[发明专利]一种高阻燃耐候性电缆

说明书

技术领域

本发明涉及一种高阻燃耐候性电缆，属于电缆技术领域。

背景技术

近年来，由于全球气候变暖、生态环境恶化、常规能源短缺等问题，发展可再生能源得到各国政府的重视和支持。在技术进步的推动和各国政府的激励政策驱动下，太阳能光伏发电产业和市场得以迅速发展。从2007年开始，我国的太阳能光伏应用从较低的水平连续4年保持100％以上的年增长率。截至2010年末，我国太阳能光伏发电装机容量已经达到893MW，位居世界第7。预计到2020年，我国的太阳能光伏发电装机总容量将超过30000MW。

太阳能发电虽然具有无可比拟的优越性，但是太阳强度受各种因素(季节、气候、地点等)的影响而不能维持常量，即太阳能是一种辐射能，具有及时性，必须及时将太阳能转换成其他形式的能量才能储存和利用，而作为传输元件的电缆成为光伏发电系统中不可或缺的组件。

随着光伏发电产业的发展，光伏发电系统用电缆的用量也在随之增长，进入稳定的市场成长期。但是，太阳能发电工作环境恶劣，普通的低压电力电缆在使用过程中不能满足光伏发电的高温、紫外线辐射和雨水侵蚀等苛刻环境的要求。而且，在电缆安装过程中，电缆受到弯折和拉伸等力的作用， 加速了普通电力电缆的老化，缩短了电缆的使用寿命，增加了维修成本，影响了整个系统的使用寿命。

因此，在光伏发电系统中使用高阻燃耐候性电缆已经成为一种趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高阻燃耐候性电缆，在保证具有一定表面电阻值的基础上，该高阻燃耐候性电缆具有良好的耐侵蚀性、相容性、耐臭氧性、耐火性以及热寿命。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种高阻燃耐候性电缆，该电缆包含电缆芯、绝缘层、阻燃层和保护层，所述电缆芯、绝缘层、阻燃层和保护层之间的厚度比为1-2:1.5-2.5:1.8-3:1.9-2。

优选地，所述电缆芯1的表面包覆一层半导体层，所述半导体为金属氧化物，具体为Ga-Zn-O层或Ga-In-Zn-O层。

优选地，所述的绝缘层为200℃辐照交联的聚烯烃塑料。

优选地，所述阻燃层由如下组分构成：基料：100份；防火剂：8～35份；稳定剂：2～8份；交联敏化剂：1～10份；

优选地，所述防火剂具有通式(A)所表示的化合物：

优选地，所述保护层包括抗侵蚀层、抗臭氧层和碳材料层。

优选地，所述抗侵蚀层由纳米氧化铝和纳米碳化硅组成，其中，纳米氧化铝和纳米氧化硅的比例为10:1。

优选地，所述抗臭氧层为表面喷涂乙烯基化二氧化硅的甲基丙烯酸十二氟酯/丁苯橡胶复合材料。

优选地，所述碳材料层为碳纳米管、碳纤维、石墨烯和炭黑的混合物，其中，所述碳纳米管、碳纤维、石墨烯和炭黑之间的质量比为1:2-5:2-3:4-5。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、首次利用Ga-Zn-O氧化物或Ga-In-Zn-O氧化物作为半导体层，Ga-Zn-O氧化物或Ga-In-Zn-O氧化物可以形成一道内屏蔽层,该屏蔽层与导体等电位并且与绝缘层良好接触，避免在导体与绝缘层3之间发生局部放电。经检测，采用Ga-Zn-O氧化物或Ga-In-Zn-O氧化物作为半导体层的电缆的屏蔽效果远优于现有技术中其它半导体所产的屏蔽效果。

2、本发明中的阻燃层4具有非常高的阻燃效果，该阻燃效果来源于引入了防火剂(A)，而现有技术中均没有将防火剂(A)引入电缆阻燃层的技术启示。经检测，采用本发明的阻燃层后，该电缆的阻燃效果远优于现有技术中的其它电缆。

3、本发明中的保护层5具有独特的结构，即包括抗侵蚀层、抗臭氧层、碳材料层。采用纳米氧化铝和纳米碳化硅作为抗侵蚀层可有效提高电缆的耐 酸耐碱侵蚀性。采用表面喷涂乙烯基化二氧化硅的甲基丙烯酸十二氟酯/丁苯橡胶复合材料作为抗臭氧层，可有效提高电缆的抗臭氧性，而抗臭氧性也正是电缆在许多应用情况所必备的性质，特别是光伏电缆。采用碳纳米管、碳纤维、石墨烯和炭黑的组合物作为碳材料层可以有效防止电缆在运行中的感应电动势对电缆的损害，进而延长电缆的寿命，特别是在引入了石墨烯后，该碳材料层所起的有益效果远高于仅采用石墨作为涂层的电缆。

4、本发明中的高阻燃耐候性电缆通过具有独特的结构，每层结构都有独特的作用，且每层结构之间具有较好的协同和相容作用，成功实现了功能的有效结合和综合性质的有效提高，从而使该电缆具有独特的高耐候性，特别适用于光伏工业中。