CN104376906A - 分布式光伏***用铝合金无卤环保型直流电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式光伏***用铝合金无卤环保型直流电缆，包括8000系列电工级铝合金材料，结构为介于GB/T3956的2类导体和5类导体之间的铝合金导体（1）；导体（1）外挤包125℃辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃的绝缘材料形成绝缘层(2)，两根绝缘线芯平行排列，并对绝缘层进行辐照交联；然后挤包125℃辐照交联环保高阻燃聚烯烃的护套材料形成外护套（3），对外护套（3）进行辐照交联，电缆制成哑铃状扁平电缆。采用本发明，导体具有优异的柔韧和延伸性能、耐腐蚀性能和抗蠕变性能，电缆耐高温、耐低温、耐湿热、耐酸碱、耐臭氧、耐紫日光老化和无卤阻燃环保，性能性价比高。

Description

分布式光伏***用铝合金无卤环保型直流电缆

技术领域

本发明涉及一种分布式光伏***用铝合金无卤环保型直流电缆，属于电线电缆技术领域。

背景技术

目前我国光伏***中所用电缆均采用德国莱茵技术有限公司标准2pfg1169/08的PV-电缆（光伏组件用电缆），导体为5类镀锡铜芯结构。由于我国铜资源短缺，价格高昂，因此光伏***用电缆成本较高。而我国比较丰富的是铝资源，但普通电工铝的抗蠕变和延伸性能差，造成电缆运行过程中的安全性差，所以在我国用铝作导电线芯的电力电缆较少。

随着8000系列的铝合金材料在我国批量投产，采用8000系列铝合金作导体成为一种可能。采用8000系列铝合金作电力电缆的导体早有先例，例如在美国等北美国家，90%的供电线路均采用8000系列铝合金作电力电缆的导体，经过长期运行和检测验证，其性能安全可靠。但将8000系列的铝合金材料应用到光伏***，尤其是是目前国内大规模发展的分布式光伏***中，仍然没有得以实现。这是因为：（1）对光伏***中的铝合金导体而言，不但需要导电性能达到电工铝的要求，还要求柔软、易弯曲；（2）铝合金从杆材拉制成5类导体用单丝线径较为困难、成本太高；（3）由于电缆结构为双芯扁电缆，辐照加工如果采用和普通铜芯光伏电缆相同的方法，即一次辐照完成，绝缘性能无法满足产品设计要求。

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种分布式光伏***用铝合金无卤环保型直流电缆，应用于分布式光伏发电***中汇流排到逆变器之间的直流线路。

本发明采用如下技术方案：

1、一种分布式光伏***用铝合金无卤环保型直流电缆，包括：铝合金导体、绝缘层和外护套。导体外挤包绝缘层，形成绝缘线芯，两根绝缘线芯并行排列后挤包外护套，电缆结构为双芯哑铃形电缆。

2、铝合金导体采用8000系列铝合金，其结构为介于GB/T3956的2类导体（例如当导体截面为35mm²，其导体结构采用7根，2.60mm单线按1+6排列绞合）和5类导体（例如当导体截面为35mm²，其导体结构采用276根，0.4mm单线,先采用23根进行束绞成12股，再将12股以3+9的排列绞合）之间，如当导体截面为35mm²，其导体结构：我们采用了19根，1.56 mm单线，按1+6+12正规绞合的方式绞合并紧压而成，这样既解决了铝合金从杆材拉制成5类导体用单丝线径较为困难（在GB/T3956中铝或铝合金导体只有1类或2类导体结构）、成本太高的问题，又能尽量去满足电缆柔软和易弯曲的要求；绞合后，对导体进行280℃～320℃、2h的整体退火处理，使导体用单线的伸长率控制在25%～30%之间，经过该处理的铝合金导体不但能够提高导电率，保证其导体电阻达到电工铝的要求，还能使导体更加柔软和易弯曲。

3、绝缘层采用125℃辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃的绝缘材料挤包而成，该绝缘层具有优异的电绝缘性能、耐高温（125℃）、耐低温性能、耐酸碱性能、耐湿热性能、耐气候性能和低烟无卤阻燃性能。

4、外护套采用125℃辐照交联环保高阻燃聚烯烃的护套材料挤包而成，外护套具有优异的耐高温（125℃）、耐低温性能、耐酸碱性能、耐湿热性能、耐气候性能、耐和环保阻燃性能。

挤包外护套前两根绝缘线芯无需扭绞，而是在挤包护套时采用并行排列，两芯外护套之间有1～2mm长，0.5～1mm厚的带相连，护套整体为哑铃状。

5、对电缆的辐照加工分为两步。首先在导体外挤包绝缘层，并对绝缘层采用电子加速器进行辐照交联，然后在两根绝缘线芯外挤包外护套，再对外护套采用电子加速器进行辐照交联。交联度的控制：以热延伸试验值为准，本电缆绝缘层和外护套热延伸分别控制在50～80%和30～50%之间。

附图说明

图1为本发明电缆的结构示意图。

1导体，2绝缘层，3外护套。

具体实施方式

以下通过具体的实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，分布式光伏***用铝合金无卤环保型直流电缆，包括电缆铝合金导体（1），导体（1）外挤包绝缘层（2），形成绝缘线芯，两根绝缘线芯并行排列后挤包外护套（3），制成扁形电缆，两芯外护套（3）轻微相连。在本实施例中，导体（1）截面为35mm²。

导体（1）采用8000系列铝合金，导体结构可以采用例如19根，1.56mm单线按1+6+12正规排列绞合而成。绝缘层（2）采用125℃辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃的绝缘材料挤包而成，外护套（3）采用125℃辐照交联环保高阻燃聚烯烃的护套材料挤包而成。

对电缆的辐照加工分为两次，首先在导体外挤包绝缘层（2）形成绝缘线芯，并对绝缘层（2）进行辐照交联，然后在绝缘层（2）外挤包外护套（3）。挤包外护套（3）前，两根绝缘线芯无需扭绞，而是在挤包外护套（3）时采用并行排列，把外护套制成哑铃状，两芯外护套之间有1～2mm长，0.5～1mm厚的带相连，最后对外护套（3）进行辐照交联。

本发明电缆的技术性能指标：

2.1直流额定电压： 1.8/3kV。

2.2电缆长期最高允许工作温度： 125℃，短时间允许达到：250℃。

2.3导体电阻在20℃时符合3956中铝导体的规定。

2.4成品试验电压： 6500V/5min。

2.5绝缘电阻：在20℃时不小于1000MΩ/km。

2.6 耐酸碱溶液试验：抗拉强度变化率≤±30%，断裂伸长率≥100%。

2.7 低温试验：在温度-40℃，时间16h的冷却后进行冲击和弯曲试验，电缆表面不开裂。

2.8 成品耐臭氧试验：经72h耐臭氧试验，电缆表面无开裂现象。

2.9 成品日光老化试验：以720h日光老化试验后，电缆表面无裂缝。

2.10无烟性能：透光率≥60%

2.11 卤素含量试验

2.11.1 PH及导电率：PH值≥4.3，电导率≤10μS/mm；

2.11.2 Cl及Br含量：HCL≤0.5%；HBr≤0.5%；

2.11.3 F含量：≤0.1%。

2.12 垂直燃烧试验：通过GB/T 18380.12-2008规定的垂直燃烧试验。

2.13 绝缘、护套材料机械性能:

老化前绝缘抗拉强度≥6.5N/mm²，断裂伸长率≥125%，护套抗拉强度≥8.0N/mm²，断裂伸长率≥125%。

经（150±2）℃、7×24h老化后，绝缘及护套老化前后抗拉强度变化率≤-30%，绝缘及护套老化前后断裂伸长率变化率≤-30%。

2.14 绝缘和护套的热延伸试验

    绝缘及护套伸长率的中间值应不大于100%。

2.15 热寿命

根据IEC 60216-1、IEC60216-2阿列纽斯曲线进行，温度指数为120℃。时间5000h。绝缘及护套断裂伸长率保留率：≥50%。之后进行室温下弯曲试验。试棒直径为电缆外径的2倍，试验后护套表面不应有目力可见裂纹。使用寿命：25年。

本发明所提供的分布式光伏***用铝合金无卤环保型直流电缆，具有如下技术效果：

（1）经过加工后的导体，载流能力与铝芯相当，为铜导体的61%，抗蠕变性能和延伸性能佳，接近于铜，而耐腐蚀和压接性能优于铜。而铝合金导体材料成本是铜导体材料成本的20%左右，工程投资成本可降低30%。因此性价比远高于现有铜芯单芯光伏电缆。

（2）电缆的柔软性和弯曲性能极佳，能满足分布式光伏***用电缆的设计和用户要求。

（3）具有低烟、无卤和阻燃的特性，电缆在火灾条件下的二次灾害大大减少了，不会对环境保护造成负面影响，属于环保类电缆。耐高温、耐低温、耐湿热、耐酸碱、耐臭氧、耐紫日光老化，使用寿命达到25年以上。

（4）电缆重量轻、一根电缆代替原有两根单芯电缆、又制成哑铃状，且双芯易分离，安装更方便。 

以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，并非局限于本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (1)

1.一种分布式光伏***用铝合金无卤环保型直流电缆，包括电缆的铝合金导体（1），铝合金导体（1）外挤包绝缘层（2）形成绝缘线芯，两根绝缘线芯并行排列后挤包外护套（3）制成的哑铃状扁形电缆，其特征在于：

所述铝合金导体（1）采用8000系列的铝合金材料，导体结构介于2类导体和5类导体之间，并采用正规绞合和线芯整体退火处理而成，导体柔软，易弯曲；

所述绝缘层（2）是在导体（1）上挤包125℃辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃的绝缘材料，再经电子加速器进行辐照交联；所述外护套（3）是先挤包125℃辐照交联环保高阻燃聚烯烃的护套材料，再经辐照交联加工；挤包外护套（3）前两根绝缘线芯无需扭绞，而是在挤包护套时采用并行排列，两芯护套轻微相连，护套整体制成为哑铃状。