足电缆绝缘和护套材料的热延伸试验的要求及风能电缆性 能的要求。但是上述方法生产速度慢，并需要蒸汽锅炉等辅助生产设施，耗能大，对员 工素质要求高，操作工劳动强度大，环境污染严重，产品质量稳定性差。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种不同于蒸汽硫化工艺制造风力 发电设备专用电缆的制造方法，采用本方法制造出来的电缆，耐低温性能、耐扭转性能、 耐臭氧侵蚀性能、耐日光老化性能、耐油性能、耐海水性能和机械物理性能都优于乙丙 橡胶绝缘、氯化聚乙烯护套风能电缆的性能。
本发明解决技术问题采用如下技术方案
一种风力发电设备专用电缆的制造方法，其制造步骤如下选料一拉丝一导体束绞 —隔离层绕包一绝缘层挤出一绝缘层辐射交联一绝缘线芯绞合成缆、空隙填充并绕包隔 离层一外护套挤出一外护套辐射交联一成品检验一成品；所述绝缘层挤出采用半挤压式模具，在螺杆长径比20:1或25:1和压缩比为2.5:
l或2.0: l的普通挤塑机上进行，在导体隔离层上挤包热固性弹性体绝缘材料形成绝缘
层，加工温度在10(^160。C; 所述绝缘层辐射交联 采用电子加速器对绝缘层进行辐射交联处理； 所述外护套挤出采用半挤压式模具，在螺杆长径比20:1或25:1和压縮比为2.5:
l或2.0: i的普通挤塑机上进行，在缆芯隔离层上挤包热固性弹性体护套材料形成外护
层，加工温度在10(Ti6(rc;
所述外护套辐射交联采用电子加速器对外护层进行辐射交联处理，电子束的强度
应控制在1.2 1.5MeV之间。
所述的拉丝和导体束绞是经连续退火大拉一连续退火中拉一小拉一多头退火或退火 镀锡一单丝束线一股线复绞后的软结构铜绞线。
所述的隔离层绕包是在束绞导体上均匀的绕包非吸湿性带形成的隔离层，绕包重叠 率为15% 25%之间，以防止绝缘层与导体粘连。
所述的绝缘线芯绞合成缆、空隙填充并绕包隔离层是将绝缘线芯绞合成缆，线芯间 有空隙时需要进行填充非吸湿性材料，确保电缆圆整，并在缆芯上均匀的绕包非吸湿性 带形成的隔离层，绕包重叠率为15%~25%之间，以防止外护套与绝缘层粘连。
所述成品检验步骤包括电缆的结构尺寸检査，2(TC时导体电阻的测试，工频耐压试 验及绝缘电阻试验，护套表面电阻试验，绝缘和护套材料的机械物理性能试验，完整电 缆的机械强度试验，垂直燃烧阻燃性能试验，完整电缆的冷冲击试验，完整电缆在常温 和低温条件下的耐扭转试验和耐紫外线试验等。
所述绝缘层辐射交联步骤后需进行绝缘热延伸试验，是对经辐射交联后的绝缘性能 进行热延伸试验:在烘箱温度250土3'C，机械应力20N/cm2的负荷下伸长率控制在《100y。， 冷却后永久变形率《25%。
所述外护套辐射交联步骤后需进行外护套热延伸试验，是对经辐射交联后的外护套 性能进行热延伸试验在烘箱温度200±3°C，机械应力20N/c^的负荷下伸长率控制在 《100%，冷却后永久变形率《25%。
所述成品检验步骤后经检验合格的电缆成品包装入库。
所述完整电缆的冷冲击试验:是在冷柜中温度为-25i:时，放置16h，重锤跌落高度 IOO咖，电缆无裂缝；
所述的耐扭转试验 一是在20土5t:，正扭转1080。后反转复位，再反扭转1080°后 正转复位，为一个周期，速度为360Vrnin，试验周期为3600次；二是在-4(TC时，正扭转1080。后反转复位，再反扭转1080°后正转复位，为一个周期。速度为36(f/min，试验
周期为10次；试验结果电缆不破裂；
所述耐紫外线(日光老化)试验是将电缆外护层做成试片，按照UL1581—2006中 1200的规定，对试片进行氙弧辐照加喷水处理720h后，对试片再进行抗张强度和断裂伸 长率测试，与原始性能比较，保留率不小于80%，则试验通过。
采用半挤压式模具可使电缆的绝缘和护套表面也光滑圆整；在进行外护套辐照时， 电子束的强度控制在1.2l.5MeV之间，保证材料达到一定的辐照剂量，从而满足绝缘和 护套的交联度在所控范围之内。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在
1、 由于本发明采用制定选料要求一采购一材料进厂检测一拉丝一导体束绞一导体
直流电阻检测一隔离层绕包一绝缘层挤出一绝缘层辐射交联一绝缘热延伸试验一绝缘火 花检验一线芯成缆(绞合)空隙填充并绕包隔离层一外护套挤出一外护套辐射交联一外 护套热延伸试验一成品电缆性能试验工序一成品电缆包装入库等工艺流程来制造电缆， 并且重点改进处在于绝缘挤出、绝缘层辐射交联、外护套挤出、外护套辐射交联这四个 特定工艺步骤与一般的风力发电专用电缆的制造过程明显不同。后者采用传统的挤橡机、 硫化管道、压力蒸汽进行绝缘和护套的挤出与硫化，保证其绝缘和护套的机械物理性能 满足产品性能要求，特别是热延伸性能的要求。生产速度慢，并需要蒸汽锅炉等辅助生 产设施，耗能大，对员工素质要求高，操作工劳动强度大，环境污染严重，产品质量稳 定性差。而本发明采用了普通挤塑机挤出，与一般塑料电缆的绝缘和护套挤出基本相同， 绝缘和护套挤出后采用电子加速器进行电子辐射，从而使绝缘层和外护套达到交联的目 的，生产效率高，无环境污染，经辐射交联后的绝缘和护套性能都有明显提高，绝缘的
抗拉强度从辐照前的5MPa提高到9MPa以上，护套的抗拉强度从辐照前的7MPa提高到 13MPa以上，都提高了近一倍，耐环境老化性能从辐照前的12(TC就容化，提高到能通过 136。C168h的热老化试验，绝缘还通过了 25(TC的热延伸试验，护套通过了 20(TC的热延 伸试验，这些性能的提高，满足了风力发电专用电缆各项性能的技术要求。其中机械性 能和耐高低温性能明显高于蒸汽硫化工艺生产的产品，从而使耐扭转性能，耐紫外线性 能和耐臭氧性能更佳，性能更稳定，生产成本也较低。
2、 对于热固性弹性体的挤出，绝缘层挤出模具的选用半挤压式模具，外护套挤出模 具更需要采用半挤压式模具才行。 一是弹性体材料以橡胶为基料加工而成的材料，而橡 胶都是采用挤压式模具进行挤出，特别是外护套材料需具有阻燃、耐臭氧和抗紫外线性 能，材料中各种助剂较多，拉伸比较小，料的粘度较大；二是经过塑化了的热固性弹性
6体，其塑化性能又比橡胶好；三是风能电缆对外径尺寸控制要求高，因此，采用半挤压 式模具比较适合，电缆的绝缘和护套表面也光滑圆整。
3、 对于绝缘和外护套辐射交联处理。由于绝缘层和外护套都要采用电子加速器进行 辐射交联，辐照的强度和剂量需要进行严格控制，特别是辐照大截面电缆的外护套时由 于护套厚度较厚，辐照时不能同时穿透护套和绝缘到达铜线芯，在辐照护套时，控制辐 照强度刚好穿透护层厚度即可，否则强度太大，会在绝缘体中形成电荷积聚效果，绝缘 在进行电压试验时会产生击穿现象。因此，在进行外护套辐照时，电子束的强度应控制 在1.2，.5MeV之间，保证材料达到一定的辐照剂量，从而满足绝缘和护套的交联度在所 控范围之内。
4、 本发明的实施效果。通过以上发明的工序过程和工艺控制生产出来的风力发电设 备专用电缆，其性能通过了德国莱茵技术有限公司产品检测和认证。进一步证明了本发 明具有先进性、独特性和实用性。
图1为本发明方法的工艺流程图。
以下通过具体实施方式
，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
，非限定实施例如下所述
实施例参见附图，本实施例风力发电设备专用电缆的制造方法，其制造步骤如下 选料一拉丝一导体束绞一隔离层绕包一绝缘层挤出一绝缘层辐射交联一绝缘线芯绞合成
缆、空隙填充并绕包隔离层一外护套挤出一外护套辐射交联一成品检验一成品；
所述选料是根据产品性能要求，对所需各类材料制定其采购规范和验收要求。
所述绝缘层挤出采用半挤压式模具，在螺杆长径比20:1或25:1和压縮比为2.5:
l或2.0: l的普通挤塑机上进行，在导体隔离层上挤包热固性弹性体绝缘材料形成绝缘层，加工温度在100 160。C;
所述绝缘层辐射交联采用电子加速器对绝缘层进行辐射交联处理；
所述外护套挤出釆用半挤压式模具，在螺杆长径比20:1或25:1和压縮比为2.5:
l或2.0: l的普通挤塑机上进行，在缆芯隔离层上挤包热固性弹性体护套材料形成外护
层，加工温度在ioo i60°c;
所述外护套辐射交联采用电子加速器对外护层进行辐射交联处理，电子束的强度
应控制在1.2 1.5MeV之间。
其中所述的拉丝和导体束绞是经连续退火大拉一连续退火中拉一小拉一多头退火或 退火镀锡一单丝束线一股线复绞后的软结构铜绞线，并对导体电阻进行检测，合格后方 可进入下道工序生产。所述的隔离层绕包是在束绞导体上均匀的绕包非吸湿性带形成的隔离层，绕包重叠 率为15%~25%之间，以防止绝缘层与导体粘连。
所述的绝缘线芯绞合成缆、空隙填充并绕包隔离层是将绝缘线芯绞合成缆，线芯间 有空隙时需要进行填充非吸湿性材料，确保电缆圆整，并在缆芯上均匀的绕包非吸湿性 带形成的隔离层，绕包重叠率为15% 25%之间，以防止外护套与绝缘层粘连。
所述成品检验步骤包括电缆的结构尺寸检査，2(TC时导体电阻的测试，工频耐压试 验及绝缘电阻试验，护套表面电阻试验，绝缘和护套材料的机械物理性能试验，完整电 缆的机械强度试验，垂直燃烧阻燃性能试验，完整电缆的冷冲击试验，完整电缆在常温 和低温条件下的耐扭转试验和耐紫外线试验等。
所述绝缘层辐射交联步骤后需进行绝缘热延伸试验，是对经辐射交联后的绝缘性能 进行热延伸试验在烘箱温度250士3T:，机械应力20N/cm2的负荷下伸长率控制在《100y。， 冷却后永久变形率《25%。
所述外护套辐射交联步骤后需进行外护套热延伸试验，是对经辐射交联后的外护套 性能迸行热延伸试验在烘箱温度200±3°C，机械应力20N/cm2的负荷下伸长率控制在 《100%，冷却后永久变形率《25%。
所述成品检验步骤后经检验合格的电缆成品包装入库。
所述完整电缆的冷冲击试验:是在冷柜中温度为-25'C时，放置16h，重锤跌落高度 100mm，电缆无裂缝；
所述的耐扭转试验 一是在20士5"，正扭转1080°后反转复位，再反扭转1080°后 正转复位，为一个周期，速度为360Vmin，试验周期为3600次；二是在-40。C时，正扭 转1080。后反转复位，再反扭转1080°后正转复位，为一个周期。速度为360Vmin，试验
周期为10次；试验结果电缆不破裂；
所述耐紫外线(日光老化)试验:是将电缆外护层做成试片，按照UL1581—2006中 1200的规定，对试片进行氙弧辐照加喷水处理720h后，对试片再进行抗张强度和断裂伸 长率测试，与原始性能比较，保留率不小于80%，则试验通过。
权利要求
1、一种风力发电设备专用电缆的制造方法，其特征在于制造步骤如下选料-拉丝-导体束绞-隔离层绕包-绝缘层挤出-绝缘层辐射交联-绝缘线芯绞合成缆、空隙填充并绕包隔离层-外护套挤出-外护套辐射交联-成品检验-成品；所述绝缘层挤出采用半挤压式模具，在螺杆长径比20∶1或25∶1和压缩比为2.5∶1或2.0∶1的普通挤塑机上进行，在导体隔离层上挤包热固性弹性体绝缘材料形成绝缘层，加工温度在100~160℃；所述绝缘层辐射交联采用电子加速器对绝缘层进行辐射交联处理；所述外护套挤出采用半挤压式模具，在螺杆长径比20∶1或25∶1和压缩比为2.5∶1或2.0∶1的普通挤塑机上进行，在缆芯隔离层上挤包热固性弹性体护套材料形成外护层，加工温度在100~160℃；所述外护套辐射交联采用电子加速器对外护层进行辐射交联处理，电子束的强度应控制在1.2~1.5MeV之间。
2、 根据权利要求1所述的风力发电设备专用电缆的制造方法，其特征在于，所述 的拉丝和导体束绞是经连续退火大拉一连续退火中拉一小拉一多头退火或退火镀锡一 单丝束线一股线复绞后的软结构铜绞线。
3、 根据权利要求1所述的风力发电设备专用电缆的制造方法，其特征在于，所述 的隔离层绕包是在束绞导体上均匀的绕包非吸湿性带形成的隔离层，绕包重叠率为 15% 25%之间，以防止绝缘层与导体粘连。
4、 根据权利要求1所述的风力发电设备专用电缆的制造方法，其特征在于，所述 的绝缘线芯绞合成缆、空隙填充并绕包隔离层是将绝缘线芯绞合成缆，线芯间有空隙时 需要进行填充非吸湿性材料，确保电缆圆整，并在缆芯上均匀的绕包非吸湿性带形成的 隔离层，绕包重叠率为15% 25%之间，以防止外护套与绝缘层粘连。
5、 根据权利要求1所述的风力发电设备专用电缆的制造方法，其特征在于，所述 成品检验步骤包括电缆的结构尺寸检査，2(TC时导体电阻的测试，工频耐压试验及绝缘 电阻试验，护套表面电阻试验，绝缘和护套材料的机械物理性能试验，完整电缆的机械 强度试验，垂直燃烧阻燃性能试验，完整电缆的冷冲击试验，完整电缆在常温和低温条 件下的耐扭转试验和耐紫外线试验等。
6、 根据权利要求l一4中任一权利要求所述的风力发电设备专用电缆的制造方法， 其特征在于，所述绝缘层辐射交联步骤后需进行绝缘热延伸试验，是对经辐射交联后的 绝缘性能进行热延伸试验在烘箱温度250士3'C，机械应力20N/cm2的负荷下伸长率控 制在《100%，冷却后永久变形率《25%。
7、 根据权利要求6所述的风力发电设备专用电缆的制造方法，其特征在于，所述外护套辐射交联步骤后需进行外护套热延伸试验，是对经辐射交联后的外护套性能进行 热延伸试验在烘箱温度200土3'C，机械应力20N/cn/的负荷下伸长率控制在《100。/。， 冷却后永久变形率《25%。
8、 根据权利要求5所述的风力发电设备专用电缆的制造方法，其特征在于，所述 成品检验步骤后经检验合格的电缆成品包装入库。
9、 根据权利要求5所述的风力发电设备专用电缆的制造方法，其特征在于，所述 完整电缆的冷冲击试验是在冷柜中温度为-25"C时，放置16h,重锤跌落高度100mm， 电缆无裂缝；所述的耐扭转试验 一是在20士5i:，正扭转1080。后反转复位，再反扭转1080° 后正转复位，为一个周期，速度为360Vmin，试验周期为3600次；二是在-40'C时， 正扭转1080。后反转复位，再反扭转1080°后正转复位，为一个周期。速度为3607m]'n， 试验周期为10次；试验结果电缆不破裂；所述耐紫外线(日光老化)试验是将电缆外护层做成试片，按照UL1581—2006 中1200的规定，对试片进行氙弧辐照加喷水处理720h后，对试片再进行抗张强度和断 裂伸长率测试，与原始性能比较，保留率不小于80%，则试验通过。
全文摘要
本发明涉及一种风力发电设备专用电缆的制造方法，其制造步骤如下选料—拉丝—导体束绞—隔离层绕包—绝缘层挤出—绝缘层辐射交联—绝缘线芯绞合成缆、空隙填充并绕包隔离层—外护套挤出—外护套辐射交联—成品检验—成品电缆包装入库，采用本方法制造出来的电缆，耐低温性能、耐扭转性能、耐臭氧侵蚀性能、耐日光老化性能、耐油性能、耐海水性能和机械物理性能都优于乙丙橡胶绝缘、氯化聚乙烯护套风能电缆的性能。
文档编号H01B13/00GK101494105SQ20091011633
公开日2009年7月29日 申请日期2009年3月13日 优先权日2009年3月13日
发明者周友芝, 盛业华 申请人:安徽华能电缆集团有限公司