一种多芯高载流风能耐扭转电缆的制作方法

1.本实用新型涉及配电缆技术领域，尤其是指一种多芯高载流风能耐扭转电缆。


背景技术：

2.2020年全球风电新增装机容量96.7gw，较2019年增长59％。其中中国的陆上和海上风电新增装机容量占全球新增风电装机容量的近60％。风力发电已经成为仅次于火电、水电的第三大电源，在我国国民经济发展中起到重要作用。技术上，风能转换效率已超过40％，成本上已基本可以实现平价，风能设备正在向着更高、更大、质量更好的方向发展。须保证年均风电新增装机5000万千瓦以上。2025年后，中国风电年均新增装机容量应不低于6000万千瓦，2030年至少达到8亿千瓦，2060年至少达到30亿千瓦。风能作为一种新型绿色能源，在全球能源结构中逐渐占据重要地位。未来五年(2021-2025年)，随着全球越来越多的国家开拓风电事业以及风电成本持续下滑，全球风能产业将保持快速发展态势，预计到2025年全球风电装机容量再增长58％，届时全球风电累计装机容量有望突破1000gw。
3.风能耐扭转电缆适用于机舱内发电机定子(或转子)至塔基变流器的电力传输，是风力发电机重要的部件之一。但现有技术存在如下问题：
4.一、风能耐扭转电缆在风机对风过程中需要扭转，长期使用容易引起电缆的断芯。一旦电缆出现断芯基本上在现场无法修复，更换电缆十分困难，费时费人费力。
5.二、常规的风能耐扭转电缆绝缘采用90℃乙丙绝缘料，故导体长期使用最高工作温度只有90℃，由于导体工作温度的限制，其载流量较小，若根据用户的使用要求，想提高电缆的载流量，就只有增加导体截面，随着国内铜价居高不下的形势，使用大截面导体给用户增加了使用成本，且电缆外径及重量也会相应增加，带来安装的困难。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种多芯高载流风能耐扭转电缆，包括缆芯，所述缆芯包括相互绞合的至少三根绝缘线芯，所述至少三根绝缘线芯绞合的中心设有填充层，所述缆芯外绕包有内防护层，所述内防护层外挤包有外防护层；
7.所述绝缘线芯包括导体层、绕包在所述导体层外的无纺布层以及挤包在所述无纺布层外的绝缘层；
8.所述导体层包括相互绞合的多股股线，所述股线包括相互束绞的芳纶纱和多根金属单丝。
9.在本实用新型的一种实施方式中，所述缆芯与内防护层之间无填充。
10.在本实用新型的一种实施方式中，所述内防护层的材料为无纺布。
11.在本实用新型的一种实施方式中，所述填充层为橡皮填充条。
12.在本实用新型的一种实施方式中，所述外防护层为橡皮护套。
13.在本实用新型的一种实施方式中，所述绝缘层为乙丙绝缘材料。
14.本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
15.本实用新型所述的一种多芯高载流风能耐扭转电缆，采用新的导体结构和成缆结构增加导体抗扭能力，解决了风能耐扭转电缆在长期扭转中导体易断芯和断丝的问题；
16.导体层由金属单丝束绞成股线、再由股线绞合成型，股线束绞时每股放入高强度芳纶纱，金属单丝与高强度的芳纶纱紧密绞合在一起，可以有效提高导体的抗扭能力；
17.成缆缆芯外不填充，外防护层采用橡皮护套，能通过挤压式方式，使护套橡皮料能够嵌入缆芯间隙，锁死绝缘线芯，避免线芯移位造成扭曲并断裂；
18.绝缘层和外防护层都采用了105℃材料，将电缆的耐温等级提升至105℃，和常规的风能耐扭转电缆的90℃相比，耐温等级提升15％以上，大大提高了电缆的载流量，同时满足了电缆机械性能高、耐气候老化和阻燃等要求，解决了现有使用大截面导体造成用户成本增加的问题。
附图说明
19.为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
20.图1是本实用新型的多芯高载流风能耐扭转电缆结构示意图。
21.说明书附图标记说明：1、芳纶纱；2、金属单丝；3、无纺布层；4、绝缘层；5、填充层；6、内防护层；7、外防护层。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
23.参照图1所示，本实用新型的一种多芯高载流风能耐扭转电缆，包括缆芯，所述缆芯包括相互绞合的至少三根绝缘线芯，所述至少三根绝缘线芯绞合的中心设有填充层5，所述缆芯外绕包有内防护层6，所述内防护层6外挤包有外防护层7；
24.所述绝缘线芯包括导体层、绕包在所述导体层外的无纺布层3以及挤包在所述无纺布层3外的绝缘层4；
25.所述导体层包括相互绞合的多股股线，所述股线包括相互束绞的芳纶纱(1)和多根金属单丝2。
26.本实施例的三根绝缘线芯采用“0+3”结构一起绞合成缆芯；并通过在导体层中加入芳纶纱1，增加了导体层的耐扭性能。
27.具体地，所述填充层5为橡皮填充条，其耐温等级105℃，具体可为h3030/105℃耐油cpe护套料；所述外防护层7为橡皮护套，其耐温等级105℃，具体可为h3030/105℃耐油cpe护套料；所述绝缘层4为乙丙绝缘材料，其耐温等级105℃，具体可为安徽东吴新材料技术有限公司生产的a80s/105℃乙丙绝缘料。
28.所述填充层5、绝缘层4和外防护层7均采用耐温等级105℃的材料，可将电缆的耐温等级提升至105℃，和常规的风能耐扭转电缆的90℃相比，耐温等级提升15％以上，大大提高了电缆的载流量，同时满足了电缆机械性能高、耐气候老化和阻燃等要求，用来解决使用大截面导体造成用户成本增加的问题。
29.具体地，所述内防护层6的材料为无纺布。通过在缆芯外绕包一层无纺布，防止了
外防护层7与绝缘层4粘连，即防止橡皮护套与乙丙绝缘材料粘连。
30.具体地，所述缆芯与内防护层6之间无填充。使外防护层7的橡皮料能够嵌入缆芯间隙，增加了电缆稳定性，使电缆在频繁扭转过程中导体不易断芯和断丝，提高了电缆的使用寿命。
31.由于导体由金属单丝束绞成股线、再由股线绞合成型，股线束绞时每股放入高强度芳纶纱，金属单丝与高强度芳纶纱紧密绞合在一起，可以有效提高导体的抗扭能力。股线束绞时节径比为20-25，绞合的导体结构采用1+6+12+18+的正规绞合结构，第一层绞合节径比控制在25-27，第二层绞合节径比控制在19-21，第三层绞合节径比控制在14-16，股线方向：左向，各层绞合方向：左向，采用层与层之间绞向相同，可以减小导体外径，有效降低电缆外径，每股股线之间的作用力最小，增加导体稳定性，提高了导体柔软性和耐扭性。
32.本实用新型可有效提高电缆的载流量，降低电缆的导体截面。电缆的载流量是指电缆在长期最高允许温度下，电缆导体通过的最大电流。恒定负载，即电缆总是在100％满载的条件下运行，这种情况下的载流量即恒定负载下额定载流量。电缆的载流量受绝缘耐温等级、环境温度、敷设方式、绝缘厚度、成品电缆外径的影响。计算公式如下所示：
[0033][0034]
式中，in为电缆的载流量，θc为导体的最高工作温度，θ0为导体工作时的环境控制温度，wi为电缆介质损耗，t
1f
为绝缘层热阻，t2为内衬层热阻，t3为护套层热阻，t4为导体媒介的热阻，λ1与λ2均为损耗系数，r为导体工作温度时的交流电阻。由公式可得，导体的载流量与最高工作温度成正比，导体的最高工作温度越大，理论载流量也越大。因此，综合实际情况考虑，导体绝缘层使用耐温等级为105℃的乙丙绝缘材料，导体长期使用最高工作温度达到105℃，可有效提高电缆的载流量，降低电缆的导体截面，达到节省成本的效果。
[0035]
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。