一種光電復合耐扭曲中壓風能電纜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電纜領域，具體涉及一種光電復合耐扭曲中壓風能電纜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著風電市場的發(fā)展，風力發(fā)電機組容量逐年加大，單機容量提高到兆瓦級，由此可見，與風機配套使用的大功率中壓風能電纜也有很大市場。風能電纜安裝敷設于塔筒內(nèi)，且使用環(huán)境惡劣、人煙稀少，除對電纜的抗拉、耐寒、耐扭曲等性能有著很高的要求外，對系統(tǒng)監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸也有很高要求，以保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。而現(xiàn)有技術存在的問題在于:現(xiàn)有中壓風力電纜僅限于實現(xiàn)電能傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種光電復合耐扭曲中壓風能電纜，保證電纜耐寒性好、抗拉強度高、耐扭曲性好、使用壽命長的同時，通過自身系統(tǒng)線路資源，并兼具光纜的特點及功能、實現(xiàn)系統(tǒng)運行監(jiān)測，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。
[0004]技術方案:一種光電復合耐扭曲中壓風能電纜，包括纜芯、成纜包帶層、內(nèi)護套層、芳綸編織層和外護套層，所述纜芯外依次包覆成纜包帶層、內(nèi)護套層、芳綸編織層和外護套層；
[0005]所述纜芯由三根電力傳輸線芯和三根地線芯及光纖單元絞合組成；成纜節(jié)距不大于10倍，采用無紡布扎緊，防止松散；所述內(nèi)護套、外護套均采用CPE材料，具有良好的阻燃、耐寒、耐油、耐酸堿、耐候、耐化學藥品等性能，且柔韌性好，加工方便，成本低。
[0006]所述電力傳輸線芯由鍍錫絞合導體層、半導電布帶層、導體屏蔽層、乙丙橡膠絕緣層、絕緣屏蔽層、芳綸編織層組成；所述鍍錫絞合導體層采用先同向束絲再同向復絞工藝制成；所述鍍錫絞合導體層外依次包覆半導電布帶層、導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層和芳綸編織層；
[0007]所述地線芯由鍍錫絞合導體層、半導電層和芳綸編織層組成；所述鍍錫絞合導體層采用先同向束絲再同向復絞工藝制成；所述鍍錫絞合導體層外依次包覆有半導電層和芳綸編織層；
[0008]所述光纖單元由纖芯、包層、涂覆層和緊套層組成；所述纖芯外依次包覆包層、涂覆層和緊套層。
[0009]作為優(yōu)化:所述鍍錫絞合導體層采用5類鍍錫銅絲先同向束絲再同向復絞而成，束絲節(jié)距控制在20倍以下，復絞節(jié)距控制在10?13倍，導體外徑小、表面光滑圓整且柔軟度極好，避免導體因先同向束再反向復絞而成導體表面間隙大，至絕緣電阻較差、易擊穿且外徑較大，不利于更小空間的安裝敷設；在導體外繞包有半導電布帶，以提高電纜電纜電氣絕緣性能。
[0010]作為優(yōu)化:所述導體屏蔽層和絕緣屏蔽層均采用以EPDM為基料的半導電材料，不僅絕緣性能好，材料柔軟性好，而且機械強度高。
[0011]作為優(yōu)化:所述內(nèi)護套層和外護套層均采用自制的耐寒-40°c的氯化聚乙烯材料，成本低，加工方便，且阻燃、耐寒、耐油、耐酸堿、耐候、耐化學藥品等性能優(yōu)異。
[0012]一種所述的光電復合耐扭曲中壓風能電纜的制備方法，包括如下步驟:
[0013](I)鍍錫銅導體生產(chǎn):銅導體連鑄連軋一銅桿拉絲一細拉退火一鍍錫一束絲一復絞；
[0014]將銅錠或銅板經(jīng)過熔化爐、保溫爐后經(jīng)連鑄連軋工藝形成8_硬銅桿，然后將此硬銅桿經(jīng)過大拉機拉制成絲徑為1.2mm的銅絲，然后再經(jīng)小拉機將1.2mm銅絲拉制成需要的絲徑，再經(jīng)退鍍機退火鍍錫即可，鍍錫后單絲符合GB/T 4910-2009規(guī)定的TXR型鍍錫圓銅線要求；再由若干根鍍錫單絲左向束絲，束絲節(jié)距控制在20倍以下，束絲后的股線再左向復絞，復絞節(jié)距控制在10?13倍，絞合后的導體應符合GB/T 3956-2008要求，絞合后的導體需繞包半導電布帶，復絞、繞包同時進行；
[0015](2)光單元生產(chǎn)流程:光纖拉絲一光纖涂覆一光纖著色一光纖套塑一光纖、加強件成纜一光單元護套；
[0016]光纖拉絲采用光纖預制棒在高溫爐中加溫軟化，拉成長絲:預制棒拉絲的過程要在無塵恒溫的環(huán)境下進行，預制棒由送料機構(gòu)勻速送至加溫爐，加溫爐溫度控制在1900?2100°C，預制棒尖端加熱到一定溫度時粘度變低，靠自身重量下垂變細而成纖維，纖維線徑必須經(jīng)過激光束測量線徑儀精密監(jiān)測，后拉到牽引輥繞到卷筒上；拉制成絲的光纖表面可能形成小裂紋，使光纖強度降低，所以光纖必須進行涂覆，涂覆的材料一般采用硅酮樹脂或丙烯酸酯類材料，經(jīng)過涂覆的光纖表面得到保護；
[0017]如光纖需要顏色區(qū)分時，則需對光纖進行著色處理并對著色層進行UV固化，防止在生產(chǎn)過程或使用中彎曲、扭曲等情況下著色層脫落；
[0018]光單元護套采用擠包方式制成，材料采用耐寒聚烯烴材料；
[0019](3)絕緣線芯生產(chǎn)流程，三層共擠:內(nèi)屏蔽層、絕緣層、外屏蔽層擠出一硫化；
[0020]絕緣采用先進的三層共擠設備擠出，內(nèi)模配模=導體外徑+(0.1?0.3)mm、中模配模為一固定尺寸、外模配模公式=成品外徑+(-0.2?0.3)，生產(chǎn)速度控制在20?25m/min，蒸汽壓力為L 2?L 5Mpa，蒸汽自動補償保證蒸汽壓力恒定；
[0021](4)芳綸編織:
[0022]芳綸股線經(jīng)并絲機復繞至編織錠子上，再通過32錠或36錠編織機進行編織，編織角度一般控制在35?50°C，編織層應均勻連續(xù)無漏錠；
[0023](5)成纜工序生產(chǎn)流程:
[0024]根據(jù)該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)需求，將電力傳輸線芯、地線芯、光纖單元按照一定的排序、絞合方向及節(jié)距絞合成纜芯，按光纖單元在中間，電力線芯和地線芯相互間隔排列四周的結(jié)構(gòu)絞合，纜芯使用無紡布扎緊；
[0025](6)內(nèi)、外護套生產(chǎn)流程:
[0026]通過專業(yè)的橡膠擠出設備擠出，模芯配模公式=線芯外徑+(0.3?1.0)mm、模套配模公式=成品外徑+(-0.2?0.3)mm,生產(chǎn)速度控制在5?8m/min，蒸汽壓力1.3?1.5Mpa，蒸汽自動補償保證蒸汽壓力恒定；
[0027](7)印字:
[0028]印字和外護套工序一起進行，可采用噴碼機噴印，印字內(nèi)容包括“廠名、型號、電壓等級、規(guī)格、米標”，印字經(jīng)沾水棉布輕擦10次仍清晰可辨；
[0029](8)出廠檢驗:
[0030]對電纜結(jié)構(gòu)尺寸、導體電阻、局部放電、交流耐壓、絕緣電阻、光纖衰減進行檢測；
[0031](9)包裝入庫。
[0032]有益效果:本發(fā)明提供了一種光電復合耐扭曲中壓風能電纜，電纜中引入光纖結(jié)構(gòu)，可以更好的用作信號傳輸，并通過自身系統(tǒng)線路資源，兼具光纜的特點及功能、實現(xiàn)系統(tǒng)運行監(jiān)測，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。
[0033]本專利由于導體結(jié)構(gòu)采用5類鍍錫銅絲先同向束絲再同向復絞而成，束絲節(jié)距控制在20倍以下，復絞節(jié)距控制在10?13倍，導體外徑小、表面光滑圓整且柔軟度極好，避免導體因先同向束再反向復絞而成導體表面間隙大，至絕緣電阻較差、易擊穿且外徑較大，不利于更小空間的安裝敷設；復絞同時繞包半導電布帶，保證電纜電氣絕緣性能。
[0034]本專利電力傳輸線芯和地線芯外均采用芳綸編織加強層，芳綸的連續(xù)使用溫度范圍為-196°C?204°C，且強度很高，是鋼絲的5?6倍，大大的加強了電纜的強度，避免因扭轉(zhuǎn)導致線芯受損、開裂現(xiàn)象，從而保證電纜扭轉(zhuǎn)時不開裂、不損傷，以延長電纜使用壽命。
[0035]所述的本專利電纜采用光電復合結(jié)構(gòu)，光纖單元在電纜可以起到數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)監(jiān)控的作用，且光纖結(jié)構(gòu)在電纜的中心部位，合理的利用了電纜的空隙，不會造成外徑和成本的增加，同時基于電纜的機構(gòu)，對光纖起到保護作用，防止光纖受到機械損傷等。光纖通信具有高速、穩(wěn)定、可靠、抗干擾能力強等優(yōu)點，兼具光纜的特點及功能、實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、系統(tǒng)運行監(jiān)測作用，用于數(shù)據(jù)傳輸，具有傳輸容量大、傳輸距離遠、傳輸質(zhì)量不會受電磁干擾。將光纖引入電纜之中，不僅實現(xiàn)信號傳輸及系統(tǒng)檢測，還可實現(xiàn)風力發(fā)電系統(tǒng)向智能電網(wǎng)的并入，極大的提高了電能轉(zhuǎn)換量，惠國利民。
[0036]綜上所述，本專利特點如下:
[0037]1.特殊的導體結(jié)構(gòu)設計，提高導體表面質(zhì)量及柔軟性，彎曲半徑不大于6D，同時保證電纜絕緣電氣性能。
[0038]2.芳綸編織層的設計，大大的加強了電纜的強度，從而保證電纜扭轉(zhuǎn)時不開裂、不損傷，以延長電纜使用壽命。
[0039]3.光纖單元的引入，不僅可用于信號傳輸，還可實現(xiàn)電纜運行監(jiān)測。
[0040]4.通過電纜的結(jié)構(gòu)設計及通過使用特定的材料，使電纜可在鹽霧腐蝕、高濕熱、寒冷、油污的環(huán)境里長期使用，且耐扭轉(zhuǎn)符合TICW 11-2012附錄A的要求。
[0041]5.本專利結(jié)構(gòu)的設計及原材料的選擇，不僅加工方便，且生產(chǎn)成本低，可以批量生產(chǎn)及推廣。
【附圖說明】
[0042]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為光纖單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖3是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0044]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0045]實施例
[0046]如圖1所示，一種光電復合耐扭曲中壓風能電纜，包括纜芯1、成纜包帶層2、內(nèi)護套層3、芳綸編織層4和外護套層5，所述纜芯I外依次包覆成纜包帶層2、內(nèi)護套層3、芳綸編織層4和外護套層5。
[0047]所述纜芯I由三根電力傳輸線芯11和三根地線芯12及光纖單元13絞合組成。
[0048]所述電力傳輸線芯11由鍍錫絞合導體層111、半導電布帶層112、導體屏蔽層113、乙丙橡膠絕緣層114、絕緣屏蔽層115、芳綸編織層116組成；所述鍍錫絞合導體層111采用先同向束絲再同向復絞工藝制成；所述鍍錫絞合導體層111外依次包覆半導電布帶層112、導體屏蔽層113、絕緣層114、絕緣屏蔽層115和芳綸編織層116。
[0049]所述地線芯12由鍍錫絞合導體層121、半導電層122和芳綸編織層123組成；所述鍍錫絞合導體層121采用先同