CN217506979U - 一种水上光伏发电***用新型光伏电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水上光伏发电***用新型光伏电缆，包括由内到外依次设置的绝缘线芯、填充层、挡潮层、柔性缓冲层和护套层；所述电缆还包括防水层，所述防水层包括设置在填充层外的中心防水层、设置在柔性缓冲层外的防水补强层以及设置在护套层外的整体防水层；所述填充层和柔性缓冲层由发泡型聚烯烃材料加工制成；所述防水层由聚氨酯材料加工制成。本实用新型的重量轻，有效的减少了电缆与水的接触面，降低水分潮气进入电缆的概率，防止绝缘线芯受潮腐蚀或击穿。防水层干燥后形成致密的防水薄膜结构，多层防水结构交叉协同作用，能有效防止外部潮气、盐雾腐蚀电缆绝缘线芯、导体等关键部件，从而提高电缆在潮湿环境下的运行可靠稳定。

Description

一种水上光伏发电***用新型光伏电缆

技术领域

本实用新型涉及电缆，具体是一种水上光伏发电***用新型光伏电缆。

背景技术

随着光伏发展速度不断增长，光伏发电的应用模式将呈现多领域、多样化的发展趋势，除了大型集中式光伏发电站，光伏电站开始向多场景应用转移，出现了渔光一体化、海上光伏、浅滩光伏等与水面结合形成水上光伏电站模式，以及“光伏+”等多种绿色光伏应用。

水上光伏发电因其特殊的安装使用环境，如淡水环境、海水环境、潮湿环境、水雾环境、湿热环境等，光伏电缆等组件不仅需要经常暴露在阳光之下，长时间受高温和紫外线辐射，同时还会长期与水接触甚至会浸泡在水中，户外敷设环境恶劣，能够满足该类应用场景需求的新型光伏电缆成为未来光伏电缆的主要技术研究方向。

常见的光伏电缆并无专门的阻水结构层，市面上常用的防水光伏电缆主要是采用阻水材料和/或在缆芯外部绕包一层阻水带。此类防水电缆的防水、防潮效果一般，难以在水上光伏发电应用场景中长效的阻止水分向电缆内部的渗透，导致电缆的使用寿命短、存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的技术目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种质量轻、防水效果好，能够满足淡水环境、海水环境、潮湿环境、水雾环境、湿热环境等多种应用环境的水上光伏发电***用光伏电缆。

本实用新型的技术目的通过下述技术方案实现：

一种水上光伏发电***用新型光伏电缆，包括由内到外依次设置的绝缘线芯、填充层、挡潮层、柔性缓冲层和护套层；所述电缆还包括防水层，所述防水层包括设置在填充层外的中心防水层、设置在柔性缓冲层外的防水补强层以及设置在护套层外的整体防水层；所述填充层和柔性缓冲层由发泡型聚烯烃材料加工制成；所述防水层由聚氨酯材料加工制成。

所述中心防水层、防水补强层以及整体防水层的厚度为0.2～0.5mm。

所述挡潮层由铝塑复合带纵包层以及包覆于铝塑复合带纵包层外部的聚乙烯塑料层组成。

所述绝缘线芯由导体以及挤包于导体外的辐照交联聚烯烃绝缘层组成

所述导体的材质为镀锡软铜导体、软铝合金导体或铝导体，且导体的单丝最大直径小于0.3mm。

所述护套层由辐照交联聚烯烃材料加工制成。

本实用新型的有益技术效果是：

1. 本实用新型的绝缘线芯外设置采用发泡型聚烯烃材料加工制成的填充层以及在挡潮层外设置采用发泡型聚烯烃材料加工制成的柔性缓冲层，由于发泡型聚烯烃材料具有质量轻，防机械冲击、防水效果优异的特点，因此采用该材料制成的填充层和柔性缓冲层能有效的降低物理冲撞对绝缘线芯的损伤，同时能减低电缆自重，使电缆在敷设运行时能浮在水面上，有效的减少电缆与水的接触面，降低水分潮气进入电缆的概率，防止绝缘线芯受潮腐蚀或击穿。同时，为了进一步提高防水效果，还设有由聚氨酯材料制成的防水层。通过在填充层外设置中心防水层以及在柔性缓冲层外设置防水补强层；能有效填补填充层及柔性缓冲层表面发泡后形成的小孔，避免水分进入小孔内。干燥后形成致密的防水薄膜结构。通过多层防水结构交叉协同作用，能有效的防止外部潮气、盐雾腐蚀电缆绝缘线芯、导体等关键部件，从而提高电缆在淡水环境、海水环境、潮湿环境、水雾环境、湿热环境等下的运行可靠稳定。

2. 本实用新型的中心防水层、防水补强层以及整体防水层的厚度为0.2～0.5mm。干燥后形成致密的防水薄膜结构。其具有防水性好、厚度薄、结构轻的技术优点。

3. 本实用新型的挡潮层由铝塑复合带纵包层以及包覆于铝塑复合带纵包层外部的聚乙烯塑料层组成。采用该技术措施，具有防水、防潮结构致密的技术优点。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图；

图2为本实用新型的另一种结构示意图；

图中代号含义：1—绝缘线芯；11—导体；12—辐照交联聚烯烃绝缘层；2—填充层；3—挡潮层；31—铝塑复合带纵包层；32—聚乙烯塑料层；4—柔性缓冲层；5—护套层；6—防水层；61—中心防水层；62—防水补强层；63—整体防水层。

具体实施方式

本实用新型涉及电缆，该电缆通常为水上光伏发电***用光伏电缆，也可以是其他场景光伏发电***用光伏电缆，下面以多个实施例对本实用新型的主体技术内容进行详细说明。

实施例1

如图1、图2所示，一种水上光伏发电***用新型光伏电缆，包括由内到外依次设置的绝缘线芯1、填充层2、挡潮层3、柔性缓冲层4和护套层5；电缆还包括防水层6，防水层6包括设置在填充层2外的中心防水层61、设置在柔性缓冲层4外的防水补强层62以及设置在护套层5外的整体防水层63；填充层2和柔性缓冲层4由发泡型聚烯烃材料加工制成；防水层6由憎水性聚氨酯材料加工制成。护套层5由辐照交联聚烯烃材料加工而成。

具体地，绝缘线芯1由导体11以及挤包于导体11外的辐照交联聚烯烃绝缘层12组成。导体11由多根单丝绞合而成；导体11的材质为镀锡软铜导体、软铝合金导体或铝导体，且导体11的单丝最大直径小于0.3mm。在绝缘线芯1外设置采用发泡型聚烯烃材料加工制成的填充层2以及在挡潮层3外设置采用发泡型聚烯烃材料加工制成的柔性缓冲层4，由于发泡型聚烯烃材料具有质量轻，防机械冲击、防水效果优异的特点，因此采用该材料制成的填充层2和柔性缓冲层4能有效的降低物理冲撞对绝缘线芯1的损伤，同时能减低电缆自重，使电缆在敷设运行时能浮在水面上，有效的减少电缆与水的接触面，降低水分潮气进入电缆的概率，防止绝缘线芯受潮腐蚀或击穿。

为了进一步提高防水效果，还设有防水层6。具体地，防水层6包括在填充层2外的中心防水层61、设置在柔性缓冲层4外的防水补强层62以及设置在护套层5外的整体防水层63。防水层6为憎水性聚氨酯材料；通过在填充层2外设置中心防水层61以及在柔性缓冲层4外设置防水补强层62；能有效填补填充层2及柔性缓冲层4表面发泡后形成的小孔，避免水分进入小孔内。干燥后形成致密的防水薄膜结构。通过多层防水结构交叉协同作用，能有效的防止外部潮气、盐雾腐蚀电缆绝缘线芯1、导体11等关键部件，从而提高电缆在淡水环境、海水环境、潮湿环境、水雾环境、湿热环境等下的运行可靠稳定。

在实际使用时，憎水性聚氨酯材料为聚氨酯材料制作，材料中添加了抗紫外线老化剂，在护套层5外涂覆整体防水层63，除了具有优异的防潮性能外，同时能够满足长期户外运行，满足光伏电缆运行环境基本要求。

如图1、图2所示，中心防水层61、防水补强层62以及整体防水层63的厚度为0.2～0.5mm。在实际使用时，采用该技术措施，能有效填补填充层2及柔性缓冲层4表面发泡后形成的小孔，避免水分进入小孔内。干燥后形成致密的防水薄膜结构。其具有防水性好、厚度薄、结构轻的技术优点。

如图1、图2所示，挡潮层3由铝塑复合带纵包层31以及包覆于铝塑复合带纵包层31外部的聚乙烯塑料层32组成。采用该技术措施，具有防水、防潮结构致密的技术优点。

水上光伏发电***用新型光伏电缆的制备：

S1.将多股镀锡软铜丝、软铝合金丝或软铝经过束绞绞合，形成导体11；

S2. 在导体11的外部挤包辐照交联聚烯烃绝缘材料，经过电子束辐照工艺，使绝缘进行交联固化，形成辐照交联聚烯烃绝缘层12，制得绝缘线芯1；

S3. 取若干步骤S2得到的绝缘线芯1进行成缆绞合，绝缘线芯1间的缝隙采用发泡型聚烯烃材料通过发泡膨胀制得填充层2，填充应圆整，并将绝缘线芯1完全包覆；

S4.在填充层2外采用重复多次喷涂或刷涂方式，均匀的涂抹憎水性聚氨酯材料，涂抹厚度0.2～0.5mm，涂抹后采用三段式冷却方式进行除湿、干燥、冷却定型，第一段采用70～80℃烘箱烘烤除湿，第二段采用50℃～60℃热风干燥，第三段采用常温空气冷却；冷却后形成黑色的致密性，高弹性防水膜；制得中心防水层61；

S5. 在中心防水层61的外部纵包铝塑复合带，使铝塑复合带在中心防水层61的外部形成纵包重叠区域，将铝塑复合带的纵包重叠区域进行无缝焊接处理，在铝塑复合带纵包层31外部同步挤包聚乙烯塑料层32，制得挡潮层3；

S6. 在挡潮层3外采用发泡型聚烯烃材料通过发泡膨胀制得柔性缓冲层4；

S7. 在柔性缓冲层4外采用重复多次喷涂或刷涂方式，均匀的涂抹憎水性聚氨酯材料，涂抹厚度0.2～0.5mm，涂抹后采用三段式冷却方式进行除湿、干燥、冷却定型，第一段采用70～80℃烘箱烘烤除湿，第二段采用50℃～60℃热风干燥，第三段采用常温空气冷却，冷却后形成黑色的致密性，高弹性防水膜，制得防水补强层62；

S8. 在防水补强层62的外挤包辐照交联聚烯烃护套料，经过电子束辐照工艺，使护套进行交联固化，形成护套层5；

S9. 在护套层5外继续采用重复多次喷涂或刷涂方式，均匀的涂抹憎水性聚氨酯材料，涂抹厚度0.2～0.5mm，涂抹后采用三段式冷却方式进行除湿、干燥、冷却定型，第一段采用70～80℃烘箱烘烤除湿，第二段采用50℃～60℃热风干燥，第三段采用常温空气冷却。冷却后形成黑色的致密性，高弹性防水膜；制得整体防水层8。

步骤S3中填充层2和步骤S6中柔性缓冲层4的制备方法如下：

1）、称取38份聚乙烯基料、49份乙烯/甲基丙烯酸共聚物（EMA）、5份促进剂、4份硬脂酸在低速混合机中充分混合，再于塑炼机中混炼30-35min左右，温度控制在100～120℃，待塑化成片，加入1份AC发泡剂，降温至70～90℃，混炼10～15min，加入3份滑石粉，在70～90℃混炼5～10min；

2）、把步骤1）塑炼的片料装入模具，温度100～120℃，压力0.3～0.8Mpa，经10～12min，冷却取出毛坯，破碎成粒料；

3）、将步骤2）粉碎后的粒料投入挤塑机，机头温度控制在180～200℃，挤包在电缆上，然后采用加热设备保温1～2min，保温温度190～195℃，通过定型模具，使其膨胀发泡成型，形成所述填充层2和柔性缓冲层4。

步骤S4中中心防水层61、步骤S7中防水补强层62和步骤S9中整体防水层63的制备方法如下：

1）、先将31份聚酯多元醇在80～90℃下脱水2～3min，再与59份异氰酸酯在氮气氛围下加热搅拌10～30min，加热温度50～60℃，反应制备出聚氨酯预聚体，对预聚体进行封端储存；

2）、在步骤1）制作好的聚氨酯预聚体中依次加入1份抗氧剂，3份增稠剂，2份增塑剂，3份抗紫外线老化剂，在常温下继续搅拌10～15min，形成具有一定粘稠度的混合物；

3）、在步骤2）混合物中加入1份速干剂，室温下搅拌5～10min，制得憎水性聚氨酯材料；

4）、将步骤3）所得憎水性聚氨酯材料外采用重复多次喷涂或刷涂方式，均匀的涂抹在填充层2、柔性缓冲层4以及所述护套层5外，形成中心防水层61、防水补强层62和整体防水层63。

其中，异氰酸酯采用含-NCO基的低黏度多异氰酸酯。

实施例2

与实施例1不同的是：

步骤S3中填充层2和步骤S6中柔性缓冲层4的制备方法如下：

1）、称取32份聚乙烯基料、53份乙烯/甲基丙烯酸共聚物（EMA）、7份促进剂、5份硬脂酸在低速混合机中充分混合，再于塑炼机中混炼30-35min左右，温度控制在100～120℃，待塑化成片，加入2份AC发泡剂，降温至70～90℃，混炼10～15min，加入1份滑石粉，在70～90℃混炼5～10min；

2）、把步骤1）塑炼的片料装入模具，温度100～120℃，压力0.3～0.8Mpa，经10～12min，冷却取出毛坯，破碎成粒料；

3）、将步骤2）粉碎后的粒料投入挤塑机，机头温度控制在180～200℃，挤包在电缆上，然后采用加热设备保温1～2min，保温温度190～195℃，通过定型模具，使其膨胀发泡成型，形成所述填充层2和柔性缓冲层4。

实施例3

与实施例1不同的是：

步骤S3中填充层2和步骤S6中柔性缓冲层4的制备方法如下：

1）、称取36份聚乙烯基料、48份乙烯/甲基丙烯酸共聚物（EMA）、4份促进剂、7份硬脂酸在低速混合机中充分混合，再于塑炼机中混炼30-35min左右，温度控制在100～120℃，待塑化成片，加入3份AC发泡剂，降温至70～90℃，混炼10～15min，加入2份滑石粉，在70～90℃混炼5～10min；

2）、把步骤1）塑炼的片料装入模具，温度100～120℃，压力0.3～0.8Mpa，经10～12min，冷却取出毛坯，破碎成粒料；

3）、将步骤2）粉碎后的粒料投入挤塑机，机头温度控制在180～200℃，挤包在电缆上，然后采用加热设备保温1～2min，保温温度190～195℃，通过定型模具，使其膨胀发泡成型，形成所述填充层2和柔性缓冲层4。

实施例4

与实施例1不同的是：

步骤S4中中心防水层61、步骤S7中防水补强层62和步骤S9中整体防水层63的制备方法如下：

1）、先将32份聚酯多元醇在80～90℃下脱水2～3min，再与53份异氰酸酯在氮气氛围下加热搅拌10～30min，加热温度50～60℃，反应制备出聚氨酯预聚体，对预聚体进行封端储存；

2）、在步骤1）制作好的聚氨酯预聚体中依次加入2份抗氧剂，5份增稠剂，1份增塑剂，4份抗紫外线老化剂，在常温下继续搅拌10～15min，形成具有一定粘稠度的混合物；

3）、在步骤2）混合物中加入3份速干剂，室温下搅拌5～10min，制得憎水性聚氨酯材料；

4）、将步骤3）所得憎水性聚氨酯材料外采用重复多次喷涂或刷涂方式，均匀的涂抹在填充层2、柔性缓冲层4以及所述护套层5外，形成中心防水层61、防水补强层62和整体防水层63。

实施例5

与实施例1不同的是：

步骤S4中中心防水层61、步骤S7中防水补强层62和步骤S9中整体防水层63的制备方法如下：

1）、先将23份聚酯多元醇在80～90℃下脱水2～3min，再与63份异氰酸酯在氮气氛围下加热搅拌10～30min，加热温度50～60℃，反应制备出聚氨酯预聚体，对预聚体进行封端储存；

2）、在步骤1）制作好的聚氨酯预聚体中依次加入3份抗氧剂，4份增稠剂，3份增塑剂，2份抗紫外线老化剂，在常温下继续搅拌10～15min，形成具有一定粘稠度的混合物；

3）、在步骤2）混合物中加入2份速干剂，室温下搅拌5～10min，制得憎水性聚氨酯材料；

4）、将步骤3）所得憎水性聚氨酯材料外采用重复多次喷涂或刷涂方式，均匀的涂抹在填充层2、柔性缓冲层4以及所述护套层5外，形成中心防水层61、防水补强层62和整体防水层63。

以上各实施例仅用以说明本实用新型，而非对其限制。尽管参照上述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (6)

1.一种水上光伏发电***用新型光伏电缆，其特征在于：包括由内到外依次设置的绝缘线芯（1）、填充层（2）、挡潮层（3）、柔性缓冲层（4）和护套层（5）；

所述电缆还包括防水层（6），所述防水层（6）包括设置在填充层（2）外的中心防水层（61）、设置在柔性缓冲层（4）外的防水补强层（62）以及设置在护套层（5）外的整体防水层（63）；

所述填充层（2）和柔性缓冲层（4）由发泡型聚烯烃材料加工制成；

所述防水层（6）由聚氨酯材料加工制成。

2.根据权利要求1所述的水上光伏发电***用新型光伏电缆，其特征在于：所述中心防水层（61）、防水补强层（62）以及整体防水层（63）的厚度为0.2～0.5mm。

3.根据权利要求1所述的水上光伏发电***用新型光伏电缆，其特征在于：所述挡潮层（3）由铝塑复合带纵包层（31）以及包覆于铝塑复合带纵包层（31）外部的聚乙烯塑料层（32）组成。

4.根据权利要求1所述水上光伏发电***用新型光伏电缆，其特征在于：所述绝缘线芯（1）由导体（11）以及挤包于导体（11）外的辐照交联聚烯烃绝缘层（12）组成。

5.根据权利要求4所述水上光伏发电***用新型光伏电缆，其特征在于：所述导体（11）的材质为镀锡软铜导体、软铝合金导体或铝导体，且导体（11）的单丝最大直径小于0.3mm。

6.根据权利要求1所述水上光伏发电***用新型光伏电缆，其特征在于：所述护套层（5）由辐照交联聚烯烃材料加工制成。

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