海上风力发电用耐寒耐腐阻燃阻水钪铝合金导体低压电缆的制作方法

本发明涉及电缆技术领域，具体为一种海上风力发电用耐寒耐腐阻燃阻水钪铝合金导体低压电缆。

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，占总用铜量的约60％。但我国铜资源非常短缺，随着中国铜矿资源的枯竭，中国铜矿70％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。

现有的电线电缆，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0.6-1kv软电缆。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种海上风力发电用耐寒耐腐阻燃阻水钪铝合金导体低压电缆以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种海上风力发电用耐寒耐腐阻燃阻水钪铝合金导体低压电缆，包括电缆本体，所述电缆本体包括线芯和设置在线芯上的保护层，且保护层从内至外依次包括阻水层、内护层、抗压层和外护套，所述阻水层是由阻水绕包带绕包在线芯上所形成的，且阻水层与线芯之间的间隙处填充有阻水填充条，所述线芯位于内护层表面上沿线芯长度方向等间距套设有橡胶气囊，且橡胶气囊外表面等间距环设有硅胶管，所述抗压层侧壁对应橡胶气囊所在的位置处均等间距至少环设有十组气腔，且每组气腔均由多个条形气室组成，每个所述条形气室与抗压层的内壁之间皆均匀设置有通气道，每个所述通气道与其所对应的硅胶管连接，所述抗压层是由氯丁橡胶材料挤包而成，所述线芯包括三根动力线芯和一根地线线芯，且动力线芯和地线线芯呈矩形排布，每根动力线芯包括动力线芯导体和挤包在动力线芯导体外表面上的动力线芯绝缘层，所述地线线芯包括地线线芯导体和挤包在地线线芯导体外表面上的地线线芯绝缘层，且地线线芯导体和动力线芯导体均为钪铝合金导体。

优选的，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9.5mm，再经过小拉镀锡形成单丝，单丝直径为0.2mm～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。

优选的，所述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1.5份；

上述外护套的制备方法，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。

优选的，所述动力线芯绝缘层和地线线芯绝缘层均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1.5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，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。

优选的，每一米电缆中的每组所述气腔皆至少设置有4个条形气室，且每个条形气室的长度与橡胶气囊长度相同。

优选的，所述橡胶气囊是由聚氨酯橡胶材料制成。

优选的，每个所述条形气室的截面为圆形或椭圆形结构，且每个条形气室的最大直径是抗压层厚度的1/4-1/4。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的电缆具有较好的柔软性和延展性，当导体受力很小也有效地避免了动力线芯导体被拉断和弯断。

(2)本发明提供的电缆不仅具有良好的耐磨性、阻燃性、阻水性及耐寒性外，当电缆受到外界冲击力时，外界冲击力挤压抗压层，使得抗压层被压缩，进而使条形气室内的气体通过硅胶管进入到橡胶气囊内，橡胶气囊体积变大，此时，若想冲击力作用到线芯上还需要更大的力，而此时，作用在电缆上的冲击力不会自身增大，因此，橡胶气囊体积变大，可以避免外界冲击力直接作用到线芯上，从而能够很好地对线芯起到保护的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为保护套的结构剖视图。

图中：1、动力线芯；2、地线线芯；3、抗压层；4、外护套；5、橡胶气囊；6、动力线芯导体；7、动力线芯绝缘层；8、地线线芯导体；9、地线线芯绝缘层；10、阻水填充条；11、条形气室；12、通气道；13、阻水层；14、内护层；15、硅胶管。

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。

请参阅图1-2，本发明提供的一种实施例：一种海上风力发电用耐寒耐腐阻燃阻水钪铝合金导体低压电缆，包括电缆本体，所述电缆本体包括线芯和设置在线芯上的保护层，且保护层从内至外依次包括阻水层13、内护层14、抗压层3和外护套4，所述阻水层13是由阻水绕包带绕包在线芯上所形成的，且阻水层13与线芯之间的间隙处填充有阻水填充条10，所述线芯位于内护层14表面上沿线芯长度方向等间距套设有橡胶气囊5，且橡胶气囊5外表面等间距环设有硅胶管15，所述抗压层3侧壁对应橡胶气囊5所在的位置处均等间距至少环设有十组气腔，且每组气腔均由多个条形气室11组成，每个所述条形气室11与抗压层3的内壁之间皆均匀设置有通气道12，所述通气道12与抗压层3一体成型，每个所述通气道12与其所对应的硅胶管15连接，所述通气道12和硅胶管15的直径均为0.8-1.0mm，所述抗压层3是由氯丁橡胶材料挤包而成，具有较好的物理机械性能、阻燃性、耐老化性能、耐热及耐低温性、耐磨性及耐电绝缘性，所述线芯包括三根动力线芯1和一根地线线芯2，且动力线芯1和地线线芯2呈矩形排布，每根动力线芯1包括动力线芯导体6和挤包在动力线芯导体6外表面上的动力线芯绝缘层7，所述地线线芯2包括地线线芯导体8和挤包在地线线芯导体8外表面上的地线线芯绝缘层9，且地线线芯导体8和动力线芯导体6均为钪铝合金导体，提高电缆的柔软性和延展性好，电缆在弯曲和拖拉时，由于电缆的柔软性和延展性好，导体受力很小也有效地避免了地线线芯导体8和动力线芯导体6被拉断和弯断。

在本实施例中，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9.5mm，再经过小拉镀锡形成单丝，单丝直径为0.2mm～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。

在本实施例中，所述外护套4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1.5份；

上述外护套4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。

在本实施例中，所述动力线芯绝缘层7和地线线芯绝缘层9均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1.5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，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。

在本实施例中，每一米电缆中的每组所述气腔皆至少设置有4个条形气室11，且每个条形气室11的长度与橡胶气囊5长度相同，当电缆受到外界冲击力时，外界冲击力挤压抗压层3，使得抗压层3被压缩，进而使条形气室11内的气体通过硅胶管15进入到橡胶气囊5内，橡胶气囊5体积变大，此时，若想冲击力作用到线芯上还需要更大的力，而此时，作用在电缆上的冲击力不会自身增大，因此，橡胶气囊5体积变大，可以避免外界冲击力直接作用到线芯上，从而能够很好地对线芯起到保护的作用，当外界冲击力消失时，橡胶气囊5内的气体通过硅胶管15回到条形气室11内，橡胶气囊5恢复初始状态。

在本实施例中，所述橡胶气囊5是由聚氨酯橡胶材料制成，具有硬度高、强度好、高弹性、高耐磨性、耐撕裂、耐老化等优点。

在本实施例中，每个所述条形气室11的截面为圆形或椭圆形结构，且每个条形气室11的最大直径是抗压层3厚度的1/4-1/4，防止条形气室11体积过大而影响到整个电缆的强度。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。