一种光电复合耐扭曲中压风能电缆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光电复合耐扭曲中压风能电缆及其制备方法，包括缆芯、成缆包带层、内护套层、芳纶编织层和外护套层，所述缆芯外依次包覆成缆包带层、内护套层、芳纶编织层和外护套层；所述缆芯由三根电力传输线芯和三根地线芯及光纤单元绞合组成。本发明专利技术在电缆中引入光纤结构，可以更好的用作信号传输，并通过自身系统线路资源，兼具光缆的特点及功能、实现系统运行监测，保证系统安全、稳定的运行。电力传输线芯和地线芯外均采用芳纶编织加强层，芳纶的连续使用温度范围为-196℃～204℃，强度高，是钢丝的5～6倍，加强了电缆的强度，避免因扭转导致线芯受损、开裂现象，从而保证电缆扭转时不开裂、不损伤，以延长电缆使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种光电复合耐扭曲中压风能电缆及其制备方法
本专利技术属于电缆领域，具体涉及一种光电复合耐扭曲中压风能电缆及其制备方法。
技术介绍
随着风电市场的发展，风力发电机组容量逐年加大，单机容量提高到兆瓦级，由此可见，与风机配套使用的大功率中压风能电缆也有很大市场。风能电缆安装敷设于塔筒内，且使用环境恶劣、人烟稀少，除对电缆的抗拉、耐寒、耐扭曲等性能有着很高的要求外，对系统监测、数据传输也有很高要求，以保证系统安全、稳定的运行。而现有技术存在的问题在于：现有中压风力电缆仅限于实现电能传输。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种光电复合耐扭曲中压风能电缆，保证电缆耐寒性好、抗拉强度高、耐扭曲性好、使用寿命长的同时，通过自身系统线路资源，并兼具光缆的特点及功能、实现系统运行监测，保证系统安全、稳定的运行。技术方案：一种光电复合耐扭曲中压风能电缆，包括缆芯、成缆包带层、内护套层、芳纶编织层和外护套层，所述缆芯外依次包覆成缆包带层、内护套层、芳纶编织层和外护套层；所述缆芯由三根电力传输线芯和三根地线芯及光纤单元绞合组成；成缆节距不大于10倍，采用无纺布扎紧，防止松散；所述内护套、外护套均采用CPE材料，具有良好的阻燃、耐寒、耐油、耐酸碱、耐候、耐化学药品等性能，且柔韧性好，加工方便，成本低。所述电力传输线芯由镀锡绞合导体层、半导电布带层、导体屏蔽层、乙丙橡胶绝缘层、绝缘屏蔽层、芳纶编织层组成；所述镀锡绞合导体层采用先同向束丝再同向复绞工艺制成；所述镀锡绞合导体层外依次包覆半导电布带层、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层和芳纶编织层；所述地线芯由镀锡绞合导体层、半导电层和芳纶编织层组成；所述镀锡绞合导体层采用先同向束丝再同向复绞工艺制成；所述镀锡绞合导体层外依次包覆有半导电层和芳纶编织层；所述光纤单元由纤芯、包层、涂覆层和紧套层组成；所述纤芯外依次包覆包层、涂覆层和紧套层。作为优化：所述镀锡绞合导体层采用5类镀锡铜丝先同向束丝再同向复绞而成，束丝节距控制在20倍以下，复绞节距控制在10～13倍，导体外径小、表面光滑圆整且柔软度极好，避免导体因先同向束再反向复绞而成导体表面间隙大，至绝缘电阻较差、易击穿且外径较大，不利于更小空间的安装敷设；在导体外绕包有半导电布带，以提高电缆电缆电气绝缘性能。作为优化：所述导体屏蔽层和绝缘屏蔽层均采用以EPDM为基料的半导电材料，不仅绝缘性能好，材料柔软性好，而且机械强度高。作为优化：所述内护套层和外护套层均采用自制的耐寒-40℃的氯化聚乙烯材料，成本低，加工方便，且阻燃、耐寒、耐油、耐酸碱、耐候、耐化学药品等性能优异。一种所述的光电复合耐扭曲中压风能电缆的制备方法，包括如下步骤：(1)镀锡铜导体生产：铜导体连铸连轧→铜杆拉丝→细拉退火→镀锡→束丝→复绞；将铜锭或铜板经过熔化炉、保温炉后经连铸连轧工艺形成8mm硬铜杆，然后将此硬铜杆经过大拉机拉制成丝径为1.2mm的铜丝，然后再经小拉机将1.2mm铜丝拉制成需要的丝径，再经退镀机退火镀锡即可，镀锡后单丝符合GB/T4910-2009规定的TXR型镀锡圆铜线要求；再由若干根镀锡单丝左向束丝，束丝节距控制在20倍以下，束丝后的股线再左向复绞，复绞节距控制在10～13倍，绞合后的导体应符合GB/T3956-2008要求，绞合后的导体需绕包半导电布带，复绞、绕包同时进行；(2)光单元生产流程：光纤拉丝→光纤涂覆→光纤着色→光纤套塑→光纤、加强件成缆→光单元护套；光纤拉丝采用光纤预制棒在高温炉中加温软化，拉成长丝：预制棒拉丝的过程要在无尘恒温的环境下进行，预制棒由送料机构匀速送至加温炉，加温炉温度控制在1900～2100℃，预制棒尖端加热到一定温度时粘度变低，靠自身重量下垂变细而成纤维，纤维线径必须经过激光束测量线径仪精密监测，后拉到牵引辊绕到卷筒上；拉制成丝的光纤表面可能形成小裂纹，使光纤强度降低，所以光纤必须进行涂覆，涂覆的材料一般采用硅酮树脂或丙烯酸酯类材料，经过涂覆的光纤表面得到保护；如光纤需要颜色区分时，则需对光纤进行着色处理并对着色层进行UV固化，防止在生产过程或使用中弯曲、扭曲等情况下着色层脱落；光单元护套采用挤包方式制成，材料采用耐寒聚烯烃材料；(3)绝缘线芯生产流程，三层共挤：内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层挤出→硫化；绝缘采用先进的三层共挤设备挤出，內模配模＝导体外径+(0.1～0.3)mm、中模配模为一固定尺寸、外模配模公式＝成品外径+(-0.2～0.3)，生产速度控制在20～25m/min，蒸汽压力为1.2～1.5Mpa，蒸汽自动补偿保证蒸汽压力恒定；(4)芳纶编织：芳纶股线经并丝机复绕至编织锭子上，再通过32锭或36锭编织机进行编织，编织角度一般控制在35～50℃，编织层应均匀连续无漏锭；(5)成缆工序生产流程：根据该产品结构需求，将电力传输线芯、地线芯、光纤单元按照一定的排序、绞合方向及节距绞合成缆芯，按光纤单元在中间，电力线芯和地线芯相互间隔排列四周的结构绞合，缆芯使用无纺布扎紧；(6)内、外护套生产流程：通过专业的橡胶挤出设备挤出，模芯配模公式＝线芯外径+(0.3～1.0)mm、模套配模公式＝成品外径+(-0.2～0.3)mm，生产速度控制在5～8m/min，蒸汽压力1.3～1.5Mpa，蒸汽自动补偿保证蒸汽压力恒定；(7)印字：印字和外护套工序一起进行，可采用喷码机喷印，印字内容包括“厂名、型号、电压等级、规格、米标”，印字经沾水棉布轻擦10次仍清晰可辨；(8)出厂检验：对电缆结构尺寸、导体电阻、局部放电、交流耐压、绝缘电阻、光纤衰减进行检测；(9)包装入库。有益效果：本专利技术提供了一种光电复合耐扭曲中压风能电缆，电缆中引入光纤结构，可以更好的用作信号传输，并通过自身系统线路资源，兼具光缆的特点及功能、实现系统运行监测，保证系统安全、稳定的运行。本专利由于导体结构采用5类镀锡铜丝先同向束丝再同向复绞而成，束丝节距控制在20倍以下，复绞节距控制在10～13倍，导体外径小、表面光滑圆整且柔软度极好，避免导体因先同向束再反向复绞而成导体表面间隙大，至绝缘电阻较差、易击穿且外径较大，不利于更小空间的安装敷设；复绞同时绕包半导电布带，保证电缆电气绝缘性能。本专利电力传输线芯和地线芯外均采用芳纶编织加强层，芳纶的连续使用温度范围为-196℃～204℃，且强度很高，是钢丝的5～6倍，大大的加强了电缆的强度，避免因扭转导致线芯受损、开裂现象，从而保证电缆扭转时不开裂、不损伤，以延长电缆使用寿命。所述的本专利电缆采用光电复合结构，光纤单元在电缆可以起到数据传输和系统监控的作用，且光纤结构在电缆的中心部位，合理的利用了电缆的空隙，不会造成外径和成本的增加，同时基于电缆的机构，对光纤起到保护作用，防止光纤受到机械损伤等。光纤通信具有高速、稳定、可靠、抗干扰能力强等优点，兼具光缆的特点及功能、实现数据传输、系统运行监测作用，用于数据传输，具有传输容量大、传输距离远、传输质量不会受电磁干扰。将光纤引入电缆之中，不仅实现信号传输及系统检测，还可实现风力发电系统向智能电网的并入，极大的提高了电能转换量，惠国利民。综上所述，本专利特点如下：1.特殊的导体结构设计，提高导体表面质量及柔软性，弯曲半径不大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电复合耐扭曲中压风能电缆，其特征在于：包括缆芯、成缆包带层、内护套层、芳纶编织层和外护套层，所述缆芯外依次包覆成缆包带层、内护套层、芳纶编织层和外护套层；所述缆芯由三根电力传输线芯和三根地线芯及光纤单元绞合组成；所述电力传输线芯由镀锡绞合导体层、半导电布带层、导体屏蔽层、乙丙橡胶绝缘层、绝缘屏蔽层、芳纶编织层组成；所述镀锡绞合导体层采用先同向束丝再同向复绞工艺制成；所述镀锡绞合导体层外依次包覆半导电布带层、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层和芳纶编织层；所述地线芯由镀锡绞合导体层、半导电层和芳纶编织层组成；所述镀锡绞合导体层采用先同向束丝再同向复绞工艺制成；所述镀锡绞合导体层外依次包覆有半导电层和芳纶编织层；所述光纤单元由纤芯、包层、涂覆层和紧套层组成；所述纤芯外依次包覆包层、涂覆层和紧套层。

【技术特征摘要】
1.一种光电复合耐扭曲中压风能电缆，其特征在于：包括缆芯、成缆包带层、内护套层、芳纶编织层和外护套层，所述缆芯外依次包覆成缆包带层、内护套层、芳纶编织层和外护套层；所述缆芯由三根电力传输线芯和三根地线芯及光纤单元绞合组成；所述电力传输线芯由镀锡绞合导体层、半导电布带层、导体屏蔽层、乙丙橡胶绝缘层、绝缘屏蔽层、芳纶编织层组成；所述镀锡绞合导体层采用先同向束丝再同向复绞工艺制成；所述镀锡绞合导体层外依次包覆半导电布带层、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层和芳纶编织层；所述地线芯由镀锡绞合导体层、半导电层和芳纶编织层组成；所述镀锡绞合导体层采用先同向束丝再同向复绞工艺制成；所述镀锡绞合导体层外依次包覆有半导电层和芳纶编织层；所述光纤单元由纤芯、包层、涂覆层和紧套层组成；所述纤芯外依次包覆包层、涂覆层和紧套层；所述的光电复合耐扭曲中压风能电缆的制备方法，包括如下步骤：(1)镀锡铜导体生产：铜导体连铸连轧→铜杆拉丝→细拉退火→镀锡→束丝→复绞；将铜锭或铜板经过熔化炉、保温炉后经连铸连轧工艺形成8mm硬铜杆，然后将此硬铜杆经过大拉机拉制成丝径为1.2mm的铜丝，然后再经小拉机将1.2mm铜丝拉制成需要的丝径，再经退镀机退火镀锡即可，镀锡后单丝符合GB/T4910-2009规定的TXR型镀锡圆铜线要求；再由若干根镀锡单丝左向束丝，束丝节距控制在20倍以下，束丝后的股线再左向复绞，复绞节距控制在10～13倍，绞合后的导体应符合GB/T3956-2008要求，绞合后的导体需绕包半导电布带，复绞、绕包同时进行；(2)光单元生产流程：光纤拉丝→光纤涂覆→光纤着色→光纤套塑→光纤、加强件成缆→光单元护套；光纤拉丝采用光纤预制棒在高温炉中加温软化，拉成长丝：预制棒拉丝的过程要在无尘恒温的环境下进行，预制棒由送料机构匀速送至加温炉，加温炉温度控制在1900～2100℃，预制棒尖端加热到一定温度时粘度变低，靠自身重量下垂变细而成纤维，纤维线径必须经过激光束测量线径仪精密监测，后拉到牵引辊绕到卷筒上；拉制成丝的光纤表面可能形成小裂纹，使光纤强度降低，所以光纤必须进行涂覆，涂覆的材料采用硅酮树脂或...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凤勤，陈晖，徐鹏飞，皇凤娟，沈阳阳，
申请(专利权)人：中天科技装备电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32