專利名稱：風(fēng)力電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力電纜產(chǎn)品，具體涉及一種風(fēng)電場用風(fēng)力電纜。
背景技術(shù)：
風(fēng)能作為一種可再生資源，逐漸受到世界各國的青睞，風(fēng)力發(fā)電正在成為世界上增長最快的能源項(xiàng)目。中國風(fēng)能儲(chǔ)量豐富，分布廣闊，對發(fā)展風(fēng)力發(fā)電有著廣闊的市場前景，同時(shí)我國已經(jīng)實(shí)施了促進(jìn)風(fēng)電發(fā)展的國家風(fēng)電特許權(quán)示范項(xiàng)目，規(guī)定風(fēng)機(jī)國產(chǎn)化率不低于70%，而且總裝必須在國內(nèi)完成。國家計(jì)劃至2010年實(shí)現(xiàn)風(fēng)電裝機(jī)至少達(dá)到400萬 kff,國家發(fā)改委提出了 2020年風(fēng)電實(shí)現(xiàn)總裝機(jī)2000萬kW，可再生能源開發(fā)利用量超過1億 t標(biāo)準(zhǔn)煤的產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)，風(fēng)電的年均市場容量達(dá)96億元。雖然我國風(fēng)電行業(yè)在近年來發(fā)展迅速，并得到國家的大力支持，但與國外發(fā)達(dá)國家相比，還存在一定的差距。主要表現(xiàn)在用于風(fēng)電行業(yè)的設(shè)備主要依靠進(jìn)口，對外依賴性強(qiáng)。作為風(fēng)力發(fā)電的配套產(chǎn)品-風(fēng)力電纜，由于風(fēng)電場特殊的使用環(huán)境，對其要求很高。風(fēng)電場用風(fēng)力電纜不僅要具有優(yōu)異的絕緣電氣性能、力學(xué)性能，還必須具備強(qiáng)度高、韌性好、 耐磨、抗扭轉(zhuǎn)、耐油、耐水、耐老化、耐氣候、防風(fēng)、防寒、抗菌、防霉、抗紫外線以及環(huán)保等特性。而在目前國內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)和在建的各風(fēng)電場中，普通的軟電纜還被廣泛的應(yīng)用，風(fēng)力發(fā)電專用電纜主要依靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴，成本大大提高，不利于風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，一種光纜，其特征在于，光纜具有1 5芯結(jié)構(gòu)(包括3+1芯、4+1芯和3+2芯)，GB/T3956規(guī)定的第5種鍍錫軟銅導(dǎo)體為纜芯，抗拉撕硅橡膠絕緣材料和聚氨酯復(fù)合護(hù)套，絕緣材料為阻水填充紗。更進(jìn)一步的方案是所述護(hù)套具有50-650%的斷裂伸長率。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式電纜截面圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)風(fēng)力電纜的使用要求，設(shè)計(jì)的電纜結(jié)構(gòu)為1 5芯結(jié)構(gòu)(包括3+1芯、4+1芯和3+2芯)，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括導(dǎo)體1，護(hù)套2，絕緣材料3，保護(hù)套4。對于風(fēng)力電纜而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性是至關(guān)重要的。由于電纜長期在惡劣的環(huán)境中使用，必須確保電纜在長期使用中能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。應(yīng)此，電纜的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)必須考慮到這些方面的要求。通過長期的試驗(yàn)、驗(yàn)證，圓形結(jié)構(gòu)比較合理，同時(shí)對各部分的結(jié)構(gòu)都有一定的要求。由于風(fēng)力發(fā)電的環(huán)境惡劣，風(fēng)機(jī)使用年限又要求很長，且電纜隨風(fēng)機(jī)不斷旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)度達(dá)士 720°，故對電纜結(jié)構(gòu)有特殊的要求，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下問題。(1)結(jié)構(gòu)的柔軟性。為了達(dá)到電纜結(jié)構(gòu)的柔軟性，我們選用GB/T3956規(guī)定的第5種鍍錫軟銅導(dǎo)體，并對絞合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保電纜的柔軟性能。( 電纜的使用環(huán)境。由于電纜的使用環(huán)境非常惡劣，所以對于絕緣、護(hù)套材料的選擇至關(guān)重要，必須要選擇能夠在各種惡劣環(huán)境中都能保持優(yōu)異性能的材料。我們選用的抗拉撕硅橡膠絕緣材料和聚氨酯復(fù)合護(hù)套材料，完全能夠達(dá)到使用要求。導(dǎo)體材料選用優(yōu)質(zhì)退火無氧銅，根據(jù)使用條件，選用符合GB/T3956標(biāo)準(zhǔn)要求的第5種鍍錫軟銅導(dǎo)體，導(dǎo)體表面鍍層均勻、光亮、無氧化和毛刺等現(xiàn)象。圖1新型風(fēng)力電纜結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)體絕緣填充內(nèi)襯層護(hù)套絕緣材料，絕緣材料根據(jù)設(shè)計(jì)要求和使用環(huán)境選用美國G&E公司生產(chǎn)的抗拉撕硅橡膠絕緣材料。硅橡膠的分子主鏈為硅氧鏈，硅原子上連接有一個(gè)或兩個(gè)有機(jī)基團(tuán)，其分子結(jié)構(gòu)通式為從分子結(jié)構(gòu)可以看出硅橡膠絕緣具有很高的耐熱性、優(yōu)異的耐寒性、優(yōu)良的電絕緣性能、良好的耐老化性能和優(yōu)異的耐油性能，并且無毒無臭，是優(yōu)良的環(huán)保材料。填充及繞包材料主要理化性能(參數(shù)值)包括抗張強(qiáng)度/ (N/mm2) 10. 82，斷裂伸長率(％ ) 560，撕裂強(qiáng)度/ (kN/m) 40，硬度aioreA61，體積電阻率/ Ω ·πι9. OX 1012，相對介電常數(shù)3. 1，介質(zhì)損耗角正切值/tan δ 0. 005，擊穿場強(qiáng)/(kV/mm) 20。電纜填充材料選用與溫度及環(huán)境相適應(yīng)的材料阻水填充紗，成纜繞包材料選用阻水帶繞包，以抵抗惡劣的風(fēng)雨腐蝕。護(hù)套材料根據(jù)使用環(huán)境和電纜正常運(yùn)行溫度，選擇一種聚醚型熱塑性聚氨酯化合物護(hù)套材料。其具有優(yōu)異的力學(xué)性能、韌度、化學(xué)耐受性、低溫柔軟性、水穩(wěn)定性以及防風(fēng)、 防寒、抗菌、防霉、抗紫外線和環(huán)保等性能。主要理化性能(參數(shù)值)包括抗張強(qiáng)度/(N/ mm2) 30. 0，斷裂伸長率(％ ) 650，撕裂強(qiáng)度/ (kN/m) 40，硬度ShoreA83，磨損量/mm3105，回彈性(％)40，脆化點(diǎn)/1-70，氧指數(shù)(％)30。對于風(fēng)力電纜來說，關(guān)鍵的工序?yàn)閷?dǎo)體絞合、 絕緣連續(xù)硫化、成纜繞包、聚氨酯護(hù)套的擠包工序，以下對這幾道關(guān)鍵工序的生產(chǎn)工藝進(jìn)行逐一探討。導(dǎo)體絞合導(dǎo)體絞合工序?qū)τ陲L(fēng)力電纜來說，是非常重要的。在試制過程中，我們按照我們的正常工藝要求來絞制導(dǎo)體線芯，經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電纜的柔軟度不夠，抗扭轉(zhuǎn)性能較差。為了解決這個(gè)問題，我們通過不斷的摸索，調(diào)整了單絲直徑、每股根數(shù)、絞合股數(shù)及絞合節(jié)距，經(jīng)過一段時(shí)間的驗(yàn)證，其性能穩(wěn)定，柔軟度和抗扭轉(zhuǎn)性大大提高。絕緣連續(xù)硫化硅橡膠絕緣連續(xù)硫化是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，本工序主要控制點(diǎn)原材料的質(zhì)量、擠出模具的配置、表觀質(zhì)量及硫化的程度。在開始試制時(shí)，絕緣和護(hù)套偏心嚴(yán)重，并且還經(jīng)常造成脫節(jié)現(xiàn)象，通過不斷的摸索，調(diào)整模芯、模套的配置，最終使生產(chǎn)出來的電纜同心度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。 對于絕緣的硫化，我們采用連續(xù)硫化的方式，即在硫化管中通過蒸氣硫化，開始試制時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)氣泡、起泡等現(xiàn)象，經(jīng)過我們認(rèn)真仔細(xì)的觀察，發(fā)現(xiàn)電纜的氣泡主要是由于膠料在煉制過程中含有較多的空氣造成的，經(jīng)過對膠料配方的改進(jìn)，避免了氣泡現(xiàn)象的發(fā)生。對于起泡現(xiàn)象，是生產(chǎn)硅橡膠電纜經(jīng)常遇到的問題，因?yàn)楣柘鹉z擠制到導(dǎo)體或纜芯后，要經(jīng)過一段硫化管經(jīng)過高溫高壓蒸氣硫化，溫度較高，這樣如果膠料潮濕或電纜導(dǎo)體或繞包材料含有水分，經(jīng)高溫后水分揮發(fā)，而造成絕緣表面起泡，嚴(yán)重影響電纜的電氣性能，為了避免此現(xiàn)象，我們對導(dǎo)體、繞包材料經(jīng)過除濕防潮處理，這樣經(jīng)過嚴(yán)格的控制，電纜起泡現(xiàn)象得以避免。產(chǎn)品硫化的程度影響產(chǎn)品的質(zhì)量，擠出速度是關(guān)鍵，速度快，硫化不足，力學(xué)性能和彈性不好；速度慢，放線前牽引擠出機(jī)連續(xù)硫化后牽引過硫化。我們經(jīng)過不斷的摸索，根據(jù)不同的絕緣和護(hù)套厚度調(diào)整擠出速度，產(chǎn)品硫化后經(jīng)過測試，負(fù)載下伸長率在120% 140%之間，熱延伸滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。成纜工序(僅對多芯電纜)對于新型風(fēng)力電纜來說，線芯成纜環(huán)節(jié)的控制至關(guān)重要。我們調(diào)整好放線張力，選擇規(guī)格合適的填充材料，同時(shí)通過改進(jìn)放線裝置，確保線芯放線張力一致，這樣放出的纜芯緊密、圓整。阻水繞包帶采用重疊繞包在纜芯外面，重疊率達(dá)20%以上。聚氨酯護(hù)套的擠包工序聚氨酯護(hù)套的擠出過程中，通過我們的試制，發(fā)現(xiàn)以下兩點(diǎn)對擠出質(zhì)量有重要的影響原材料的干燥和擠出溫度的控制。由于聚氨酯材料極性較強(qiáng)，具有很強(qiáng)的吸水性，在空氣中極易吸收水分而變潮。這些吸潮后的原材料經(jīng)過擠出機(jī)時(shí)，由于高溫而產(chǎn)生揮發(fā)，導(dǎo)致產(chǎn)品表面出現(xiàn)毛孔、氣泡及外徑粗細(xì)不均等現(xiàn)象，并且嚴(yán)重影響護(hù)套的力學(xué)性能，所以對聚氨酯原料應(yīng)避免長期暴露在空氣中，在擠出前建議進(jìn)行烘干處理。在烘干時(shí)，最好在具有吸濕劑的干燥設(shè)備中進(jìn)行，也可以在干燥房中進(jìn)行。溫度一般控制在100 115°C之間，時(shí)間約為1 2h，其間防止粒子熱粘成團(tuán)，并經(jīng)常攪拌，使其干燥均勻。聚氨酯材料由于黏體粘度大，經(jīng)過螺桿擠出過程中，由于產(chǎn)生摩擦而生熱，使溫度升高，所以在擠出過程中要調(diào)節(jié)溫度，經(jīng)驗(yàn)證明溫度控制在120 160°C 之間時(shí)擠出的護(hù)套表面良好，否則表面易起泡，影響產(chǎn)品質(zhì)量。擠出螺桿的長徑比控制在 (25 1) (30 1)之間，螺桿轉(zhuǎn)速要緩慢遞增，避免由于材料的黏度大，推壓力大而損傷螺桿。實(shí)踐證明，控制好擠出工藝才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，經(jīng)過不斷的摸索和調(diào)整，護(hù)套擠出質(zhì)量穩(wěn)定，各項(xiàng)性能完全達(dá)標(biāo)。 綜上所述，本發(fā)明涉及的一種新型風(fēng)力電纜具有優(yōu)異的抗扭轉(zhuǎn)、高低溫性能、絕緣電氣性能、力學(xué)性能以及具有強(qiáng)度高、韌性好、耐磨、耐寒、抗扭轉(zhuǎn)、耐油、耐水、耐老化、耐氣候、防風(fēng)、抗菌、防霉、抗紫外線和環(huán)保等特性，完全能夠滿足風(fēng)力電纜的使用要求。
權(quán)利要求
1. 一種光纜，其特征在于，光纜具有1 5芯結(jié)構(gòu)(包括3+1芯、4+1芯和3+2芯)，GB/ T3956規(guī)定的第5種鍍錫軟銅導(dǎo)體為纜芯，抗拉撕硅橡膠絕緣材料和聚氨酯復(fù)合護(hù)套，絕緣材料為阻水填充紗，所述護(hù)套具有50-650%的斷裂伸長率。
全文摘要
本發(fā)明涉及的一種新型風(fēng)力電纜具有優(yōu)異的抗扭轉(zhuǎn)、高低溫性能、絕緣電氣性能、力學(xué)性能以及具有強(qiáng)度高、韌性好、耐磨、耐寒、抗扭轉(zhuǎn)、耐油、耐水、耐老化、耐氣候、防風(fēng)、抗菌、防霉、抗紫外線和環(huán)保等特性，完全能夠滿足風(fēng)力電纜的使用要求。
文檔編號H01B9/00GK102509583SQ20111037909
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者孫義興, 廖鄭洪, 張華 , 張臘生, 李濤, 李炳惠, 許建國, 謝河彬, 譚會(huì)良, 陳曲 申請人:成都亨通光通信有限公司