專利名稱：抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖鎧裝光纖復合低壓電纜制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖復合低壓電纜制作技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖鎧裝光纖復合低壓電纜制作方法。
背景技術(shù)：
電力光纖OPLC將成為智能電網(wǎng)用戶接入端的首選方案。光纖入戶是發(fā)展智能電網(wǎng)的內(nèi)在要求，但由于傳統(tǒng)光纖到戶(FTTH)方案在用戶端鋪設(shè)的成本過高，目前電網(wǎng)在用戶端的光纖化率幾乎為零。光纖復合低壓電纜(OPLC)將光纖和電纜復合制造，在鋪設(shè)電纜的同時完成了光纖入戶，產(chǎn)品毛利率高于普通光纜?；贠PLC的光纖復合低壓電纜到戶 (PFTTH)方案與主流小區(qū)光纖到樓(FTTB+LAN)相比，只增加不到10%的材料成本，可使綜合成本降低40%左右，是目前性價比最高的光纖入戶“最后一公里”方案，并獲得了國家電網(wǎng)的認可和試點。通常設(shè)計制造OPLC光纖復合低壓電纜的結(jié)構(gòu)有非鎧裝型和鎧裝型兩類。其導體多采用電工銅、絕緣多采用聚氯乙烯(PVC)或交聯(lián)聚乙烯(XLPE)、其鎧裝層多采用鋼帶、外護套多采用PVC。第一類非鎧裝型OPLC低壓復合電纜，由于導體采用電工銅，其密度為8. 89 g/cm3, 雖然銅有良好的電氣性能和機械性能，但由于銅的密度大、資源匱乏，其價格居高不下，導致工程整體施工成本過大。第二類鎧裝型OPLC低壓復合電纜，其鎧裝材料多選用雙層鋼帶，在一定程度上起到了抗機械損傷的作用。彌補了第一類抗機械損傷差的缺點，但由于鎧裝材料采用鋼帶，其密度為7. 8 g/cm3,電纜整體重量增加，不僅增加了產(chǎn)品成本，同時也增加了施工成本。針對以上普通的OPLC電纜存在的缺點、提出了 “抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖式鋁合金帶鎧裝OPLC光纖復合低壓電纜”，抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖式聯(lián)鎖鎧裝電纜，是目前世界上已知較為先進的金屬帶鎧裝電纜。由于抗蠕變鋁合金做導體連接可靠、重量輕、彎曲半徑小、 安裝方便、散熱好、節(jié)省橋架、節(jié)約資源，與普通銅芯低壓電纜相比價格優(yōu)勢明顯，而大大降低了電纜的成本，符合節(jié)約型社會的國策；聯(lián)鎖式金屬帶鎧裝的使用，解決了電纜在其特定系統(tǒng)使用中的安全、防銹、抗拉、彎曲、抗外機械力損傷等特殊要求，極大的提高了使用系統(tǒng)運行的安全性。各部分材料的優(yōu)異性能，使成品電纜在耐銹蝕性、安全性、耐砸壓、彎曲等使用特性方面都有優(yōu)異表現(xiàn)，滿足了在惡劣環(huán)境的運行需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研究一種抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖鎧裝光纖復合低壓電纜制作方法，其主要應(yīng)用于這種新型電纜的工藝制作，是對包括導體絞合、絕緣擠制、光單元復合到低壓絕緣線芯中的成纜制作、聯(lián)鎖式鎧裝的制作、護套擠制等特殊制作過程的研究與應(yīng)用。本發(fā)明抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖鎧裝光纖復合低壓電纜制作方法，其電纜選材如下導體、光單元、鎧裝，所述的導體為抗蠕變鋁合金導體；所述的鎧裝為鋁合金帶材聯(lián)鎖
3鎧裝。所述抗蠕變鋁合金導體為多股鉸線，其鋁合金組份重量百分比為Si ( 0. 10，F(xiàn)e 0.30 0.8，Cu 0.15 0.30，Mg 彡 0. 05，Zn 彡 0. 05，B 0. 001 0. 04，其它元素單個 <0.03，其它元素總和<0.1，Al為余數(shù)。所述鋁合金帶材聯(lián)鎖鎧裝，其鋁合金帶材的組份重量百分比為Si 0. 25，F(xiàn)e 0. 4， Cu 0. Ι,Μη 0. l,Mg 2. 2 2. 8,Gr 0. 15 0. 35,Zn 0. 1，其它元素單個(0. 03，其它元素總和彡0. 15，Al為余數(shù)。所述的鋁合金帶材聯(lián)鎖鎧裝為“S”型結(jié)構(gòu)聯(lián)鎖式鎧裝。本發(fā)明抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖鎧裝光纖復合低壓電纜制作方法，其步驟如下 ⑴抗蠕變鋁合金熔融后制造鋁合金桿，其鋁合金組份重量百分比為Si ^ 0. 10，F(xiàn)e
0.30 0.8，Cu 0.15 0.30，Mg 彡 0. 05，Zn 彡 0. 05，B 0. 001 0. 04，其它元素單個 <0.03，其它元素總和<0.1，Al為余數(shù)；
⑵鋁合金桿經(jīng)過經(jīng)過多道圓形孔模拉絲工藝制作成所需規(guī)格的圓單線； ⑶經(jīng)過二道或多道異形拉絲模具，拉制成所需要尺寸的異形鋁單線； ⑷對異形鋁單線進行調(diào)質(zhì)熱處理，得到異形軟鋁單線； ω將多根異形軟鋁單線在絞線機上一次絞制完成導電線芯； (6)擠制絕緣線芯；
⑵主要有絕緣線芯，光單元，填充材料，經(jīng)過成纜機進行成纜； ⑶根據(jù)需要對成纜后的線芯擠包內(nèi)襯層并采用鋁合金帶聯(lián)鎖式鎧裝；
a、所述鋁合金帶的組分重量百分比為Si0. 25，F(xiàn)e 0. 4，Cu 0. 1，Mn 0. 1，Mg 2. 2 2. 8，Gr 0. 15 0. 35，Zn 0. 1，其它元素單個(0. 03，其它元素總和(0. 15，Al為余數(shù)；
b、鋁合金熔融后壓制成帶材； C、鋁合金帶材加工成S型構(gòu)件；
d、S型構(gòu)件對成纜進行聯(lián)鎖式鎧裝； ⑶擠制護套。上述步驟(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(9)，均是對現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用。S型構(gòu)件聯(lián)鎖式鎧裝為用鋁合金帶材加工的S型構(gòu)件按附圖4的組合形成鎧裝在成纜的外表面上。設(shè)計其結(jié)構(gòu)為S型聯(lián)鎖式鎧裝，其結(jié)構(gòu)尺寸則根據(jù)不同規(guī)格的電纜設(shè)計出不同的結(jié)構(gòu)尺寸。采用抗蠕變鋁合金材料作為電纜導體，其性能符合美國標準B800-5中8030要求， 具體指標如下
1)機械性能
抗拉強度(MPa) :0狀態(tài)59-111，HlX或H2X狀態(tài)103-152，延伸率彡10%
2)導電性能
20°C電阻率(Ω · mm2/m)平均值彡0. (^擬64，個別點彡0. 028450， %IACS 平均值彡61. 0，個別點彡60. 6。為了避免普通鎧裝層的缺點本發(fā)明采用了 5000系列鋁合金帶聯(lián)鎖式鎧裝，減小電纜彎曲半徑，大幅度提高電纜抗機械損傷能力，降低施工成本等。
4
1)材料采用5000系鋁合金(以5052系列H16、H26、H36為例) a、機械性能
0. 2 0. 8mm 抗拉強度255 305 MPa，伸長率彡3% ； 0. 8 4. Omm 抗拉強度255 305 MPa，伸長率彡4% ； 規(guī)定非比例伸長應(yīng)力彡205 Mpa0本發(fā)明抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖鎧裝光纖復合低壓電纜制作方法的優(yōu)點是 ⑴采用抗蠕變鋁合金做導體導電率可達到61%IACS及以上；
⑵導體采用異型單線絞合可使導體的填充系數(shù)增加到0. 95 ；
⑶結(jié)構(gòu)采用“S”型聯(lián)鎖式鎧裝，鎧裝后的電纜具有較高柔軟性、高強度，其最小彎曲半徑為7D(電纜外徑)，可大幅度減少電纜的穿管和橋架，一般性的建筑項目可節(jié)約安裝施工費用20%以上；
⑷擠管式模具的選擇使得絕緣和護套的加工工藝優(yōu)化、容易控制和可得到較好的工藝加工尺寸；
⑶優(yōu)化了普通模具和成纜絞合節(jié)距的設(shè)計和選取，完全保證了光單元在受控范圍； (6)對光單元采用了芳綸鎧裝，提高了光單元的機械強度。


圖 1 為本發(fā)明的一個實施例 OPLC — LS-WDYJHLY63-0. 6/1 4X16+XTG-4B1 型號電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖 2 為本發(fā)明的又一實施例 OPLC-LS-ZR-YJHLV62-0. 6/1 4X120 + 1X70 + XG-12B6型號電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。圖 3 為本發(fā)明的又一實施例 0PLC — LS-VHLV62-0. 6/1 3 X 70+1 X 35+XTG-12B1 型號電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為聯(lián)鎖鎧裝的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標記1為護套，2為聯(lián)鎖鎧裝層，3為內(nèi)墊層，4為絕緣層，5為填充層，6為墊芯，7為抗蠕變鋁合金導體，8為光單元，9為包帶。
具體實施例方式實施例一
根據(jù)圖1、4所示，一種抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖鎧裝光纖復合低壓電纜制作方法，其步驟如下
⑴抗蠕變鋁合金熔融后制造鋁合金桿，其鋁合金組份重量百分比為Si 0.09，F(xiàn)e 0. 75，Cu 0. 28，Mg 0. 045，Zn 0. 045，B 0. 035，Al 98. 755 ；
⑵鋁合金桿經(jīng)過經(jīng)過多道圓形孔模拉絲工藝制作成所需規(guī)格的圓單線； ⑶經(jīng)過二道或多道異形拉絲模具，拉制成所需要尺寸的異形鋁單線； ⑷對異形鋁單線進行調(diào)質(zhì)熱處理，得到異形軟鋁單線； ω將多根異形軟鋁單線在絞線機上一次絞制完成導電線芯； (6)擠制絕緣線芯；
蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖式鋁合金鎧裝交聯(lián)聚乙烯絕緣聚烯烴護套無商低煙光纖復合絕
5緣電力電纜，型號規(guī)格OPLC — LS-WDYJHLY63-0. 6/1 4X 16+XTG-4B1。已知d-線芯直徑為5. (torn dQ-模芯外徑為8. 6mm
t-絕緣厚度為0. 7mm Stl-調(diào)整系數(shù)取1. 6，δ-調(diào)整系數(shù)取1.6 得Dq-模芯孔徑為6. 6mm, D1-模套孔徑為10. 84mm ； ⑵主要有絕緣線芯，光單元，填充材料，經(jīng)過成纜機進行成纜； ⑶根據(jù)需要對成纜后的線芯擠包內(nèi)襯層并采用鋁合金帶聯(lián)鎖式鎧裝；
a、所述鋁合金帶的組分重量百分比為Si0. 25, Fe 0.4, Cu 0. Ι,Μη 0. l，Mg 2. 78, Gr 0. 32，Zn 0. 1，Al 95. 95 ；
b、鋁合金熔融后壓制成帶材； C、鋁合金帶材加工成S型構(gòu)件；
d、S型構(gòu)件對成纜進行聯(lián)鎖式鎧裝； ⑶擠制護套。實施例二
根據(jù)圖2、4所示，一種抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖鎧裝光纖復合低壓電纜制作方法，其步驟如下
⑴抗蠕變鋁合金熔融后制造鋁合金桿，其鋁合金組份重量百分比為Si 0.02，F(xiàn)e 0. 33，Cu 0. 18，Mg 0. 01，Zn 0. 016，B 0. 04，Al 99. 44 ；
⑵鋁合金桿經(jīng)過經(jīng)過多道圓形孔模拉絲工藝制作成所需規(guī)格的圓單線； ⑶經(jīng)過二道或多道異形拉絲模具，拉制成所需要尺寸的異形鋁單線； ⑷對異形鋁單線進行調(diào)質(zhì)熱處理，得到異形軟鋁單線； ω將多根異形軟鋁單線在絞線機上一次絞制完成導電線芯； (6)擠制絕緣線芯；
抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖式鋁合金鎧裝交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套阻燃光纖復合絕緣電力電纜，型號規(guī)格OPLC-LS-ZR-YJHLV62-0. 6/1 4X120 + 1X70 + XG-12B6。已知d-線芯直徑為13. 0匪 dQ-模芯外徑18. Omm
t_絕緣厚度；1. 2mm
Stl-調(diào)整系數(shù)取3. 0，δ-調(diào)整系數(shù)取2。得Dq-模芯孔徑為16. 0mm, D1-模套孔徑為22. 8mm ； ⑵主要有絕緣線芯，光單元，填充材料，經(jīng)過成纜機進行成纜； ⑶根據(jù)需要對成纜后的線芯擠包內(nèi)襯層并采用鋁合金帶聯(lián)鎖式鎧裝；
a、所述鋁合金帶的組分重量百分比為Si0. 25, Fe 0.4, Cu 0. Ι,Μη 0. l，Mg 2. 24, Gr 0. 16，Zn 0. 1，Al 96. 65 ；
b、鋁合金熔融后壓制成帶材； C、鋁合金帶材加工成S型構(gòu)件；
d、S型構(gòu)件對成纜進行聯(lián)鎖式鎧裝； ⑶擠制護套。
實施例三
根據(jù)圖3、4所示，一種抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖鎧裝光纖復合低壓電纜制作方法，其步驟如下
⑴抗蠕變鋁合金熔融后制造鋁合金桿，其鋁合金組份重量百分比為Si 0.05，F(xiàn)e 0. 55，Cu 0. 23，Mg 0. 025，Zn 0. 025，B 0. 02，Al 99. 1 ；
⑵鋁合金桿經(jīng)過經(jīng)過多道圓形孔模拉絲工藝制作成所需規(guī)格的圓單線； ⑶經(jīng)過二道或多道異形拉絲模具，拉制成所需要尺寸的異形鋁單線； ⑷對異形鋁單線進行調(diào)質(zhì)熱處理，得到異形軟鋁單線； ω將多根異形軟鋁單線在絞線機上一次絞制完成導電線芯； (6)擠制絕緣線芯；
蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖式鋁合金鎧裝聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套光纖復合絕緣電力電纜，型號規(guī)格:0PLC - LS-VHLV62-0. 6/1 3X 70+1 X 35+XTG-12B1 已知d_線芯直徑；10謹 dQ-模芯外徑；13. 4mm
t_絕緣厚度；1. 2mm
S C1-調(diào)整系數(shù)取1. 4，δ-調(diào)整系數(shù)取2 得Dq-模芯孔徑為11. 4mm, D1-模套孔徑為18. 2mm ； ⑵主要有絕緣線芯，光單元，填充材料，經(jīng)過成纜機進行成纜； ⑶根據(jù)需要對成纜后的線芯擠包內(nèi)襯層并采用鋁合金帶聯(lián)鎖式鎧裝；
a、所述鋁合金帶的組分重量百分比為=Si0. 25，F(xiàn)e 0. 4，Cu 0. LMn 0.1，Mg 2. 5，Gr 0. 25，Zn 0. 1，Al 96. 3 ；
b、鋁合金熔融后壓制成帶材； C、鋁合金帶材加工成S型構(gòu)件；
d、S型構(gòu)件對成纜進行聯(lián)鎖式鎧裝； ⑶擠制護套。本發(fā)明不限于上述實施例，根據(jù)各組分百分比的不同、計算公式中各參數(shù)的不同可以組成多個實施例，且均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖鎧裝光纖復合低壓電纜制作方法，其特征在于其步驟如下⑴抗蠕變鋁合金熔融后制造鋁合金桿，其鋁合金組份重量百分比為Si ^ 0. 10，F(xiàn)e 0.30 0.8，Cu 0.15 0.30，Mg 彡 0. 05，Zn 彡 0. 05，B 0. 001 0. 04，其它元素單個 <0.03，其它元素總和<0.1，Al為余數(shù)；⑵鋁合金桿經(jīng)過經(jīng)過多道圓形孔模拉絲工藝制作成所需規(guī)格的圓單線； ⑶經(jīng)過二道或多道異形拉絲模具，拉制成所需要尺寸的異形鋁單線； ⑷對異形鋁單線進行調(diào)質(zhì)熱處理，得到異形軟鋁單線； ω將多根異形軟鋁單線在絞線機上一次絞制完成導電線芯； (6)擠制絕緣線芯；⑵主要有絕緣線芯，光單元，填充材料，經(jīng)過成纜機進行成纜； ⑶根據(jù)需要對成纜后的線芯擠包內(nèi)襯層并采用鋁合金帶聯(lián)鎖式鎧裝；a、所述鋁合金帶的組分重量百分比為Si0. 25，F(xiàn)e 0. 4，Cu 0. 1，Mn 0. 1，Mg 2. 2 2. 8，Gr 0. 15 0. 35，Zn 0. 1，其它元素單個(0. 03，其它元素總和(0. 15，Al為余數(shù)；b、鋁合金熔融后壓制成帶材； C、鋁合金帶材加工成S型構(gòu)件；d、S型構(gòu)件對成纜進行聯(lián)鎖式鎧裝； ⑶擠制護套。
全文摘要
抗蠕變鋁合金導體聯(lián)鎖鎧裝光纖復合低壓電纜制作方法，其步驟如下⑴制造鋁合金桿；⑵制作圓單線；⑶拉制異形鋁單線；⑷調(diào)質(zhì)熱處理得到異形軟鋁單線；⑸絞制完成導電線芯；⑹擠制絕緣線芯；⑺成纜；⑻聯(lián)鎖式鎧裝；⑼擠制護套。其優(yōu)點是⑴導電率可達到61%IACS及以上；⑵導體的填充系數(shù)增加到0.95；⑶結(jié)構(gòu)采用S型聯(lián)鎖式鎧裝，鎧裝后的電纜具有較高柔軟性、高強度，其最小彎曲半徑為7D，可大幅度減少電纜的穿管和橋架，一般性的建筑項目可節(jié)約安裝施工費用20%以上；⑷絕緣和護套的加工工藝優(yōu)化、容易控制和可得到較好的工藝加工尺寸；⑸優(yōu)化了普通模具和成纜絞合節(jié)距的設(shè)計和選取，完全保證了光單元在受控范圍；⑹對光單元采用了芳綸鎧裝，提高了光單元的機械強度。
文檔編號H01B13/24GK102222550SQ20111017234
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者任正三, 張靜, 羅福安 申請人:航天電工技術(shù)有限公司