CN204288865U - 分布式光伏系统用铝合金无卤环保型直流电缆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分布式光伏系统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。采用本实用新型，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
技术领域
本实用新型涉及一种分布式光伏系统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
目前我国光伏系统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，因此光伏系统用电缆成本较高。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系统，尤其是是目前国内大规模发展的分布式光伏系统中，仍然没有得以实现。这是因为：（1）对光伏系统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，本实用新型提供了一种分布式光伏系统用铝合金无卤环保型直流电缆，应用于分布式光伏发电系统中汇流排到逆变器之间的直流线路。
本实用新型采用如下技术方案：
1、一种分布式光伏系统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为本实用新型电缆的结构示意图。
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，并结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，分布式光伏系统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。
本实用新型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。
本实用新型所提供的分布式光伏系统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，能满足分布式光伏系统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，仅为本实用新型的较佳可行实施例而已，并非局限于本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。
Claims (1)
1.一种分布式光伏系统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。
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