CN101996708A - 海上漂浮风力发电电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上漂浮风力发电电缆，包括导体、绝缘层、内衬层、内护层、抗拉元件、漂浮元件、阻水层、防护层和外护套；导体外挤包绝缘层形成绝缘线芯，多根绝缘线芯绞合成缆芯；在缆芯外依次挤包内衬层和内护层；在内护层外绕包两层保护层，每层保护层由多个环绕成一圈的保护元件组成，每个保护元件由在抗拉元件外挤包漂浮元件而形成；在两层保护层外依次绕包阻水层、防护层和外护套；绝缘层和内衬层采用热塑性弹性体材料挤压而成；绝缘层采用TPE中的TPO材料，内衬层采用TPE中的TPS材料。本发明耐低温，耐弯曲和耐扭转、耐磨、阻水、耐腐蚀、耐气候、抗拉强度高、能够有效防止海面上风浪和其它漂浮物对电缆的损坏。

Description

海上漂浮风力发电电缆

技术领域

本发明涉及一种电缆，特别涉及一种海上漂浮风力发电用的电缆。

背景技术

在世界海上风电开始进入大规模开发阶段的背景下，中国海上风电场建设也拉开了序幕。在海上风电方面，中国东部沿海的海上可开发风能资源约达7.5亿千瓦，不仅资源潜力巨大且开发利用市场条件良好。2008年以来，我国海上风电资源保持良好发展势头，海上风电项目投资不断升温，海上风力发电场建设有序推进。

2010年1月22日，国家发布《海上风电开发建设管理暂行办法》，标志着国家能源局开始强化海上风电开发的管理，同时启动了首批海上风电特许权项目。

在2009年，以国家五大发电集团为首的开发商协同整机商已经在辽宁、河北、天津、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东等省市的沿海地区布局了潮间带和近海风电资源，为下一步开发沿海风电打下了基础。2010年，随着国家开发沿海风电资源步伐加快，前期圈占的风资源项目现在都有了实质性的进展。

中国尚缺乏海上风电建设经验，海上风能资源测量与评估以及海上风电机组国产化刚刚起步，近年来通过结合国家科技攻关项目，对海上风电有关技术进行专题研究，我国海上风电建设的技术规范体系逐步完善发展，形成拥有自主知识产权的海上风电机组设计和制造技术，为中国海上风电的规模化发展创造条件。

海上风力发电在未来30年内将会得到大力发展，中国计划在距离海岸大约30英里的地方大规模建造水上风力发电站，这些发电站可能建在巨大的浮体上，也可能深入水下120英尺建在大陆架上。鉴于发电站可能建在巨大的浮体上，就需要一种能浮在海面上且可见的漂浮风力发电用电缆。

中国专利文献CN2720579提供了一种《漂浮电缆》，包括成圆形分布的若干根绝缘线，绝缘线外设有外护套，所述外护套的外表面以内的任意位置设有漂浮体。漂浮体本身具有较小比重，从而可以使整个电缆的比重小于水，能直接漂浮在水上，该电缆用于水上作业时，虽然可以漂浮在水上，外表清晰可见，也便于维护，但是该电缆的抗拉强度、防水性能、耐腐蚀性能、柔软性和弯曲性能都比较差，因而不适合用于海上风力发电设备。

综上所述，为满足海上风力发电的需要，非常有必要设计一种能在海上漂浮使用的高性能风力电缆。

发明内容

本发明的目的是提供一种能在海上漂浮使用的高性能风力电缆，特别是适合于发电站建在巨大的浮体上这种浅海地区发电场使用的抗拉强度高、防水性能好、耐腐蚀、柔软性和弯曲性能好等优点的海上漂浮风力发电电缆，。

实现本发明目的的技术方案是一种海上漂浮风力发电电缆，其特征在于：包括导体、绝缘层、内衬层、内护层、抗拉元件、漂浮元件、阻水层、防护层和外护套；所述导体外挤包绝缘层形成绝缘线芯，多根绝缘线芯绞合成缆芯；在缆芯外依次挤包内衬层和内护层；在内护层外绕包两层保护层，每层保护层由多个环绕成一圈的保护元件组成，每个保护元件由在抗拉元件外挤包漂浮元件而形成；在两层保护层外依次绕包阻水层、防护层和外护套；所述绝缘层和内衬层采用热塑性弹性体材料挤压而成；所述绝缘层采用TPE中的TPO材料，内衬层采用TPE中的TPS材料。

所述导体采用镀锡软铜丝；铜丝制成股线的节径比为15～18倍；股线复绞的内外层绞向和节径比相同、节径比为8～9倍。

所述内衬层与绝缘线芯之间填充有滑石粉。

所述内护层热塑性聚醚型聚氨酯。

所述抗拉元件采用芳纶丝。

所述漂浮元件选自发泡聚乙烯、聚氨酯泡沫塑料、交联聚烯烃泡沫塑料和酚醛泡沫塑料中的一种；漂浮元件的发泡的结构为闭孔型、发泡密度为高发泡，密度在0.05～0.1g/cm²；机械性能为软质，弹性模量在100～200MPa。

所述阻水层为绕包在保护元件外的两层阻水带。

所述防护层采用编织丙纶丝或者抗磁金属纤维编织的纤维编织层。

所述外护套采用热塑性聚醚型聚氨酯。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明的绝缘层采用热塑性弹体TPE中的TPO材料，第一内衬层采用TPE中的TPS材料，TPE不仅具有很好的电气性能，同时还具有很好的机械性能，特别是在-60℃时仍然保持良好的柔韧性，低温弯曲和耐扭转性能优异，长期工作温度也比较高，最高可达125℃，且防水性能比较好，抗盐雾性能极佳。TPO的电性能更加优异，TPS的防水性能比TPO还要好。

(2)本发明的导体采用镀锡软铜丝，大大提高了电缆的抗腐蚀性，防止被海边潮湿空气和盐雾环境所腐蚀氧化，确保在运行过程中保持优异的电气性能，电缆使用寿命长。铜丝制成股线节径比的控制、股线复绞采用内外层相同绞向，且内外层节径比一致，并控制节径，这样能保证导体的弯曲性能和抗扭转性能。

(3)电缆由于进水，电缆绝缘中的水分在高压电场作用下形成的发散形或者领结行的气隙就是水树，水树会使绝缘高分子快速老化，绝缘电气和机械性能急剧下降，导电的水树会损耗大量的电能，并最终引起电缆绝缘击穿，从而大大减少电缆的寿命，本发明的阻水层的两层阻水带的设置可以使得漂浮元件整齐排列，有效防止水进一步浸入电缆内部，防止绝缘水树的产生，减少能量的损失。

(4)本发明在内衬层与绝缘线芯之间填充有滑石粉，保证内衬层与绝缘线芯不粘连，同时内衬层可以起到有效阻水的作用。

(5)本发明的内护层采用热塑性聚醚型聚氨酯，该材料耐水解，耐油，耐腐蚀，耐磨，弹性很好。

(6)本发明采用芳纶丝作为抗拉元件，具有耐高温、高抗拉、高磨度、高硬度、低延伸率、耐冲击和耐化学剂等高性能，其强度和模量有钢丝之强度。

(7)本发明的漂浮元件选自发泡聚乙烯、聚氨酯泡沫塑料、交联聚烯烃泡沫塑料、酚醛泡沫塑料，发泡的结构为闭孔型，可以防止漂浮元件吸水，而降低浮力；发泡密度为高发泡，可有效降低电缆重量；机械性能为软质，可以缓解外部机械应力的冲击，从而保护电缆内部结构

(8)本发明的防护层采用丙纶丝可增加电缆的机械强度，还可使电缆具有很高的耐磨性能。而采用抗磁金属纤维编织的纤维编织层，则能使其具有防护和电磁干扰等优点。

(9)本发明的外护套采用热塑性聚醚型聚氨酯，该材料耐水解，耐油，耐腐蚀，耐磨，弹性很好，机械强度比较高。

(10)本发明的电缆为近海风力发电提供技术服务，本发明具有耐低温，耐弯曲和耐扭转、耐磨、阻水、耐腐蚀、耐气候、抗拉强度高、能够有效防止海面上风浪和其它漂浮物对电缆的损坏，特别是适合于发电站建在巨大的浮体上这种浅海地区发电场。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的结构示意图。

附图中标号为：

导体1、绝缘层2、内衬层3、内护层4、抗拉元件5、漂浮元件6、阻水层7、防护层8和外护套9。

具体实施方式

(实施例1)

见图1，本实施例包括导体1、绝缘层2、内衬层3、内护层4、抗拉元件5、漂浮元件6、阻水层7、防护层8和外护套9。

导体1外挤包绝缘层2形成绝缘线芯，多根绝缘线芯绞合成缆芯；导体1采用镀锡软铜丝；铜丝制成股线的节径比为15～18倍；股线复绞的内外层绞向和节径比相同、节径比为8～9倍。绝缘层2采用TPE中的TPO材料。

在缆芯外依次挤包内衬层3和内护层4。内衬层3采用TPE中的TPS材料，内衬层3与绝缘线芯之间填充有滑石粉；内护层4热塑性聚醚型聚氨酯。

在内护层4外绕包两层保护层，每层保护层由多个环绕成一圈的保护元件组成，每个保护元件由在抗拉元件5外挤包漂浮元件6而形成；抗拉元件5采用芳纶丝。漂浮元件6选自发泡聚乙烯；漂浮元件6的发泡的结构为闭孔型、发泡密度为高发泡，密度在0.05～0.1g/cm²；机械性能为软质，弹性模量在100～200MPa。

在两层保护层外依次绕包阻水层7、防护层8和外护套9。阻水层7为绕包在保护元件外的两层阻水带。防护层8采用编织丙纶丝。外护套9采用热塑性聚醚型聚氨酯。

(实施例2)

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：漂浮元件6采用聚氨酯泡沫塑料，防护层8采用抗磁金属纤维编织的纤维编织层。

(实施例3)

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：漂浮元件6采用交联聚烯烃泡沫塑料。

(实施例4)

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：漂浮元件6采用酚醛泡沫塑料。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海上漂浮风力发电电缆，其特征在于：包括导体(1)、绝缘层(2)、内衬层(3)、内护层(4)、抗拉元件(5)、漂浮元件(6)、阻水层(7)、防护层(8)和外护套(9)；所述导体(1)外挤包绝缘层(2)形成绝缘线芯，多根绝缘线芯绞合成缆芯；在缆芯外依次挤包内衬层(3)和内护层(4)；在内护层(4)外绕包两层保护层，每层保护层由多个环绕成一圈的保护元件组成，每个保护元件由在抗拉元件(5)外挤包漂浮元件(6)而形成；在两层保护层外依次绕包阻水层(7)、防护层(8)和外护套(9)；所述绝缘层(2)和内衬层(3)采用热塑性弹性体(TPE)材料挤压而成；所述绝缘层(2)采用TPE中的TPO材料，内衬层(3)采用TPE中的TPS材料。

2.根据权利要求1所述的海上漂浮风力发电电缆，其特征在于：所述导体(1)采用镀锡软铜丝；铜丝制成股线的节径比为15～18倍；股线复绞的内外层绞向和节径比相同、节径比为8～9倍。

3.根据权利要求1或2所述的海上漂浮风力发电电缆，其特征在于：所述内衬层(3)与绝缘线芯之间填充有滑石粉。

4.根据权利要求3所述的海上漂浮风力发电电缆，其特征在于：所述内护层(4)热塑性聚醚型聚氨酯。

5.根据权利要求4所述的海上漂浮风力发电电缆，其特征在于：所述抗拉元件(5)采用芳纶丝。

6.根据权利要求5所述的海上漂浮风力发电电缆，其特征在于：所述漂浮元件(6)选自发泡聚乙烯、聚氨酯泡沫塑料、交联聚烯烃泡沫塑料和酚醛泡沫塑料中的一种；漂浮元件(6)的发泡的结构为闭孔型、发泡密度为高发泡，密度在0.05～0.1g/cm²；机械性能为软质，弹性模量在100～200MPa。

7.根据权利要求6所述的海上漂浮风力发电电缆，其特征在于：所述阻水层(7)为绕包在保护元件外的两层阻水带。

8.根据权利要求7所述的海上漂浮风力发电电缆，其特征在于：所述防护层(8)采用编织丙纶丝或者抗磁金属纤维编织的纤维编织层。

9.根据权利要求8所述的海上漂浮风力发电电缆，其特征在于：所述外护套(9)采用热塑性聚醚型聚氨酯。

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