專利名稱：鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電力傳輸?shù)闹悄軓?fù)合電力電纜及其制造方法，尤其涉及一種鋁合金鎧裝平行排布的智能復(fù)合電力電纜及其制造方法，具體適用于變頻電源的牽引電機(jī)的電力傳輸。
背景技術(shù)：
目前，城市電力傳輸還存在著較多使用架空電線的情況。隨著城市建設(shè)的現(xiàn)代化程度的提高，要求架空電線落地的市場需求也有所擴(kuò)大，因此選擇何種電纜便成為迫切的技術(shù)問題。如果通過挖掘電纜溝來布置電纜，則增加了許多建設(shè)投資。而且一旦電纜發(fā)生故障需要維修，會有多次占用周邊空地而影響城市環(huán)境的情況發(fā)生。如圖1所示，已有的金屬鎧裝的電力電纜大多是單芯或多芯扭絞，采用鎧裝金屬帶9 (例如鋼帶、鋁合金帶、不銹鋼帶等)進(jìn)行繞包，或金屬氬弧焊管材鎧裝，并在金屬鎧裝外擠PVC護(hù)套10。也有一些電力電纜產(chǎn)品設(shè)置了外層金屬絲作為電阻檢測的實施功能件， 但電纜的工作溫度無法實時監(jiān)測。還有一些防火聚乙烯絕緣電纜，所滿足的使用條件中不具備可以直接埋入地面土層中。而多芯電力電纜則存在著扭絞破壞絕緣層的問題，也無法控制電纜的電容值。利用金屬帶9 (鋼帶、不銹鋼帶、鋁合金帶等)鎧裝的電纜存在著金屬腐蝕而造成使用壽命縮短的問題，因此不得不在金屬鎧裝層外擠PVC護(hù)套10加以保護(hù)，這樣就增加了電纜的制造成本。至于氬弧焊形成的金屬管材鎧裝電纜也存在著無法密封的問題，其使用壽命幾乎與金屬帶鎧裝電纜相同，所以也采用了在外層擠PVC護(hù)套10的結(jié)構(gòu)，同樣成本較高。為了智能化實時監(jiān)測電纜的工作溫度，歐洲、日本、韓國與美洲一些電力電纜傳輸線上采用外敷熱敏光纖的方法，但在使用中會出現(xiàn)光纖極易損壞的情況，造成線路維護(hù)費(fèi)用的增加。如中國專利CN200410035010. 5公開了一種光纖復(fù)合電力電纜，將光纖繞包在導(dǎo)體的絕緣層外。這樣的結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致極易損壞光纖，所以不得不在繞包的光纖外再擠護(hù)套，由此增加了電纜的制造成本，以及致使工藝流程復(fù)雜化。當(dāng)前，在城市軌道交通車輛上使用的變頻調(diào)速電機(jī)的電力傳輸系統(tǒng)選擇的是單根電力電纜平行安裝，以控制電纜的電容值，因此造成了電力電纜布置空間的增加，同時也使得固定卡具和保護(hù)外殼的重量增加，進(jìn)而增加了列車的重量。而對于磁浮交通系統(tǒng)所選擇的沿線軌道長定子的饋電電纜的敷設(shè)方式則極為特殊，因為饋電電纜的電容值控制將直接影響同步直線電機(jī)的牽引效率和動力，也會影響電機(jī)的控制系統(tǒng)。因此結(jié)合考慮上述因素，如圖2所示，在目前高速磁浮交通系統(tǒng)中的沿線長定子的饋電電纜采用的是三根電力電纜平行捆扎的敷設(shè)方式，是較為合適的選擇。但是，在磁浮沿線幾十公里，甚至是上千公里所敷設(shè)的電力電纜，都是利用尼龍捆扎帶8捆扎成具有三角截面形狀的饋電電纜，從而造成大量耗費(fèi)人力和物力資源的情況。因此，如何在饋電電纜的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)以解決上述技術(shù)問題，并且同時考慮到同步變速電機(jī)的牽引饋電問題，成為高速磁浮交通系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵，甚至也是軌道交通系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵所在。
綜上所述，在該技術(shù)領(lǐng)域所涉及的技術(shù)問題是1.如何選擇合適的電力電纜結(jié)構(gòu)，滿足可以直接埋入地表層內(nèi)，并且不需要電纜溝或電纜管道；2.由此涉及到如何智能化實時監(jiān)測電纜的工作狀態(tài)，準(zhǔn)確檢測電纜故障點(diǎn)；3.如何控制變頻電力傳輸中的電力電纜電容；4.如何減輕電力電纜的重量，適當(dāng)降低制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜及其制造方法， 所述智能復(fù)合電力電纜可實時監(jiān)測其工作溫度；可直接埋入地表土壤中，并且防水、防蟻、 防鼠以及耐腐蝕；可抑制渦流損失，降低周圍的電場強(qiáng)度，減小電磁輻射及電化學(xué)腐蝕，滿足電力傳輸?shù)陌踩\(yùn)行電氣條件；應(yīng)用范圍廣。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜，其包含三根電力電纜，呈三角形截面相互平行排布，且兩兩之間的最外層絕緣表面相切接觸；熱敏光纖電纜，設(shè)置在所述三根電力電纜排布形成的幾何空間中心，且與所述電力電纜平行設(shè)置；鋁合金鎧裝護(hù)套管，封閉套設(shè)在所述三根電力電纜的外部，呈波紋管。所述的單根電力電纜包含導(dǎo)電體；設(shè)置在所述導(dǎo)電體外部的內(nèi)絕緣層；繞包在所述內(nèi)絕緣層外部的金屬屏蔽層；包覆在所述金屬屏蔽層外部的半導(dǎo)體絕緣層；以及設(shè)置在所述半導(dǎo)體絕緣層外部的外絕緣保護(hù)層。 所述的導(dǎo)電體由多芯純鋁線扭絞形成。所述的內(nèi)絕緣層和外絕緣保護(hù)層均為交聯(lián)聚乙烯層。本發(fā)明所述的鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜，可用于智能化實時監(jiān)測復(fù)合電力電纜的工作溫度；可直接埋入地表土壤中，并且防水、防蟻、防鼠以及耐腐蝕；可抑制渦流損失，降低周圍的電場強(qiáng)度，減小電磁輻射及電化學(xué)腐蝕，滿足電力傳輸?shù)陌踩\(yùn)行電氣條件；可廣泛應(yīng)用在高速磁浮交通系統(tǒng)的沿線長定子饋電系統(tǒng)、軌道交通車輛的車載電網(wǎng)、電力傳輸系統(tǒng)及交變頻率電源要求電容指標(biāo)較高的電機(jī)牽引系統(tǒng)的電力傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明還提供一種鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜的制造方法，其包含以下步驟步驟1、將制得的三根合格的成品電力電纜，以及一根合格的成品熱敏光纖電纜， 分別通過各自放線盤送入帶有導(dǎo)向模具的摩擦擠壓機(jī)；步驟2、通過導(dǎo)向模具排布空間位置，使三根電力電纜呈三角形截面相互平行排布、且兩兩之間的最外層絕緣表面相切接觸， 使熱敏光纖電纜位于由三根電力電纜排布形成的幾何空間中心內(nèi)；步驟3、利用摩擦擠壓機(jī)連續(xù)生產(chǎn)密封的鋁合金管，并封閉包覆在已平行排布好空間位置的三根電力電纜的外部；步驟4、對包覆了鋁合金管的智能復(fù)合電力電纜進(jìn)行快速冷卻；步驟5、冷卻后的智能復(fù)合電力電纜連續(xù)經(jīng)過波紋成型模具，將所述最外層的鋁合金管制成波紋管；步驟6、利用收線盤卷繞收盤。所述的步驟3具體為摩擦擠壓機(jī)具有兩個旋轉(zhuǎn)摩擦輪，將鋁合金桿在腔內(nèi)摩擦擠壓成半固融狀態(tài)，通過擠壓模具連續(xù)擠出并形成0. 2 1. 5mm厚的密封的鋁合金管，并封閉包覆在已平行排布好空間位置的三根電力電纜的外部。所述的步驟4具體為將包覆了鋁合金管的智能復(fù)合電力電纜連續(xù)送入冷卻水槽進(jìn)行快速冷卻。所述的步驟5中，采用按節(jié)距旋轉(zhuǎn)的滾壓成型模具頭作為波紋成型模具。
本發(fā)明提出的鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜的生產(chǎn)制造方法，具體工序上采用先進(jìn)的生產(chǎn)手段，有效簡化電力電纜的制作過程。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用金屬鎧裝的電力電纜的結(jié)構(gòu)示意圖2為現(xiàn)有技術(shù)中高速磁浮交通系統(tǒng)沿線長定子饋電電纜的安裝示意圖； 圖3為本發(fā)明中鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明中鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜的截面示意圖； 圖5為本發(fā)明中鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜的制造方法示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合圖3 圖5，詳細(xì)說明本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例。如圖3和圖4所示，本發(fā)明所述的鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜包含 呈三角形截面相互平行排布、且兩兩之間的最外層絕緣表面相切接觸的三根電力電纜101 ； 設(shè)置在所述三根電力電纜101排布形成的幾何空間中心16、且與所述電力電纜101平行設(shè)置的熱敏光纖電纜6 ；封閉套設(shè)在所述三根電力電纜101外部的鋁合金鎧裝護(hù)套管7。其中，所述的鋁合金鎧裝護(hù)套管7為由波紋成型模具制成的波紋管，在其外部無需任何塑料護(hù)套層。所述的單根電力電纜101包含由多芯純鋁線扭絞形成的導(dǎo)電體1，適用于交流或變頻電源的傳輸；設(shè)置在所述導(dǎo)電體1外部的內(nèi)絕緣層2，該內(nèi)絕緣層2是交聯(lián)聚乙烯層； 繞包在所述內(nèi)絕緣層2外部的金屬屏蔽層3，用于變頻電源傳輸時對外的電磁輻射屏蔽，也同時作為電力電纜接地和故障點(diǎn)的診斷導(dǎo)體；包覆在所述金屬屏蔽層3外部的半導(dǎo)體絕緣層4，作為沿電力電纜長度的電阻值控制層，也可以適當(dāng)降低由電力傳輸帶來的渦流損耗； 以及設(shè)置在所述半導(dǎo)體絕緣層4外部的外絕緣保護(hù)層5，該外絕緣保護(hù)層5是交聯(lián)聚乙烯層。本發(fā)明所提出的上述電力電纜101的結(jié)構(gòu)不同于背景技術(shù)中所提到的中國專利 CN200410043309.5公開的磁浮交通系統(tǒng)的長定子電纜。
背景技術(shù)：
中的長定子電纜主要作用是變頻電源的傳輸和勵磁，其結(jié)構(gòu)為在導(dǎo)電體外包覆了金屬屏蔽層，隨后包覆絕緣層，并在絕緣層外又繞包金屬屏蔽層，最外層是半導(dǎo)體絕緣層。采用這樣的長定子電纜結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)勵磁和減小渦流阻尼的能量損耗。但本發(fā)明所提出的電力電纜101的結(jié)構(gòu)不僅具備能夠降低渦流損耗的基本技術(shù)， 并且進(jìn)一步簡化了電力電纜101的金屬屏蔽結(jié)構(gòu)(僅設(shè)置一層金屬屏蔽層3)；另外，為了實現(xiàn)整體智能復(fù)合電力電纜的鋁合金鎧裝護(hù)套管7 (外層金屬結(jié)構(gòu))的安全使用條件，在單根電力電纜101的最外層添加設(shè)置了外絕緣保護(hù)層5——交聯(lián)聚乙烯層，是適用于城市電網(wǎng)改造的電力電纜產(chǎn)品。本發(fā)明所述的鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜，具有以下有益效果1.由于在三根電力電纜排布形成的幾何空間中心布置了熱敏光纖電纜，可用于智能化實時監(jiān)測復(fù)合電力電纜的工作溫度。2.所述智能復(fù)合電力電纜的最外層由無縫鋁合金鎧裝波紋護(hù)套管密封封閉，因此該智能復(fù)合電力電纜滿足可直接埋入地表土壤中的技術(shù)要求，并且具備防水、防蟻、防鼠以及耐腐蝕的作用。3.所述智能復(fù)合電力電纜達(dá)到以鋁代銅的技術(shù)效果，其結(jié)構(gòu)設(shè)計與電磁兼容、電磁輻射保護(hù)的技術(shù)要求相關(guān)，完全能將對環(huán)境的影響降低至最小程度(技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)接受的指標(biāo))，可以抑制渦流損失，降低智能復(fù)合電力電纜周圍的電場強(qiáng)度，從而減小電磁輻射及電化學(xué)腐蝕，滿足電力傳輸?shù)陌踩\(yùn)行電氣條件，這對于改善城市電網(wǎng)起到了關(guān)鍵效果。4.所述智能復(fù)合電力電纜可以應(yīng)用在高速磁浮交通系統(tǒng)的沿線長定子饋電系統(tǒng)、軌道交通車輛的車載電網(wǎng)、電力傳輸系統(tǒng)及交變頻率電源要求電容指標(biāo)較高的電機(jī)牽引系統(tǒng)的電力傳輸系統(tǒng)，應(yīng)用范圍甚廣。進(jìn)一步，如圖5所示，詳細(xì)介紹本發(fā)明所述的鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜的制造方法，其關(guān)鍵在于鋁合金鎧裝步驟。步驟1，制得3根檢驗合格的單根成品電力電纜101，以及制得1根檢驗合格的成品熱敏光纖電纜6 ；將該3根電力電纜101與1根熱敏光纖電纜6分別通過各自的放線盤 11放線，送入帶有導(dǎo)向模具的摩擦擠壓機(jī)12。步驟2，在導(dǎo)向模具的輔助下，3根電力電纜101呈三角形截面相互平行排布、且兩兩之間的最外層絕緣表面相切接觸，而所述熱敏光纖電纜6則位于由三根電力電纜101排布形成的幾何空間中心16內(nèi)，無需扭絞。步驟3，摩擦擠壓機(jī)12具有兩個旋轉(zhuǎn)摩擦輪，將通過連鑄連軋生產(chǎn)線制造的鋁合金桿，在腔內(nèi)摩擦擠壓成半固融狀態(tài)，通過擠壓模具連續(xù)擠出并形成0. 2 1. 5mm厚的密封的鋁合金管，并封閉包覆在步驟2中已經(jīng)平行排布好空間位置的三根電力電纜101的外部， 初步形成智能復(fù)合電力電纜。這一步驟中利用摩擦擠壓機(jī)12連續(xù)生產(chǎn)鋁合金鎧裝管是本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)之一。所述被摩擦擠壓成半固融狀態(tài)的鋁合金已經(jīng)達(dá)到了近600°C的溫度，而在通過擠壓模具成型后，其溫度可降低至250° C左右，但仍然較高。步驟4，將包覆了鋁合金管的智能復(fù)合電力電纜連續(xù)送入冷卻水槽13進(jìn)行快速冷卻，從而使得鋁合金管的溫度迅速降低，以保護(hù)電力電纜101的外絕緣層5。步驟5，冷卻后的智能復(fù)合電力電纜連續(xù)經(jīng)過波紋成型模具14，將所述最外層的鋁合金管制成波紋管，從而作為智能復(fù)合電力電纜最外層的鋁合金鎧裝護(hù)套管7。本實施例中，可以采用按所要求的節(jié)距旋轉(zhuǎn)的滾壓成型模具頭作為波紋成型模具。步驟6，最后收線盤15將成品的智能復(fù)合電力電纜卷繞成包裝好的交貨狀態(tài)的成盤電纜。本發(fā)明提出的鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜的生產(chǎn)制造方法，具體工序上采用先進(jìn)的生產(chǎn)手段，有效簡化電力電纜的制作過程。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜，其特征在于，包含三根電力電纜(101 )，呈三角形截面相互平行排布，且兩兩之間的最外層絕緣表面相切接觸；熱敏光纖電纜(6)，設(shè)置在所述三根電力電纜(101)排布形成的幾何空間中心(16)，且與所述電力電纜(101)平行設(shè)置；鋁合金鎧裝護(hù)套管(7)，封閉套設(shè)在所述三根電力電纜(101)的外部，呈波紋管。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜，其特征在于，所述的單根電力電纜(101)包含導(dǎo)電體(1);設(shè)置在所述導(dǎo)電體(1)外部的內(nèi)絕緣層(2);繞包在所述內(nèi)絕緣層(2)外部的金屬屏蔽層(3);包覆在所述金屬屏蔽層(3)外部的半導(dǎo)體絕緣層 (4)；以及設(shè)置在所述半導(dǎo)體絕緣層(4)外部的外絕緣保護(hù)層(5)。
3.如權(quán)利要求2所述的鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜，其特征在于，所述的導(dǎo)電體(1)由多芯純鋁線扭絞形成。
4.如權(quán)利要求2所述的鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜，其特征在于，所述的內(nèi)絕緣層(2 )和外絕緣保護(hù)層(5 )均為交聯(lián)聚乙烯層。
5.一種鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜的制造方法，其特征在于，包含以下步驟步驟1、將制得的三根合格的成品電力電纜(101)，以及一根合格的成品熱敏光纖電纜 (6)，分別通過各自放線盤(11)送入帶有導(dǎo)向模具的摩擦擠壓機(jī)(12)；步驟2、通過導(dǎo)向模具排布空間位置，使三根電力電纜(101)呈三角形截面相互平行排布、且兩兩之間的最外層絕緣表面相切接觸，使熱敏光纖電纜(6)位于由三根電力電纜 (101)排布形成的幾何空間中心(16)內(nèi)；步驟3、利用摩擦擠壓機(jī)(12)連續(xù)生產(chǎn)密封的鋁合金管，并封閉包覆在已平行排布好空間位置的三根電力電纜(101)的外部；步驟4、對包覆了鋁合金管的智能復(fù)合電力電纜進(jìn)行快速冷卻；步驟5、冷卻后的智能復(fù)合電力電纜連續(xù)經(jīng)過波紋成型模具(14)，將所述最外層的鋁合金管制成波紋管；步驟6、利用收線盤(15)卷繞收盤。
6.如權(quán)利要求5所述的鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜的制造方法，其特征在于，所述的步驟3具體為摩擦擠壓機(jī)(12)具有兩個旋轉(zhuǎn)摩擦輪，將鋁合金桿在腔內(nèi)摩擦擠壓成半固融狀態(tài)，通過擠壓模具連續(xù)擠出并形成0. 2 1. 5mm厚的密封的鋁合金管，并封閉包覆在已平行排布好空間位置的三根電力電纜(101)的外部。
7.如權(quán)利要求6所述的鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜的制造方法，其特征在于，所述的步驟4具體為將包覆了鋁合金管的智能復(fù)合電力電纜連續(xù)送入冷卻水槽(13) 進(jìn)行快速冷卻。
8.如權(quán)利要求2所述的鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜的制造方法，其特征在于，所述的步驟5中，采用按節(jié)距旋轉(zhuǎn)的滾壓成型模具頭作為波紋成型模具(14)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜，包含三根電力電纜，呈三角形截面相互平行排布；熱敏光纖電纜，設(shè)置在所述三根電力電纜排布形成的幾何空間中心，且與所述電力電纜平行設(shè)置；鋁合金鎧裝護(hù)套管，封閉套設(shè)在所述三根電力電纜的外部，呈波紋管。本發(fā)明還公開了上述鋁合金鎧裝平行排布智能復(fù)合電力電纜的制造方法，簡單易實施。本發(fā)明的智能復(fù)合電力電纜可智能化實時監(jiān)測其工作溫度；可直接埋入地表土壤中，并且防水、防蟻、防鼠以及耐腐蝕；可抑制渦流損失，降低周圍的電場強(qiáng)度，減小電磁輻射及電化學(xué)腐蝕，滿足電力傳輸?shù)陌踩\(yùn)行電氣條件；應(yīng)用范圍廣。
文檔編號H01B13/00GK102394138SQ201110353870
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者何大海, 凌璐, 莫凡 申請人:何大海, 凌璐, 莫凡