防雷电缆制造技术

本实用新型专利技术提供了一种防雷电缆，所述电缆的铝合金导体结构包括内层、中层和外层，所述内层为6根铝合金单丝，所述中层为4根疏绕线，所述外层为11对对绞单丝绞合。其中，所述内层的6根铝合金单丝排列为呈圆形；所述中层的4根疏绕线缠绕在所述内层上，疏绕节距为75mm，疏绕方向为右向；所述外层的每对单丝的对绞节距为25.5mm，绞合方向为右向，11对对绞单丝在所述中层上的绞合节距为112mm，绞合方向为自所述电缆截面为左向。本实用新型专利技术的防雷电缆可以在雷击条件下显著降低集肤效应的影响，从而保证风机系统的安全运行。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电线电缆
，尤其涉及一种防雷电缆。
技术介绍
当今的世界，正向着清洁的绿色能源方向在发展。太阳能、风能及其再生能源正在逐步替代传统的能源，特别是风能，其巨大的储量比地球上可开发利用的水能总量还要大，越来越被世界各国所重视。我们知道，风力发电机大都建在广阔的田野或浩瀚无际的大海上，风力越大，发电效率也越高。同时也给风机带来一个问题，它需要承受最严酷恶劣的气候条件。由于它所安装的地域比较偏远，且往往成为附近最高建筑物，显著增大了其遭到雷击的可能性，通常风力发电机不是“如果”，而是“何时”被雷电击中。纵观整个电线电缆生产史，铜或铝材料生产的电缆，从小截面35mm2到大截面2000mm2，其导体结构均采用同心式正规绞合，其排列方式为1+6+12+18+24，也就是中心层7根铜(或铝)线，外层12根，再外层18根，最外层24根，加起来正规绞合导体根数一共61根。这种正规绞合结构的电缆，作为通电的载体是无可厚非的，而一旦受到雷击，电缆将出现“集肤效应”，这意味着导体表面附近的电流密度较大，而导体中心的电流密度较小，这将导致电缆被击穿，附件被损坏，机组将停止发电。因此，对于风力发电机组，亟需一种具有优异阻燃性能的风力防雷电缆。
技术实现思路
本技术针对现有技术的上述缺点，提出了一种防雷电缆，所述电缆的铝合金导体结构包括内层、中层和外层，所述内层为6根铝合金单丝，所述中层为4根疏绕线，所述外层为11对对绞单丝绞合。其中，所述内层的6根铝合金单丝排列为呈圆形；所述中层的4根疏绕线缠绕在所述内层上，疏绕节距为75mm，疏绕方向为右向；所述外层的每对单丝的对绞节距为25.5mm，绞合方向为右向，11对对绞单丝在所述中层上的绞合节距为112mm，绞合方向为左向。优选地，所述铝合金导体规格为70mm2，单丝直径为1.63mm。优选地，所述铝合金导体材料以重量百分比计含有0.45～0.60％的铁，0.03～0.08％的硅，0.05～0.10％的锌，以及2～3％的稀土。优选地，所述电缆还具有设于所述铝合金导体外表面的绝缘层，所述绝缘层材料以重量百分比含有：55％的硅烷交联聚乙烯，45％的阻燃料。本技术的有益效果：本技术的防雷电缆可以在雷击条件下显著降低集肤效应的影响，从而保证风机系统的安全运行。本技术电缆的铝合金材料比重小，价格低廉。附图说明图1为常规电缆的结构示意图。图2为本技术的防雷电缆的示意图。图3为本技术的防雷电缆的截面示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术进行详细说明。以下实施例并不是对本技术的限制。在不背离技术构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本技术中。考虑到高频短暂事件(例如雷击)出现的“集肤效应”，如图2所示，本技术的防雷电缆的导体结构包括内层1，中层2和外层3。其中，所述内层1的6根铝合金单丝排列为呈圆形，即6根铝合金单丝导体的圆心连接起来形成正六边形；所述中层2的4根疏绕线缠绕在所述内层上，疏绕节距为75mm，疏绕方向为右向；所述外层3的每对单丝的对绞节距为25.5mm，绞合方向为右向，11对对绞单丝在所述中层上的绞合节距为112mm，绞合方向为左向。导体规格(导体总截面积)为70mm2，导体材料为铝合金，导体根数为32根，单丝直径为1.63mm。这种结构打破了原有传统的电缆导体结构，采用的是6根平行线外加4根疏绕线作为中心线，外层再加上11对(每对为两根单丝对绞)绞合导体。这种结构我们称之为“蚕丝结构”，它在很大程度上缓解了原电缆导体的集肤效应，保证了整根电缆的安全运行。常规条件下，圆导体集肤效应的粗略计算如下： Y CS = 11.18 R D C 2 + 8.8 - - - ( 1 ) ]]>其中，YCS：集肤效应值；RDC：导体直流电阻。计算1m长绞线中各层展开的长度，按并联电阻计算公式，计算绞线的直流电阻R的公式如下：其中，材料的电阻率；S：组成单丝的截面积；L：展开单丝的长度。传统70mm2电缆导体结构为1+6+12(如图1所示)，共19根单丝，每根单丝直径为2.14mm。而本技术采用的新结构导体，如图2～3所示，为6根平行线+4根疏绕+11对对绞单丝，一共32根单丝，每根单丝直径为1.63mm。传统电缆与本技术电缆的两种不同结构的绞入系数见表1：表1将表1中的数据代入公式(2)计算，就可知“蚕丝结构”直流电阻较常规绞合导体大。按公式1计算YCS值显著减小，从而降低集肤效应，保证了整个风机系统的安全运行。另一方面，当雷击现象发生时，常规绞合导体的电流绝大多数集中在导体表面，而通过导体中心的电流极小，如图1所示。而对于本技术的“蚕丝结构”导体，电流分别分布在6根中心线附近、4根疏绕线附近以及11对对绞绞线附近，如图2所示。这种结构类似于大截面电缆中分割导体的原理(如2000mm2导体采用五分割模式)，将通过导体的电流分散，有效减少了导体表面的电流密度(即缓解了集肤效应)，避免电缆在雷击过程中被击穿，从而保证整个风机机组的正常运行。本技术电缆采用的铝合金导体材料的成分含有0.45～0.60％的铁，0.03～0.08％的硅，0.05～0.10％的锌，以及2～3％的稀土。传统电缆的导体有两种，纯铜和纯铝。纯铜性能好，但其价格高，且比重大，比一般纯铝电缆重3倍。因此风机的设计要求的承重量随之增大，纯铝电缆虽比重小，价格低，但性能较差，易腐蚀不易弯曲，抗拉强度低。所以长期以来除钢芯铝绞线外，所有与通电相关的电缆导体采用的都是铜。本技术使用的铝合金材料，不但性能可以与铜相媲美，而且比重小，且价格较铜低约50％。铝合金导线的的工艺流程包括：铸锭——连铸连轧——拉丝——退火——绞制。其中，铝锭：含铝量不低于99.7％；熔解温度：680±5℃；浇铸温度：720±5℃；精炼：加精炼剂，氮气搅拌，静止20分钟；退火：采用半退火；退火温度：300℃±10℃；保温时间：5小时。传统的铝线电缆存在如下问题：铝线的性能问题。原铝线的机械强度差，易于折断，长期使用铝线会脆化，不利于维修，而且铜线与铝线拧在一起，在潮湿的空气里会发生电化学腐蚀，造成接触电阻大，久而久之发生短路等现象，易发生火灾。另外铝线在机械式连接中，在压力作用下，长期运行后会发生不可回复的形变，即所谓的“蠕变”。“蠕变”发生后，原来的压紧力不够，接触点的压力减少使接触电阻迅速增大，电流流过后造成接头处过热，出现事故的风险增加，不安全系数大。连接性能问题。过去的经验积累和认知中，铜铝连接一直是最为关键的问题。铜和铝是两种不同的金属，存在电位差，在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀，增加接触电阻，使接头处发热，是系统安全运行的隐患。上述两个至关重要的问题，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防雷电缆，其特征在于，所述电缆的铝合金导体结构包括内层、中层和外层，所述内层为6根铝合金单丝，所述中层为4根疏绕线，所述外层为11对对绞单丝绞合，其中，所述内层的6根铝合金单丝排列为呈圆形，所述中层的4根疏绕线缠绕在所述内层上，疏绕节距为75mm，疏绕方向为右向，所述外层的每对单丝的对绞节距为25.5mm，绞合方向为右向，11对对绞单丝在所述中层上的绞合节距为112mm，绞合方向为左向。

【技术特征摘要】
1.一种防雷电缆，其特征在于，所述电缆的铝合金导体结构包括内层、中层和外层，所述内层为6根铝合金单丝，所述中层为4根疏绕线，所述外层为11对对绞单丝绞合，其中，所述内层的6根铝合金单丝排列为呈圆形，所述中层的4根疏绕线缠绕在所述内层上，疏绕节距为75mm，疏绕方向为右向，所述外层的每对单丝的对绞节距...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒光明，吴斌，杨龙蛟，
申请(专利权)人：上海斯麟特种设备工程有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31