專利名稱：：一種防覆冰電力導(dǎo)線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電力傳輸
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種防覆冰的電力導(dǎo)線。
背景技術(shù)：
：電能作為各種能源轉(zhuǎn)化而來的最終能源形式服務(wù)于人類社會(huì)，成為人類生活中必不可少的生產(chǎn)、生活要素。電能通常由水電站、火電站、風(fēng)場等電能產(chǎn)生地來產(chǎn)生，要想充分利用電能必須要將電力源源不斷的傳送到電力需求地。人類進(jìn)入信息時(shí)代，對電力的依賴日益嚴(yán)重，不單是大型工業(yè)需要大量電力，家庭辦公照明用電，各種通訊設(shè)備用電，承載人類大量信息的信息設(shè)備也同樣離不開電能。因而，電力供應(yīng)需要保證無障礙的穩(wěn)定傳輸來滿足人類社會(huì)需要。當(dāng)前，從電廠到終端用戶傳輸電能的各種電網(wǎng)中所使用的電力導(dǎo)線，都是由導(dǎo)電性能良好的銅、鋁等導(dǎo)電介質(zhì)與耐拉強(qiáng)度高的鋼芯通過機(jī)械絞股制成。這種純金屬制成的電力導(dǎo)線在極端自然條件下，存在致命缺陷。歷史上曾發(fā)生多次因惡劣天氣造成線路中斷導(dǎo)致的大規(guī)模電網(wǎng)停電事故，例如北美地區(qū)冬季大停電，2008年發(fā)生在我國南方的大規(guī)模電網(wǎng)癱瘓事故等等，均造成了重大損失。究其原因，就在于上述這種導(dǎo)線自身不具有發(fā)熱功能，在高寒或亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)遇到冷凝氣或雨、雪、霧、霾容易結(jié)冰，在重力作用下使得電力導(dǎo)線力學(xué)負(fù)載加重或超重，導(dǎo)線弛度加大，甚至改變電氣安全距離，更嚴(yán)重時(shí)，則會(huì)拉倒電桿、電塔、拉斷電線，造成供電線路損毀，影響供電安全。因而，才會(huì)出現(xiàn)重大供電事故頻發(fā)的局面。另外，在現(xiàn)有的電力導(dǎo)線中，由于起承載作用的鋼芯自身密度大、質(zhì)量重、硬度高，對線路抗拉要求高，施工難度大；由于金屬的特性，金屬導(dǎo)線熱脹冷縮嚴(yán)重，供電線路弛度和張力隨氣溫變化大，供電線路容易出現(xiàn)疲勞性損壞，造成電網(wǎng)輸電壽命下降。因而，需要一種新的電力導(dǎo)線，對惡劣自然環(huán)境具有很好的適應(yīng)性，尤其適用易結(jié)冰條件，在惡劣氣候條件下也能保證供電安全。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種防覆冰電力導(dǎo)線，用以解決金屬導(dǎo)線在特定自然條件下易結(jié)冰危害輸電線路或設(shè)施的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種防覆冰電力導(dǎo)線，該電力導(dǎo)線包括碳纖維束和金屬導(dǎo)電介質(zhì)層，所述金屬導(dǎo)電介質(zhì)層包覆在所述碳纖維束外部。進(jìn)一步地，所述碳纖維束是單股碳纖維束或多股碳纖維束形成的束組。所述單股碳纖維束是lk、3k、6k、8k、12k、24k、或48k根碳纖維組成的單股炭纖維束。所述多股碳纖維束形成的束組是由多股單束碳纖維束組成的絞線。進(jìn)一步地，所述金屬導(dǎo)電介質(zhì)層是單股或多股金屬導(dǎo)線繞所述碳纖維束絞制包覆形成的金屬導(dǎo)電介質(zhì)層。所述金屬導(dǎo)線是3至5毫米直徑的金屬導(dǎo)線。所述金屬是銅、或鋁、或銅合金、或鋁合金，所述金屬導(dǎo)線是銅線、或鋁線、或銅合金線、或鋁合金線。3進(jìn)一步地，所述碳纖維束中的碳纖維材料是含碳量大于或等于95%、電阻率小于或等于2.OX10—3Q.cm的碳纖維材料。所述碳纖維材料的抗拉強(qiáng)度大于或等于3500MP。本發(fā)明運(yùn)用了電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)原理，創(chuàng)造了電學(xué)性能、熱學(xué)性能和力學(xué)性能優(yōu)良的電力導(dǎo)線。本發(fā)明的防覆冰電力導(dǎo)線，是以碳纖維作為發(fā)熱材料與金屬導(dǎo)電介質(zhì)結(jié)合的防覆冰電力導(dǎo)線。在工頻狀態(tài)下，符合金屬表面集膚效應(yīng)導(dǎo)電的特性，不影響導(dǎo)線導(dǎo)電的性能。本發(fā)明的防覆冰電力導(dǎo)線，具有抗拉強(qiáng)度高、彈性模量大、溫差變化小、柔韌性能好、具有自動(dòng)加熱防覆冰功能。這是因?yàn)樘祭w維具有導(dǎo)電、發(fā)熱功能，抗拉強(qiáng)度高，柔韌性能好，熱脹冷縮系數(shù)小。圖1是本發(fā)明所公開的一種防覆冰電力導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。本發(fā)明針對現(xiàn)有金屬電力導(dǎo)線易于結(jié)冰，且結(jié)冰后無加溫功能的問題，提供了一種新的電力導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，該電力導(dǎo)線具有自加溫防覆冰功能。其核心組件是碳纖維，其原理主要是利用電流通過時(shí)激活碳原子做布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量對外層導(dǎo)電介質(zhì)進(jìn)行持續(xù)加熱，形成良好的熱保護(hù)層。同時(shí)，碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性能介于非金屬和金屬之間，熱脹冷縮系數(shù)小，耐腐蝕性好，纖維密度低，質(zhì)量輕。此外，碳纖維相比于鋼芯還具有質(zhì)量輕的特征，因而整體導(dǎo)線重量輕，耐拉強(qiáng)度高，柔韌性能好。如1圖所示，顯示了一種防覆冰電力導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)示意圖，該電力導(dǎo)線包括碳纖維1，碳纖維1外表包裹導(dǎo)電性能良好的導(dǎo)電介質(zhì)2。所述碳纖維是碳纖維束，所述導(dǎo)電介質(zhì)是金屬導(dǎo)電介質(zhì)層。該碳纖維l，可以是lk、3k、6k、8k、12k、24k、48k根碳纖維的單股炭纖維束，也可以是多股炭纖維束絞線，可根據(jù)導(dǎo)線截面和承重負(fù)載選擇。該外層金屬導(dǎo)電介質(zhì)2，可以采用銅或鋁制成，使用直徑3-5毫米的單股銅(或鋁)線繞著核心組件碳纖維絞制形成。該外層金屬導(dǎo)電介質(zhì)2也可以是銅合金、或鋁合金，所述金屬導(dǎo)線是銅合金線、或鋁合金線。為使該電力導(dǎo)線具有更佳的傳輸性能，對碳纖維的物理及化學(xué)參數(shù)有要求，主要參數(shù)如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>其中，所述含碳量決定碳纖維的導(dǎo)電性能和抗拉強(qiáng)度，含碳量越高碳纖維的導(dǎo)電性能和抗拉強(qiáng)度越高。目前航空、航天、軍事領(lǐng)域使用的碳纖維含碳量已經(jīng)達(dá)到99%以上，但含碳量越高制造難度越大，其價(jià)格畸高，在防覆冰導(dǎo)線中使用不經(jīng)濟(jì)。其中，所述電阻率決定碳纖維的電學(xué)性質(zhì)，電阻率越高電力損耗越大。含碳量達(dá)到95%的碳纖維，電阻率為2.0X10—3滿足本發(fā)明需要。其中，所述抗拉強(qiáng)度決定碳纖維的力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度越高越好。含碳量達(dá)到95%的碳纖維，抗拉強(qiáng)度為3500MP滿足本發(fā)明需要。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種防覆冰電力導(dǎo)線，其特征在于，該電力導(dǎo)線包括碳纖維束和金屬導(dǎo)電介質(zhì)層，所述金屬導(dǎo)電介質(zhì)層包覆在所述碳纖維束外部。2.如權(quán)利要求1所述的防覆冰電力導(dǎo)線，其特征在于，所述碳纖維束是單股碳纖維束或多股碳纖維束形成的束組。3.如權(quán)利要求2所述的防覆冰電力導(dǎo)線，其特征在于，所述單股碳纖維束是lk、3k、6k、8k、12k、24k、或48k根碳纖維組成的單股炭纖維束。4.如權(quán)利要求2所述的防覆冰電力導(dǎo)線，其特征在于，所述多股碳纖維束形成的束組是由多股單束碳纖維束組成的絞線。5.如權(quán)利要求1所述的防覆冰電力導(dǎo)線，其特征在于，所述金屬導(dǎo)電介質(zhì)層是單股或多股金屬導(dǎo)線繞所述碳纖維束絞制包覆形成的金屬導(dǎo)電介質(zhì)層。6.如權(quán)利要求5所述的防覆冰電力導(dǎo)線，其特征在于，所述金屬導(dǎo)線是3至5毫米直徑的金屬導(dǎo)線。7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的防覆冰電力導(dǎo)線，其特征在于，所述金屬是銅、或鋁、或銅合金、或鋁合金。8.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的防覆冰電力導(dǎo)線，其特征在于，所述碳纖維束中的碳纖維材料是含碳量大于或等于95%、電阻率小于或等于2.0X10—3Q.cm的碳纖維材料。9.如權(quán)利要求8所述的防覆冰電力導(dǎo)線，其特征在于，所述碳纖維材料的抗拉強(qiáng)度大于或等于3500MP。全文摘要本發(fā)明公開了一種防覆冰電力導(dǎo)線，該電力導(dǎo)線包括碳纖維束和金屬導(dǎo)電介質(zhì)層，所述金屬導(dǎo)電介質(zhì)層包覆在所述碳纖維束外部。該電力導(dǎo)線是以碳纖維作為發(fā)熱材料與金屬導(dǎo)電介質(zhì)結(jié)合的防覆冰電力導(dǎo)線。在工頻狀態(tài)下，該電力導(dǎo)線符合金屬表面集膚效應(yīng)導(dǎo)電的特性，替代純金屬電力導(dǎo)線的過程中，不影響導(dǎo)線導(dǎo)電的性能。本發(fā)明的防覆冰電力導(dǎo)線，具有抗拉強(qiáng)度高、彈性模量大、溫差變化小、柔韌性能好、具有自動(dòng)加熱防覆冰功能。文檔編號H01B5/10GK101702332SQ20091008701公開日2010年5月5日申請日期2009年6月15日優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日發(fā)明者張世永申請人:中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司;中鐵電氣化局集團(tuán)第一工程有限公司