蒲守林 (中国江苏省常州市新北区电子科技产业园科技大道8号, Jiangsu 1, 213031, CN)
GUO, Dali (No.8 Technology Avenue, Electronics Technology Industrial Park Xinbei Distric, Changzhou Jiangsu 1, 213031, CN)
郭大利 (中国江苏省常州市新北区电子科技产业园科技大道8号, Jiangsu 1, 213031, CN)
FAN, Peijing (No.8 Technology Avenue, Electronics Technology Industrial Park Xinbei Distric, Changzhou Jiangsu 1, 213031, CN)
范沛菁 (中国江苏省常州市新北区电子科技产业园科技大道8号, Jiangsu 1, 213031, CN)
常州八益电缆股份有限公司 (中国江苏省常州市新北区电子科技产业园科技大道8号, Jiangsu 1, 213031, CN)
PU, Shoulin (No.8 Technology Avenue, Electronics Technology Industrial Park Xinbei Distric, Changzhou Jiangsu 1, 213031, CN)
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| 权 利 要 求 书 1、 太阳能光伏电缆， 它主要包括导体、 绝缘层以及护套， 其特征在于： 所 述的绝缘层包括内绝缘层与外绝缘层， 内绝缘层采用 20°C体积电阻为 1.0x l014~9.0x l017Q-cm, -40°C至 125 °C的低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 内绝缘 层的厚度为 0.1mm 至 1.3mm； 外绝缘层采用 20°C体积电阻为 1.0x l012~9.0x l015Q cm, 氧指数在 24〜46， -40°C至 125°C的低烟无卤阻燃辐照交 联聚稀烃材料， 外绝缘层的厚度为 0.2mm至 1.3mm。 2、 根据权利要求 1所述的太阳能光伏电缆， 其特征在于： 所述的绝缘层的 厚度为 0.5mm至 2.3mm。 3、 根据权利要求 1所述的太阳能光伏电缆， 其特征在于： 所述的导体为多 股绞合的退火软铜丝或多股绞合的镀锡退火软铜丝。 4、 根据权利要求 1所述的太阳能光伏电缆， 其特征在于： 所述的护套为耐 温等级是 -40°C~125 °C的挤出型低烟无卤辐照交联聚稀烃材料。 5、 根据权利要求 1所述的太阳能光伏电缆， 其特征在于： 所述的内绝缘层 为挤出型低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 所述的外绝缘层为挤出型低烟无卤阻 燃辐照交联聚稀烃材料， 内绝缘层与外绝缘层之间粘连。 6、 根据权利要求 1或 2所述的太阳能光伏电缆， 其特征在于： 所述的导体 同一截面最大外径与最小外径之差与平均外径比值小于或等于 15%。 7、 根据权利要求 1或 3所述的太阳能光伏电缆， 其特征在于： 所述的护套 得厚度为 0.5mm至 1.5mm。 8、 根据权利要求 3述的太阳能光伏电缆， 其特征在于： 所述的退火软铜丝 或镀锡退火软铜丝的单丝最小伸长率 为 20%， 其最大单丝外径为 0.41mm。 9、 根据权利要求 3所述的太阳能光伏电缆， 其特征在于： 所述的导体的绞 合方式为一次束绞或复合绞。 |
技术领域
本发明属于电缆领域， 尤其是一种应用于光伏太阳能系统的太阳能光 伏电 缆。
背景技术
能源是人类赖于生存与发展的基本资源， 随着社会的进歩、 科技的发展， 常规资源消耗日益增大， 可利用能源的储量却越来越少。 而取之不尽， 用之不 竭的绿色环保能源- --一太阳能， 已经引起人们极大的兴趣。
21世纪， 各国政府特别是欧洲为了推动太阳能行业的发 展，采取政府补贴、 资助等一系列鼓励政策， 加上人们环保意识日益增强， 太阳能产业大约以 40% 的速度递增， 在未来几年内将继续保持快速递增的强劲势头 。
太阳能光伏电缆在北美市场销售必须符合 UL的相关标准;在欧洲市场销售 必须符合德国莱茵 TUV公司的技术规范 2PfG 1169/08.2007的要求。但在实际的 生产与应用中， 为了满足 UL的相关标准就无法满足德国莱茵 TUV公司的技术 规范 2PfG 1169/08.2007的要求， 因为 UL的相关标准主要指标是阻燃性和绝缘 性， TUV主要指标是电缆寿命、 热老化和无卤性， 然而在国际上还没有一种材 料作为绝缘层可以同时满足 UL和 TUV的要求， 所以如果产品只能满足一个要 求， 就限制了产品的销售区域。 因此同一种光伏电缆产品无法在两大市场同时 销售， 或者只能针对两大市场进行分开销售两种不同 的产品， 这样不仅增加了 企业的研发成本和生产成本， 而且不利于光伏组件的研发。 太阳能光伏电缆主 要用于太阳能光伏组件的接线盒内， 世界上各大生产接线盒的公司针对现有的 接线盒都在改进， 尤其是将接线盒的体积减小、 重量减轻， 由于太阳能光伏电 缆是接线盒的主要零部件之一， 所以现有的太阳能光伏电缆的外径、 重量直接 制约着接线盒的改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种高电气性能、 高阻燃性能、 高耐环境性以及低烟 说 明 书 无卤的太阳能光伏电缆， 它相对现有的太阳能光伏电缆外径小、 质量轻、 优异 的电气性， 具有很高的耐环境性与环保性。
实现本发明的技术方案如下：
太阳能光伏电缆， 它主要包括导体、 绝缘层以及护套， 所述的绝缘层包括 内绝缘层与外绝缘层， 内绝缘层采用 20°C体积电阻为 1.0χ 10 14 ~9.0χ10 17 Ω·αη、 -40°C至 125 °C的低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 内绝缘层的厚度为 0.1mm至 1.3mm;外绝缘层采用 20°C体积电阻为 1.0χ 10 12 ~9.0χ10 15 Ω·(πη、氧指数在 24~46， -40°C至 125°C的低烟无卤阻燃辐照交联聚稀烃材料， 外绝缘层的厚度为 0.2mm 至 1.3mm。 绝缘层设计为双层分阶， 内绝缘层采用了 -40°C至 125°C的低烟无卤 辐照交联聚稀烃材料， 外绝缘层采用了 -40 °C至 125°C的低烟无卤阻燃辐照交联 聚稀烃材料， 以分阶绝缘降低导体表面的电场强度， 降低的程度与内绝缘的介 电常数减外绝缘的介电常数有关， 相差越大， 降低的越多， 内绝缘采用 20°C体 积电阻 1·0 Χ 10 14 ~9·0 Χ 10 17 Ω · cm; 施加 600V的 48-62HZ正弦波电压， 在 90 °C的水里浸泡 12周以上， 每周最小绝缘电阻大于 3ΜΩ·1 η， 且在规定的浸水时 间后半部分每连续 3周中每周的绝缘电阻最大下降速率不得超过 4%或在 90 °C的 水里浸泡 24至 36周， 最小绝缘电阻小于 3ΜΩ·1 η， 大于 0.075 ΜΩ·1αη， 在规定 的浸水时间后半部分每连续 3周中每周的绝缘电阻最大下降速率不得超过 2%的 高绝缘性， 高耐水性的 -40°C至 125°C的挤出型低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 外绝缘采用 20°C体积电阻 1.0 Χ 10 12 ~9.0 Χ 10 15 Ω · cm, 具有一定的耐水性， 氧 指数 24~46高阻燃的低烟无卤阻燃辐照交联聚稀烃材 ， 所以内绝缘的介电常 数减外绝缘的介电常数的差大， 因此导体表面的电场强度降低大， 同时内绝缘 层的厚度为 0.1mm至 1.3mm， 外绝缘层的厚度为 0.2mm至 1.3mm就能满足要 求， 减小了绝缘层的外径， 从而达到减小太阳能光伏电缆外径的目的， 绝缘层 厚度较现有技术减少量大约为 35%， 同时挤出型低烟无卤辐照交联聚稀烃材料 与低烟无¾阻燃辐照交联聚稀烃材料具有环保 特性。
所述的绝缘层的厚度为 0.5mm至 2.3mm。 保证了太阳能光伏电缆的外径相 说 明 书 比现有技术而减小。
所述的导体为多股绞合的退火软铜丝或多股绞 合的镀锡退火软铜丝。 20 °C 退火软铜丝最大电阻率： 0.01707 Ω - mm 2 /m; 20°C镀锡退火软铜丝最大电阻率： 0.01770 Ω · mm 2 /m， 保证了导体的导电效果。
所述的护套为耐温等级是 -40 °C~125 °C的挤出型低烟无卤辐照交联聚稀烃材 料。 该护套具有耐紫外线、 高阻燃、 耐酸碱、 耐湿热、 耐高温的特性， 能适应 多种温候的环境条件， 保证电缆的使用寿命与效果。
所述的内绝缘层为挤出型低烟无卤辐照交联聚 稀烃材料， 所述的外绝缘层 为挤出型低烟无卤阻燃辐照交联聚稀烃材料， 内绝缘层与外绝缘层之间粘连。 内绝缘层与外绝缘层之间粘连而不易分离， 内绝缘层与外绝缘层采用高精度机 头和免调钨钢模具， 双机头共挤； 加在线红外线动态外径测试仪和在线动态偏 芯测试仪， 保证了生产的稳定性和产品质量， 有效降低了生产成本。
所述的导体同一截面最大外径与最小外径之差 与平均外径比值小于等于 15%。
所述的护套的厚度为 0.5mm至 1.5mm。 护套与导体及绝缘层结合时保证了 太阳能光伏电缆的整体外径的减小。
所述的退火软铜丝或铍锡退火软铜丝的单丝最 小伸长率 为 20%，其最大单 丝外径为 0.41mm。
所述的导体的绞合方式为一次束绞或复合绞。 该导体具有低电阻的特点。 本发明与现有技术相比有如下优点：
1、 电缆电缆具有较高机械强度和良好的柔软性， 电缆弯曲半径为电缆外径 的 6倍；
2、 成品长期工作温度为 -40~90°C， 最高工作温度为 120°C。 电缆的正常使 用寿命为 25年以上；
3、 成品具有无卤特性， 满足 IEC 60754-1和 IEC 60754-2要求， 卤含量不 大于 5mg/g， pH值不小于 4.3， 电导率不大于 l(^S/mm; 说 明 书
4、 成品具有环保性， 其中铅、 汞、 六价辂、 聚溴联苯和聚溴二苯醚的含量 低于. l%(1000ppm),镉含量低于 0.01%(100ppm)，HCL =¾0.5%, HBr=¾0.5%; F 0.1%,所有部件符合 RoHS要求；
5、 成品具有高阻燃性能， 通过 IEC 60332-1单根垂直燃烧要求和 UL1581 的 VW-1垂直燃烧要求；
6、成品适合在干燥和潮湿环境使用， 尤其在 90°C的水中可长期工作； 也可 在 -40°C的环境中长期工作；
7、 成品具有耐酸碱性、 耐湿热性、 耐臭氧、 耐紫外性；
8、 成品具有高的电气绝缘性， 20°C绝缘电阻常数 3670Μ Ω · Km;
9、 成品同时满足符合 UL4703 和德国莱茵 TUV 公司的技术规范 2PfG 1169/08. 2007的要求， 即同时具备高阻燃性、 高绝缘性、 电缆使用寿命厂、 抗 热老化和无卤性的特点；
10、 有效降低了成品的相对现有技术大约 15%外径， 每公里绝缘重量较现 有技术降低了大约 35%， 绝缘层厚度减少量大约为现有技术的 35%; 护套重量 较现有技术大约降低了 10%;
11、 在本发明应用于光伏电池的接线盒中时， 能有效地大幅降低接线盒重 量以及体积， 同时节省了电缆本身以及接线盒的生产成本。
附图说明
图 1为本发明的结构示意图；
图 2为图 1的 A— A向示意图；
图中， 1、 导体， 2、 内绝缘层， 3、 外绝缘层， 4、 护套。
具体实施方式
如图 1、 图 2所示， 太阳能光伏电缆， 它主要包括导体 1、 护套 4以及内绝 缘层 2与外绝缘层 3，内绝缘层 2采用了 -40°C至 125 °C的挤出型低烟无卤辐照交 联聚稀烃材料， 外绝缘层 3采用了 -40°C至 125 °C的挤出型低烟无卤阻燃辐照交 联聚稀烃环料， 它们粘连， 不易分离， 内绝缘层与外绝缘层采用高精度机头和 说 明 书 免调钨钢模具， 双机头共挤， 在线红外线动态外径测试仪和在线动态偏芯测 试 仪， 保证了生产的稳定性和产品质量， 有效降低了生产成本， 其中内绝缘采用
20°C体积电阻 1.0x l0 14 ~9.0xl0 17 Q-cm ; 施加 600V的 48-62HZ正弦波电压， 在 90°C的水里浸泡 12周以上， 每周最小绝缘电阻大于 3ΜΩ·1αη， 且在规定的浸水 时间后半部分每连续 3周中每周的绝缘电阻最大下降速率不得超过 4%或在 90 °C 的水里浸泡 24至 36周， 最小绝缘电阻小于 3ΜΩ·1αη， 大于 0.075 ΜΩ·1αη， 在规 定的浸水时间后半部分每连续 3周中每周的绝缘电阻最大下降速率不得超过 2% 的高绝缘性， 高耐水性的低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 外绝缘采用 20°C体积 电阻 1.0xl0 12 ~9.0xl0 15 Q，cm， 具有一定的耐水性， 氧指数 24~46高阻燃的低烟 无卤辐照交联聚稀烃材料， 内绝缘层的厚度为 0.1mm至 1.3 mm, 外绝缘层的厚 度为 0.2mm至 1.3mm， 内绝缘层与外绝缘层组成的绝缘层的厚度在 0.5mm至 2.3mm ; 导体 1为多根或多股绞合的退火软铜丝或镀锡退火 铜丝， 20°C退火软 铜丝最大电阻率； 0.01707Ω·πιπι 2 /πι (本电阻率高与国家标准）； 20°C镀锡退火软 铜丝最大电阻率； 0.01770 mm 2 /m (本电阻率高与国家标准）， 绞合导体椭圆 度规定： 绞合导体同一截面最大外径与最小外径之差与 平均外径比值不得大于 15%， 其中最大单丝外径 0.41mm， 绞合方式分为一次束绞与复合绞， 单丝最小 伸长率为 20%; 护套 4选择 -40°C至 125°C等级的耐紫外性、 高阻燃、 耐酸碱、 耐湿热、挤出型低烟无卤辐照交联聚稀烃材料 ，护套的厚度为 0.5mm到 1.5mm。
实施事例 1， 太阳能光伏电缆的规格为 1.5 mm 2 和 2.5 mm 2 , 其导体 1采用 镀锡退火软铜丝， 单丝直径为 0.25mm， 最小伸长率为 20%, 多根单丝一次束绞 形成导体 1， 内绝缘层 2采用厚度 0.1~0.3mm的高绝缘性、 高耐水性的挤出型 低烟无卤辐照交联聚稀烃材料，外绝缘层 3采用厚度 0.20~0.40mm的高阻燃性、 较高绝缘性的挤出型低烟无卤辐照交联聚稀烃 材料， 他们之间粘连组成绝缘层， 绝缘层平均厚度为 0.5mm， 护套 4选择 -40°C至 125°C等级的耐紫外性、 高阻燃、 耐酸碱、 耐湿热、 挤出型低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 其平均厚度为 0.5mm。
实施事例 2， 太阳能光伏电缆的规格为 4.0mm 2 和 6.0mm 2 ， 其导体 1采用 说 明 书 镀锡退火软铜丝， 单丝直径为 0.30mm， 最小伸长率为 20%， 多根单丝一次束绞 形成导体 1， 内绝缘层 2采用厚度 0.25~0.45mm的高绝缘性、 高耐水性的低烟 无卤辐照交联聚稀烃材料， 外绝缘层 3采用厚度 0.35〜0.55mm的高阻燃性、 较 高绝缘性的低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 他们之间粘连组成绝缘层， 绝缘层 平均厚度为 0.80mm，护套选择 -40 °C至 125°C等级的耐紫外性、高阻燃、耐酸碱、 耐湿热、 挤出型低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 其平均厚度为 0.8mm。
实施事例 3， 太阳能光伏电缆的规格为 10mm 2 ， 其导体 1采用镀锡退火软 铜丝， 单丝直径为 0.40mm， 最小伸长率为 25%， 多根单丝一次束绞形成导体 1， 内绝缘层 2采用厚度 0.40~0.70mm的高绝缘性、 高耐水性的低烟无卤辐照交联 聚稀烃材料， 外绝缘层 3采用厚度 0.50~0.80mm的高阻燃性、 较高绝缘性的低 烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 他们之间粘连组成绝缘层， 绝缘层平均厚度为 1.2mm, 护套选择 -40°C至 125°C等级的耐紫外性、 高阻燃、 耐酸碱、 耐湿热、 挤 出型低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 其平均厚度为 1.2mm。
实施事例 4， 高性能太阳能光伏电缆的规格为 16mm 2 ， 其导体 1采用镀锡 退火软铜丝， 单丝直径为 0.40mm， 最小伸长率为 25%， 多股退火软铜丝通过复 合绞形成导体 1， 内绝缘层 2采用厚度 0.60~0.90mm的高绝缘性、 高耐水性的 低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 外绝缘层 3采用厚度 0.70〜1.0mm的高阻燃性、 较高绝缘性的低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 他们之间粘连组成绝缘层， 绝缘 层平均厚度为 1.6mm， 护套选择 -40°C至 125°C等级的耐紫外性、 高阻燃、 耐酸 碱、 耐湿热、 挤出型低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 其平均厚度为 1.4mm。
实施事例 5，太阳能光伏电缆的规格为 25 mm 2 和 35mm 2 ，其导体 1采用镀 锡退火软铜丝， 单丝直径为 0.40mm， 最小伸长率为 25%， 多股退火软铜丝通过 复合绞形成导体 1， 内绝缘层 2采用厚度 1.0~1.3mm的高绝缘性、 高耐水性的 低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 外绝缘层 3采用厚度 1.0~1.3mm的高阻燃性、 较高绝缘性的低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 他们之间粘连组成绝缘层， 绝缘 层平均厚度为 2.3mm， 护套选择 -40°C至 125°C等级的耐紫外性、 高阻燃、 耐酸 说 明 书 碱、 耐湿热、 挤出型低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 其平均厚度为 1.5mm。
实施事例 6， 太阳能光伏电缆的规格为 4.0mm 2 和 6.0mm 2 ， 其导体 1采用 退火软铜丝， 单丝直径为 0.30mm， 最小伸长率为 20%， 多根单丝一次束绞形成 导体 1， 内绝缘层 2采用厚度 0.45~0.65mm的高绝缘性、 高耐水性的低烟无卤 辐照交联聚稀烃材料， 外绝缘层 3采用厚度 0.55~0.75mm的高阻燃性、 较高绝 缘性的低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 他们之间粘连组成绝缘层， 绝缘层平均 厚度为 1.2mm， 护套选择 -40°C〜125°C等级的耐紫外性、 高阻燃、 耐酸碱、 耐湿 热、 挤出型低烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 其平均厚度为 0.8 mm。
实施事例 7，太阳能光伏电缆的规格为 10mm 2 ，其导体 1采用退火软铜丝， 单丝直径为 0.40mm， 最小伸长率为 25%， 多根单丝一次束绞形成导体 1， 内绝 缘层 2采用厚度 0.15~0.35mm的高绝缘性、 高耐水性的低烟无卤辐照交联聚稀 烃材料， 外绝缘层 3采用厚度 0.15~0.35mm的高阻燃性、 较高绝缘性的低烟无 卤辐照交联聚稀烃材料， 他们之间粘连组成绝缘层， 绝缘层平均厚度为 0.5mm， 护套选择 -40°C〜125°C等级的耐紫外性、 高阻燃、 耐酸碱、 耐湿热、 挤出型低烟 无卤辐照交联聚稀烃材料， 其平均厚度为 1.5mm。
实施事例 8，太阳能光伏电缆的规格为 16mm 2 ，其导体 1采用退火软铜丝， 单丝直径为 0.4mm，最小伸长率为 25%,多股退火软铜丝通过复合绞形成导体 1， 内绝缘层 2采用厚度 1.0~1.3mm的高绝缘性、 高耐水性的低烟无卤辐照交联聚 稀烃材料， 外绝缘层 3采用厚度 1.0~1.3mm的高阻燃性、 较高绝缘性的低烟无 卤辐照交联聚稀烃材料， 他们之间粘连组成绝缘层， 绝缘层平均厚度为 2.3mm， 护套选择 -40°C至 125°C等级的耐紫外性、 高阻燃、 耐酸碱、 耐湿热、 挤出型低 烟无卤辐照交联聚稀烃材料， 其平均厚度为 0.6mm。
不同规格可采用不同单丝直径的退火软铜丝或 镀锡退火软铜丝， 也可采用 一次束绞或复合绞； 一次束绞绞合节距为： 绞合导体外径 8〜16倍； 复合绞绞 合节距为： 复绞单元为一次束绞， 绞合节距为复绞单元外径 8〜16倍； 复绞导 体的复绞单元的绞合节距为该层复绞导体外径 8〜16倍； 绝缘和护套厚度为以 说 明 书 上尺寸的任意组合。
产品主要应用于太阳能发电组件中的接线盒， 由于接线盒是粘接在太阳能 电池背板上， 所以要求接线盒的重量尽量轻， 体积尽量小； 而占整个接线盒重 量大约 40%的电缆重量的改进就非常重要。 本发明在保证性能的基础上， 有效 的减少了绝缘厚度和电缆重量； 而随着绝缘厚度的减少， 电缆外径就变小， 从 而为接线盒上连接器、 防水螺丝和接线盒等部件的减小提供了有利的 条件和空 间。
以上举例只是对本发明的其中几个实施事例的 枚举， 本发明包括但不限于 以上实施事例， 任何在本发明基础上进行的改进都属于本发明 所保护的内容。