一种海上风力发电用中压橡套软电缆的制作方法

本发明涉及电线电缆领域，具体的涉及一种海上风力发电用中压橡套软电缆。

背景技术：

随着我国工业的不断发展，风力发电日新月异的发展，电缆使用量也越来越大，但是适合近海风力发电使用的耐寒、耐腐、阻燃、阻水的电缆至今还未有。现有电缆的主要原材料是绝缘、护套和导体，制造电缆的导体主要成分是铜，占生产行业中总用铜量的约70％。而我国铜资源非常短缺，随着中国铜矿资源的枯竭，中国铜矿80％需要进口，依赖性大。随着铜价的不断攀升，以铝代替铜是电线电缆发展的必然趋势。法国的电线电缆80％以上为铝导体，日本的铝导线也占50％以上。我国铝资源十分丰富，但应用量不到1％，主要还是因为铝导线制造技术的不成熟所致，因此获得技术上的突破是解决这一问题的关键。

过去交联聚乙烯绝缘和聚氯乙烯护套铝导体电线电缆，由于弯曲性能差满足不了要求，同时又没有耐寒、耐腐、阻燃、阻水作用。所以迄今为止我国还没有一种具有价格低廉性能优异的又具有耐寒、耐腐、阻燃、阻水适合近海风力发电的6-35kv中压软电缆。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题在于提供一种海上风力发电用中压橡套软电缆，能有效解决传统电缆弯曲性能差的缺点，并能有效解决纯铜用作电线电缆导体存在很多不足，降低了电缆的成本，同时有效使得电缆具有抗蠕变、高柔韧、强延展、低反弹、连接稳定、耐寒、耐腐、阻燃、阻水性能好等优点，有效增加了电缆的适用性和使用寿命。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种海上风力发电用中压橡套软电缆，包括缆芯、阻水绕包带和外护套，所述缆芯外侧绕包有阻水绕包带，且阻水绕包带的外侧挤包有外护套；

所述缆芯通过3根动力线芯和阻水填充条绞合而成，且动力线芯内部的中央均填充有导体，所述导体的外侧均绕包有导体屏蔽层，导体屏蔽层的外侧壁均挤包有绝缘套，且绝缘套的外侧均绕包有绝缘屏蔽层，绝缘屏蔽层的外侧均绕包有金属屏蔽层。

具体地，所述导体为钪铝合金导体，绝缘套和外护套均采用三元乙丙胶。

具体地，所述金属屏蔽层为铜丝屏蔽层。

具体地，所述钪铝合金导体包括如下质量百分比的原料：钪0.4-0.8wt％，铁0.01-0.1wt％，富铈稀土0.01-0.1wt％，余量为铝；

上述钪铝合金导体的制备方法，包括如下步骤：

a、首先将铝锭加入竖炉中，在750-770℃溶化后流入保温炉中；

b、然后加入铁、富铈稀土和钪进行熔炼，搅拌均匀后对熔体精炼、净化、除气、扒渣处理；

c、将精炼后不低于750℃的合金熔体送入铝杆连铸连轧机组进行铸坯和轧制，其中铸坯温度为650℃，得到300℃、φ10mm的高钪含量铝合金杆，再将高钪含量铝合金杆置于热处理炉内去除应力后自然冷却，炉内温度为280-290℃，保温时间为3-5小时；

d、接着在铝合金拉丝机上进行大拉和中拉的拉丝处理，润滑温度≤100℃，得到符合astmb800-05(2011)电气用退火及中温回火8000系列铝合金导线标准高钪含量铝合金单线，铝合金单线的直径为3.0mm，再经过小拉镀锡形成单丝，单丝直径为0.2-0.5mm；

e、最后将多股细镀锡铜线进行按相同的绞合方向进行股绞和复绞，得到钪铝合金导体。

具体地，所述三元乙丙胶绝缘套包括如下重量份数的原料：三元乙丙胶dcpd型100份、低密度聚乙烯22份、氧化锌5份、防老剂rd型1份、煅烧陶土75份、片状滑石粉75份、癸二酸二辛酯20份、对二苯甲酰苯醌二肟1份、交联剂dcp-40p型7份、着色剂2份；

上述三元乙丙胶绝缘套的制备方法，包括如下步骤：

a、首先将三元乙丙胶dcpd型、低密度聚乙烯、氧化锌、防老剂rd型、煅烧陶土加入密炼机内等料翻转均匀后，再将片状滑石粉、癸二酸二辛酯、对二苯甲酰苯醌二肟加入密炼机内等料翻转均匀后，接着将交联剂dcp-40p型和着色剂加入密炼机内，将炼制好的胶卸料后应在压片机上翻料冷却后备用，加工温度为120℃以下，翻料机至少往复冷却3次；

b、然后对冷却后的胶液通过滤网进行滤胶，滤网设为3层，内外层滤网孔洞均设为40目，中间层滤网孔洞设为80目，滤胶前将机身和螺杆加温至80±5℃，滤胶时将机身和螺杆温度控制在120±5℃以内；

c、将滤完后的胶料加入交联剂dcp-40p型置入混炼胶密炼机进行第二次炼胶，炼胶温度为120±5℃；

d、将二次炼胶完成的胶料卸料后置于压片机上，通过翻料机往复数次进行翻料冷却，充分冷却后对胶料进行辗页加工，二次炼胶后胶料夏季停放时间不超过15天，冬季停放时间不超过40天，其他季节不超过30天，辗页宽度为300mm-500mm，厚度为1.2-1.5mm。

具体地，所述三元乙丙胶外护套包括如下重量份数的原料：三元乙丙橡胶enb型100份、氯丁橡胶mt-40型30份、低分子量聚乙烯3份、氧化锌5份、硬脂酸1份、氧化镁4份、防老剂a型2份、石蜡2份、防护蜡2份、炭黑n330型3份、陶土70份、氢氧化铝30份、环烷油8份、耐寒稳定剂dos型5份、促进剂na-22型0.8份、交联剂dcp-40p型7份、着色剂2份；

上述三元乙丙胶外护套的制备方法，包括如下步骤：

a、首先将三元乙丙橡胶enb型、氯丁橡胶mt-40型、低分子量聚乙烯、氧化锌、硬脂酸、氧化镁、防老剂a型、石蜡、防护蜡、炭黑n330型、陶土等加入密炼机内进行均匀翻转，再将氢氧化铝、环烷油、耐寒稳定剂dos型等加入密炼机内进行二次均匀翻转后，接着将促进剂na-22型、交联剂dcp-40p型、着色剂加入密炼机内，对混合原料进行炼胶，炼制完成后将胶料置于压片机上进行翻料冷却，密炼机的加工温度控制在120℃以下，翻料机至少要往复翻料冷却3次；

b、然后将胶料过滤网进行滤胶，滤网设为3层，内外层滤网孔洞均设为50目，中间层滤网孔洞设为100目，滤胶前将机身和螺杆温至80±5℃，滤胶时将机身和螺杆温度控制在120±5℃；

c、将滤完后的胶料加入促进剂na-22型、交联剂dcp-40p型置入混炼胶密炼机进行第二次炼胶，炼胶温度为120±5℃；

d、将二次炼胶完成的胶料卸料后置于压片机上，通过翻料机往复数次进行翻料冷却，充分冷却后对胶料进行辗页加工，二次炼胶后胶料夏季停放时间不超过10天，冬季停放时间不超过20天，其他季节不超过15天，辗页宽度为300mm-500mm，厚度为1.2-1.5mm。

3.有益效果

(1)本发明通过采用钪铝合金导体,有效解决纯铜用作电线电缆导体存在的不足，降低了电缆的成本。

(2)本发明通过相应制备方式制备钪铝合金导体，有效增加了缆芯的结构强度、延伸率和抗撕度等，解决传统电缆弯曲性能差的缺点，并有效适用于中压电缆，便于长期推广。

(3)本发明通过采用阻水填充条填充和阻水绕包带，使得电缆在遇水时阻水填充条和阻水带立即膨胀，有效阻止电缆进水，从而使得电缆达到阻水的目的，减少雨水对电缆的侵蚀，便于电缆用于海上风力发电。

(4)本发明通过采用三元乙丙胶制备绝缘套和外护套，通过相应的制备方法有效使得电缆具有抗蠕变、高柔韧、强延展、低反弹、连接稳定、耐寒、耐腐、阻燃、阻水性能好等优点，有效增加了电缆的适用性和使用寿命。

附图说明

图1为本发明的电缆剖面结构示意图。

附图标记：1、导体；2、导体屏蔽层；3、绝缘套；4、绝缘屏蔽层；5、金属屏蔽层；6、阻水填充条；7、阻水绕包带；8、外护套层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，一种海上风力发电用中压橡套软电缆，包括缆芯、阻水绕包带7和外护套8，缆芯外侧绕包有阻水绕包带7，且阻水绕包带7的外侧挤包有外护套8；

缆芯通过3根动力线芯和阻水填充条6绞合而成，且动力线芯内部的中央均填充有导体1，导体1的外侧均绕包有导体屏蔽层2，导体屏蔽层2的外侧壁均挤包有绝缘套3，且绝缘套3的外侧均绕包有绝缘屏蔽层4，绝缘屏蔽层4的外侧均绕包有金属屏蔽层5，金属屏蔽层5为铜丝屏蔽层，导体1为钪铝合金导体，绝缘套3和外护套8均采用三元乙丙胶，有效通过材料特性解决了传统电缆弯曲性能差的缺点，并降低了电缆的生产成本，同时增加了电缆的抗蠕变性、柔韧性、延展性、连接稳定性、耐寒耐腐能力、阻燃能力和阻水性能，并有效降低电缆的反弹性，从而增加了电缆的使用寿命，增加电缆的适用性。

上述钪铝合金导体包括如下质量百分比的原料：钪0.4wt％，铁0.1wt％，富铈稀土0.1wt％，余量为铝；

该钪铝合金导体的制备方法，包括如下步骤：

a、首先将铝锭加入竖炉中，在750℃溶化后流入保温炉；

b、然后加入铁、富铈稀土和钪进行熔炼，搅拌均匀后对熔体精炼、净化、除气、扒渣处理；

c、将精炼后750℃的合金熔体送入铝杆连铸连轧机组进行铸坯和轧制，其中铸坯温度为650℃，得到300℃、φ10mm的高钪含量铝合金杆，再将高钪含量铝合金杆置于热处理炉内去除应力后自然冷却，炉内温度为280℃，保温时间为3小时；

d、接着在铝合金拉丝机上进行大拉和中拉的拉丝处理，润滑温度100℃，得到符合astmb800-05(2011)电气用退火及中温回火8000系列铝合金导线标准高钪含量铝合金单线，铝合金单线的直径为3.0mm，再经过小拉镀锡形成单丝，单丝直径为0.5mm；

e、最后将多股细镀锡铜线进行按相同的绞合方向进行股绞和复绞，股绞和复绞的节距要控制在下表规定范围内，得到强度为211mpa，导电率为62.0％iacs，延伸率为31.8％，屈服强度为110mpa的钪铝合金导体。

股绞和复绞节距范围表

上述三元乙丙胶绝缘套包括如下重量的原料：三元乙丙胶dcpd型100kg、低密度聚乙烯22kg、氧化锌5kg、防老剂rd型1kg、煅烧陶土75kg、片状滑石粉75kg、癸二酸二辛酯20kg、对二苯甲酰苯醌二肟1kg、交联剂dcp-40p型7kg、着色剂2kg；

该三元乙丙胶绝缘套的制备方法，包括如下步骤：

a、首先将三元乙丙胶dcpd型、低密度聚乙烯、氧化锌、防老剂rd型、煅烧陶土加入密炼机内等料翻转均匀后，再将片状滑石粉、癸二酸二辛酯、对二苯甲酰苯醌二肟加入密炼机内等料翻转均匀后，接着将交联剂dcp-40p型和着色剂加入密炼机内，将炼制好的胶卸料后应在压片机上翻料冷却后备用，加工温度为110℃，翻料机往复冷却3次，有效避免了胶料提前发生交联；

b、然后对冷却后的胶液通过滤网进行滤胶，滤网设为3层，内外层滤网孔洞均设为40目，中间层滤网孔洞设为80目，滤胶前将机身和螺杆加温至80℃，滤胶时将机身和螺杆温度控制在120℃，有效避免了设备的损坏，防止了胶料提前发生交联；

c、将滤完后的胶料加入交联剂dcp-40p型置入混炼胶密炼机进行第二次炼胶，炼胶温度为120℃，有效避免了胶料提前发生交联；

d、将二次炼胶完成的胶料卸料后置于压片机上，通过翻料机往复数次进行翻料冷却，充分冷却后对胶料进行辗页加工，得到m(1+4)100℃下门尼粘度为50、强度7.9mpa、申率380％的三元乙丙胶绝缘套，绝缘套3经80℃×7d老化后强度保持率为116％、申率保持率为105％，经127℃×7d老化后强度保持率为126％、申率保持率为79％、经-55℃×3d低温拉伸后恢复率为40％，脆性温度为-64℃，体积电阻率为2.5×10¹⁵ω·cm，二次炼胶后胶料夏季停放时间为15天，冬季停放时间为40天，其他季节为30天，辗页宽度为300mm，厚度为1.2mm。

上述三元乙丙胶外护套包括如下重量的原料：三元乙丙橡胶enb型100kg、氯丁橡胶mt-40型30kg、低分子量聚乙烯3kg、氧化锌5kg、硬脂酸1kg、氧化镁4kg、防老剂a型2kg、石蜡2kg、防护蜡2kg、炭黑n330型3kg、陶土70kg、氢氧化铝30kg、环烷油8kg、耐寒稳定剂dos型5kg、促进剂na-22型0.8kg、交联剂dcp-40p型7kg、着色剂2kg；

该三元乙丙胶外护套的制备方法，包括如下步骤：

a、首先将三元乙丙橡胶enb型、氯丁橡胶mt-40型、低分子量聚乙烯、氧化锌、硬脂酸、氧化镁、防老剂a型、石蜡、防护蜡、炭黑n330型、陶土等加入密炼机内进行均匀翻转，再将氢氧化铝、环烷油、耐寒稳定剂dos型等加入密炼机内进行二次均匀翻转后，接着将促进剂na-22型、交联剂dcp-40p型、着色剂加入密炼机内，对混合原料进行炼胶，炼制完成后将胶料置于压片机上进行翻料冷却，密炼机的加工温度控制在120℃以下，翻料机往复翻料冷却3次，有效避免了胶料提前发生交联；

b、然后将胶料过滤网进行滤胶，滤网设为3层，内外层滤网孔洞均设为50目，中间层滤网孔洞设为100目，滤胶前将机身和螺杆温至80℃，滤胶时将机身和螺杆温度控制在120℃，有效避免了设备的损坏，防止了胶料提前发生交联；

c、将滤完后的胶料加入促进剂na-22型、交联剂dcp-40p型置入混炼胶密炼机进行第二次炼胶，炼胶温度为120℃，有效避免了胶料提前发生交联；

d、将二次炼胶完成的胶料卸料后置于压片机上，通过翻料机往复数次进行翻料冷却，充分冷却后对胶料进行辗页加工，得到m(1+4)100℃下门尼粘度为60、强度17.0mpa、伸长率410％的三元乙丙胶外护套，外护套8经130℃×7d老化后强度变化率为5％、伸长率变化率为-6％，经121℃×18h浸油老化后伸长率变化率-7.6％，伸长率变化率-11％，经-55℃×3d低温拉伸后恢复率为40％，脆性温度为-64℃，抗撕度为11.5n/mm，二次炼胶后胶料夏季停放时间为10天，冬季停放时间为20天，其他季节为15天，辗页宽度为500mm，厚度为1.5mm。

对所制得的电缆进行相关性能测试，性能测试结果如下表所示：

由上表可知，本发明提供的一种海上风力发电用中压橡套软电缆，能有效增加电缆的强度、延伸率和抗撕度等，解决传统电缆弯曲性能差的缺点，并能有效解决纯铜用作电线电缆导体存在的不足，降低了电缆的成本，同时有效通过绝缘套增加电缆的强度、耐寒能力和绝缘性，有效通过外护套增加电缆的结构强度，提高电缆的耐寒、耐油、防腐蚀、防水等性能，使得电缆具有抗蠕变、高柔韧、强延展、低反弹、连接稳定、耐寒、耐腐、阻燃、阻水性能好等优点，有效增加了电缆的适用性和使用寿命。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。