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CN110518428A - 一种应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法 - Google Patents

一种应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法 Download PDF

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CN110518428A CN201910800716.2A CN201910800716A CN110518428A CN 110518428 A CN110518428 A CN 110518428A CN 201910800716 A CN201910800716 A CN 201910800716A CN 110518428 A CN110518428 A CN 110518428A
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徐俊
马力
张玉庆
陈中伟
王志伟
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Abstract

一种应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，该方法先使用金属连接件与防雷电缆连接，再利用灌注模具对金属连接件与防雷电缆的连接处进行整体定型，然后向灌注模具内灌注绝缘材料，制作防雷电缆接头。本发明提供的防雷电缆接头制造方法，不仅连接稳固、输流安全系数高，还可以有效防止雷击瞬间产生的打火对叶片的损坏，降低风力发电机组的叶片雷击故障频率，进而提供高效、稳定、避雷安全性能好的防雷系统。

Description

一种应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别是一种应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法。
背景技术
近年来风力发电技术日新月异，持续建设的风电场，其规模也是在逐渐扩大，2018年风电行业的发电量已经达到全国发电量的5.2%，同比提高0.4百分点。
目前，普通兆瓦风力发电机组高度已经超过100米，全球最高风力发电机组高度已经超过了180米，而风力发电机组所在地通常安装在比较空旷的地区或是沿海地区，在这些地区机组又属于凸起的物体，这使得风电场的运行安全问题越来越受到重视，特别是风机电缆的连接问题，电缆的连接处如果没有连接好，很容易造成短路，在雷电天气时，还有可能会引来雷击，产生打火，对风机产生损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能有效提高风机电缆接头的稳定性、可靠性、安全性的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，该方法先使用金属连接件与防雷电缆连接，再利用灌注模具对金属连接件与防雷电缆的连接处进行整体定型，然后向灌注模具内灌注热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料，制作防雷电缆接头。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，该方法具体步骤如下：
（1）剥离防雷电缆一端的绝缘层，露出导电体，将导电体插接到金属连接件的端部；
（2）采用倒模法对导电体插接处的金属连接件进行以下任意一种处理方式：
一、压接，至少施压三模，后一模至少对前一模进行三分之一模的叠摸，将金属连接件对插入的导电体夹紧；
二、焊接，焊接面积不小于导体截面积的2倍；
（3）采用防火密封胶对防雷电缆的绝缘层与连接支架之间形成的连接沟槽处进行密封，放置凝固定型；
（4）利用灌注模具从外侧套装在防雷电缆和金属连接件上，进行整体密封，然后向灌注模具内灌注热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料，放置凝固成型，即可。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，灌注的热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料的绝缘性能不低于防雷电缆绝缘层的绝缘性能，灌注的热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料的厚度不得低于防雷电缆绝缘层厚度的1.2倍。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，在向灌注模具内灌注热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料过程中，对灌注模具进行加热，并对灌注的绝缘材料采用负压排泡或真空排泡的方式进行排泡。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，在该电缆接头完成后，对电缆接头进行绝缘性能测试和拔出力测试，测试绝缘性能不低于防雷电缆本体的绝缘性能，测试拔出力不小于60AkN，A为该防雷电缆的截面积。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，所述金属连接件包括分支金属连接件和端部金属连接件，分支金属连接件为横向连接部和垂直相接在横向连接部中部的纵向连接部组成的T型金属连接件；端部金属连接件为端部相接的电缆连接部和端子连接部组成的L型金属连接件。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，所述横向连接部、纵向连接部和电缆连接部的端部均设置有便于防雷电缆插接的连接凹槽，端子连接部的端部设置有便于连接到外部接线端子上的外螺纹。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，所述连接凹槽均呈圆柱状，连接凹槽的长度不小于55mm，连接凹槽截面面积不小于防雷电缆截面面积的两倍。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，所述电缆连接部与端子连接部之间形成的夹角的角度为100°-150°。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，所述灌注模具包括用于与分支金属连接件配合的分支金属连接件灌注模具和用于与端部金属连接件配合的端部连接件灌注模具，分支连接件灌注模具和端部连接件灌注模具均包括上模具和下模具，分支连接件灌注模具的上模具和下模具上分别设置有与分支金属连接件和与分支金属连接件连接的电缆配合的灌注凹槽，端部连接件灌注模具的上模具和下模具上分别设置有与端部金属连接件和与端部金属连接件连接的电缆配合的灌注凹槽。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，所述端部连接件灌注模具还包括与端部金属连接件螺纹端部配合的保护帽，保护帽上设置有与端部金属连接件螺纹端部配合的螺纹槽。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
该方法先使用连接支架与防雷电缆连接，再利用灌注模具对金属连接件与防雷电缆的连接处进行整体定型，然后向灌注模具内灌注绝缘材料，制作防雷电缆接头；采用本发明提供的防雷电缆接头的制作方法制作的电缆接头，不仅连接稳固、输流安全系数高，还可以有效防止雷击瞬间产生的打火对叶片的损坏，降低风力发电机组的叶片雷击故障频率，进而提供高效、稳定、避雷安全性能好的防雷系统。
附图说明
图1为本发明分支金属连接件的结构示意图；
图2为本发明端部金属连接件的结构示意图；
图3为本发明分支金属连接件的使用状态示意图；
图4为本发明端部金属连接件的使用状态示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1-4，一种应用于风电叶片的防雷电缆3接头的制作方法，该方法先使用金属连接件1与防雷电缆3连接，再利用灌注模具对金属连接件1与防雷电缆3的连接处进行整体定型，然后向灌注模具内灌注热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料6，制作防雷电缆3接头；
该方法具体步骤如下：
（1）剥离防雷电缆3一端的绝缘层2，露出导电体，将导电体插接到金属连接件1的端部；
（2）采用倒模法对导电体插接处的金属连接件1进行以下任意一种处理方式：
一、压接，至少施压三模，后一模至少对前一模进行三分之一模的叠摸，将金属连接件1对插入的导电体夹紧；倒模法是指从金属连接件1侧向防雷电缆3侧对金属连接件1进行挤压；叠摸的意思是后一次的挤压的压痕要覆盖前一次挤压的压痕的一部分，步骤（2）中的叠摸是至少覆盖前一次挤压的三分之一；倒模法和叠摸的应用，可以有效防止防雷电缆3因挤压造成的延伸，并且可以减少压接空隙，提高稳定的输流能力，实际中，压接采用现有技术中的液压压接机进行压接；
二、焊接，焊接面积不小于导体截面积的2倍；
（3）采用防火密封胶对防雷电缆3的绝缘层2与连接支架之间形成的连接沟槽4处进行密封，放置凝固定型；在压接或焊接后，插接到连接凹槽处的导电体处的绝缘层2与连接支架之间会形成连接沟槽4，连接沟槽4处的导电体会裸露在外，防火密封胶的使用，一方面是对裸露的导电体进行保护，与外界隔离，一方面对绝缘层2与金属连接件1之间进行连接过渡，避免连接沟槽4处的导电体受力撕裂；
（4）利用灌注模具从外侧套装在防雷电缆3和金属连接件1上，进行整体密封，然后向灌注模具内灌注热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料6，放置凝固成型，即可。实际中，灌注的绝缘材料为环氧树脂，利用环氧树脂的优异性能将防雷电缆3与连接支架进行整体灌注密封，能够有效避免雷击通流时造成的打火对叶片本身的损坏。
灌注的热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料6的绝缘性能不低于防雷电缆3绝缘层2的绝缘性能，灌注的热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料6的厚度不得低于防雷电缆3绝缘层2厚度的1.2倍，保证绝缘的可靠性。
在向灌注模具内灌注热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料6过程中，对灌注模具进行加热，并对灌注的绝缘材料采用负压排泡或真空排泡的方式进行排泡。在灌注过程中，为了排除绝缘材料中的气泡，可以对灌注模具进行加热，并对灌注的绝缘材料进行负压排泡处理，在灌注过程中也可以采用抽真空的方式进行排泡，以排除气泡。
在该电缆接头完成后，对电缆接头进行绝缘性能测试和拔出力测试，测试绝缘性能不低于防雷电缆3本体的绝缘性能，测试拔出力不小于60AkN，其中，A为该防雷电缆3的截面积，保证测试的可靠性。
所述金属连接件1包括分支金属连接件和端部金属连接件，分支金属连接件为横向连接部和垂直相接在横向连接部中部的纵向连接部组成的T型金属连接件1；端部金属连接件为端部相接的电缆连接部和端子连接部组成的L型金属连接件1。通过分支金属连接件可以作为将三根电缆进行连接的电缆接头，即横向连接部的两端和纵向连接部的一端分别可以作为连接一根电缆的电缆接头；通过端部进行连接件可以在一根电缆的端部连接形成便于外接的电缆接头。
所述横向连接部、纵向连接部和电缆连接部的端部均设置有便于防雷电缆3插接的连接凹槽，端子连接部的端部设置有便于连接到外部接线端子上的外螺纹。连接凹槽的设置，便于防雷电缆3的导电体的插接，方便连接支架与防雷电缆3进行连接；外螺纹的设置方便后续通过连接支架将防雷电缆3与电控箱内的接线端子进行连接。
所述连接凹槽均呈圆柱状，连接凹槽的长度不小于55mm，连接凹槽截面面积不小于防雷电缆3截面面积的两倍。实际中，连接凹槽的截面面积大于140mm2，连接长度为60mm2。
所述电缆连接部与端子连接部之间形成的夹角的角度为100°-150°。优选的，电缆连接部与端子连接部之间形成的夹角的角度为120°，方便防雷电缆3的布线，也方便端部连接件与电控箱内的接线端子连接。
所述灌注模具包括用于与分支金属连接件配合的分支连接件灌注模具9和用于与端部金属连接件配合的端部连接件灌注模具7，分支连接件灌注模具9和端部连接件灌注模具7均包括上模具和下模具，分支连接件灌注模具9的上模具和下模具上分别设置有与分支金属连接件和与分支金属连接件连接的电缆配合的灌注凹槽，端部连接件灌注模具7的上模具和下模具上分别设置有与端部金属连接件和与端部金属连接件连接的电缆配合的灌注凹槽。分支连接件灌注模具9上的灌注凹槽的形状与分支金属连接件的形状一致，但比分支金属连接件大，便于灌注绝缘材料，灌注凹槽的端部还设置有便于卡装到防雷电缆3上的卡接部，便于在合模时，卡紧在防雷电缆3上，避免绝缘材料外泄；端部连接件灌注模具7上的灌注凹槽的形状与端部金属连接件的形状一致，但比端部金属连接件大，便于灌注绝缘材料，灌注凹槽的端部还设置有便于卡装到防雷电缆3上的卡接部，便于在合模时，卡紧在防雷电缆3上，避免绝缘材料外泄；上模具或下模具上还开设有便于绝缘材料灌注的灌注孔，灌注孔与灌注凹槽连通；上模具与下模具上还设置有便于将上模具与下模具进行合模固定的螺纹孔8，螺纹孔8不与灌注凹槽连通，避免影响绝缘材料的灌注，合模后，通过螺栓与螺纹孔8配合将上模具与下模具进行固定。
所述端部连接件灌注模具7还包括与端部金属连接件螺纹端部配合的保护帽5，保护帽5上设置有与端部金属连接件螺纹端部配合的螺纹槽。灌注前，保护帽5通过螺纹槽与外螺纹配合旋接到端部连接件的螺纹端上，避免在密封灌注时，绝缘材料将连接支架上的外螺纹密封住，影响后续接线。

Claims (10)

1.一种应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，其特征在于：该方法先使用金属连接件与防雷电缆连接，再利用灌注模具对金属连接件与防雷电缆的连接处进行整体定型，然后向灌注模具内灌注热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料，制作防雷电缆接头。
2.根据权利要求1所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：
（1）剥离防雷电缆一端的绝缘层，露出导电体，将导电体插接到金属连接件的端部；
（2）采用倒模法对导电体插接处的金属连接件进行以下任意一种处理方式：
一、压接，至少施压三模，后一模至少对前一模进行三分之一模的叠摸，将金属连接件对插入的导电体夹紧；
二、焊接，焊接面积不小于导体截面积的2倍；
（3）采用防火密封胶对防雷电缆的绝缘层与连接支架之间形成的连接沟槽处进行密封，放置凝固定型；
（4）利用灌注模具从外侧套装在防雷电缆和金属连接件上，进行整体密封，然后向灌注模具内灌注热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料，放置凝固成型，即可。
3.根据权利要求1所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，其特征在于：灌注的热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料的绝缘性能不低于防雷电缆绝缘层的绝缘性能，灌注的热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料的厚度不得低于防雷电缆绝缘层厚度的1.2倍。
4.根据权利要求1所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，其特征在于：在向灌注模具内灌注热塑性绝缘材料或者热固性绝缘材料过程中，对灌注模具进行加热，并对灌注的绝缘材料采用负压排泡或真空排泡的方式进行排泡。
5.根据权利要求1所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，其特征在于：在该电缆接头完成后，对电缆接头进行绝缘性能测试和拔出力测试，测试绝缘性能不低于防雷电缆本体的绝缘性能，测试拔出力不小于60AkN，其中，A为该防雷电缆的截面积。
6.根据权利要求1所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，其特征在于：所述金属连接件包括分支金属连接件和端部金属连接件，分支金属连接件为横向连接部和垂直相接在横向连接部中部的纵向连接部组成的T型金属连接件；端部金属连接件为端部相接的电缆连接部和端子连接部组成的L型金属连接件。
7.根据权利要求6所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，其特征在于：所述横向连接部、纵向连接部和电缆连接部的端部均设置有便于防雷电缆插接的连接凹槽，端子连接部的端部设置有便于连接到外部接线端子上的外螺纹。
8.根据权利要求7所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，其特征在于：所述连接凹槽均呈圆柱状，连接凹槽的长度不小于55mm，连接凹槽截面面积不小于防雷电缆截面面积的两倍；所述电缆连接部与端子连接部之间形成的夹角的角度为100°-150°。
9.根据权利要求6所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，其特征在于：所述灌注模具包括用于与分支金属连接件配合的分支金属连接件灌注模具和用于与端部金属连接件配合的端部连接件灌注模具，分支连接件灌注模具和端部连接件灌注模具均包括上模具和下模具，分支连接件灌注模具的上模具和下模具上分别设置有与分支金属连接件和与分支金属连接件连接的电缆配合的灌注凹槽，端部连接件灌注模具的上模具和下模具上分别设置有与端部金属连接件和与端部金属连接件连接的电缆配合的灌注凹槽。
10.根据权利要求9所述的应用于风电叶片的防雷电缆接头的制作方法，其特征在于：所述端部连接件灌注模具还包括与端部金属连接件螺纹端部配合的保护帽，保护帽上设置有与端部金属连接件螺纹端部配合的螺纹槽。
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