本發(fā)明涉及一種導(dǎo)線，特別涉及一種仿生抗沖蝕架空導(dǎo)線。

背景技術(shù)：

架空導(dǎo)線是電力輸送的重要器材，目前西北電網(wǎng)750kv輸電線路穿越戈壁沙漠，由于其所穿越地區(qū)經(jīng)常受到沙塵暴的襲擊，線路易受到風(fēng)沙的侵蝕，即造成沖蝕磨損。沖蝕磨損使導(dǎo)線表面狀態(tài)急劇改變，降低導(dǎo)線的疲勞強(qiáng)度，增加導(dǎo)線斷股的幾率，加快導(dǎo)線腐蝕的速度，導(dǎo)致導(dǎo)線達(dá)不到設(shè)計(jì)服役期限。同時(shí)，由于表面粗糙度的增大，導(dǎo)致導(dǎo)線表面尖端凸起和金屬微刺數(shù)量大大增加，在導(dǎo)線工作過程中，這些尖端凸起和金屬微刺會(huì)產(chǎn)生尖端放電的電暈現(xiàn)象，造成導(dǎo)線周圍電場(chǎng)強(qiáng)度增大，甚至威脅到維護(hù)線路人員的人身安全，并且還降低了架空導(dǎo)線輸電效率，造成了電力能源的浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)的巨大損失。因此研究風(fēng)沙環(huán)境下的導(dǎo)線抗沖蝕磨損對(duì)提高導(dǎo)線疲勞壽命具有一定理論價(jià)值和應(yīng)用前景，同時(shí)為沙漠周邊導(dǎo)線架設(shè)和導(dǎo)線防磨提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)和理論體系。但是由于沙漠條件嚴(yán)酷性和導(dǎo)線現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的局限性和困難度，許多學(xué)者只能自制試驗(yàn)裝置在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)課題的研究，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)風(fēng)沙沖蝕導(dǎo)線機(jī)理尚不明確，因此解決架空導(dǎo)線的沖蝕問題迫在眉睫。

隨著仿生學(xué)研究的不斷深入，許多科學(xué)與技術(shù)難題都可以從生物界獲得靈感。沙漠蝎子生活在惡劣的沙漠地區(qū),常常受到風(fēng)沙的沖蝕。它們?yōu)榱诉m應(yīng)生存在自然選擇的條件下背板上進(jìn)化出特殊的v型槽、凸包結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)能夠改變體表的邊界層流場(chǎng)的流動(dòng)狀態(tài)，減小固體顆粒撞擊體表的次數(shù)，并且固體顆粒在v型槽內(nèi)部、相鄰?fù)拱g的界面處形成的空氣墊的作用下撞擊體表的速度大大降低，進(jìn)而使得蝎子具有很強(qiáng)的抗沖蝕性能。因此，v型槽、凸包結(jié)構(gòu)在仿生抗沖蝕方面為人類提供了天然的生物藍(lán)本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種仿生抗沖蝕架空導(dǎo)線。本發(fā)明是基于沙漠蝎子優(yōu)異抗沖蝕體表結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出v型槽、凸包結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在不同粒徑的固體顆粒的高速?zèng)_擊下，能夠改變材料表面的氣/固兩相流的流動(dòng)狀態(tài)及減小固體顆粒的沖擊速度，從而可以降低導(dǎo)線在沖蝕過程中的沖蝕率，提高其抗沖蝕性能。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是來自沙漠蝎子背板表面的v型槽、凸包結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

導(dǎo)線是由導(dǎo)體、內(nèi)屏蔽材料和絕緣材料組成，本發(fā)明是在導(dǎo)線的絕緣材料外表面的縱長(zhǎng)方向上設(shè)置有仿生v型槽結(jié)構(gòu)和仿生凸包結(jié)構(gòu)，仿生v型槽結(jié)構(gòu)在絕緣材料上圓周分布；相鄰仿生v型槽結(jié)構(gòu)之間的凸棱上分布仿生凸包結(jié)構(gòu)。

仿生v型槽結(jié)構(gòu)的截面為等邊三角形，仿生v型槽結(jié)構(gòu)的邊長(zhǎng)為1.5mm，溝槽兩邊緣間距為1.5mm；仿生凸包結(jié)構(gòu)的截面為半圓形，仿生凸包結(jié)構(gòu)半徑r為1mm。

本發(fā)明能夠應(yīng)用于易受沖蝕磨損的惡劣環(huán)境中，以提高其抗沖蝕性能，從而減少漏電事故并延長(zhǎng)其使用壽命。

仿生v型槽結(jié)構(gòu)和仿生凸包結(jié)構(gòu)的存在能夠改變導(dǎo)線絕緣材料外表面的氣/固兩相流的流動(dòng)狀態(tài)，減小固體顆粒撞擊絕緣材料表面的次數(shù)，并且由于仿生v型槽結(jié)構(gòu)內(nèi)部、相鄰仿生凸包結(jié)構(gòu)之間的界面處的空氣墊的作用，減小固體粒子碰撞速度進(jìn)而降低固體粒子撞擊導(dǎo)線表面的動(dòng)能從而使得導(dǎo)線在不同粒徑固體顆粒的沖蝕下沖蝕率降低。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明不用在導(dǎo)線的絕緣材料表面進(jìn)行涂層，只是在材料表面設(shè)置仿生v型槽結(jié)構(gòu)和仿生凸包結(jié)構(gòu)就可以提高導(dǎo)線的抗沖蝕性能，具有制造工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)難度小，耗時(shí)少，成本低的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的截面圖。

圖2是本發(fā)明的立體示意圖。

圖3是本發(fā)明的局部放大示意圖。

圖4是本發(fā)明的仿生凸包結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示，在本實(shí)施例中，導(dǎo)線是由導(dǎo)體3、內(nèi)屏蔽材料2和絕緣材料1組成，本發(fā)明是在導(dǎo)線的絕緣材料1外表面的縱長(zhǎng)方向上設(shè)置有仿生v型槽結(jié)構(gòu)4和仿生凸包結(jié)構(gòu)5，仿生v型槽結(jié)構(gòu)4在絕緣材料1上圓周分布；相鄰仿生v型槽結(jié)構(gòu)4之間的凸棱上分布仿生凸包結(jié)構(gòu)5。

仿生v型槽結(jié)構(gòu)4的截面為等邊三角形，仿生v型槽結(jié)構(gòu)4的邊長(zhǎng)為1.5mm，溝槽兩邊緣間距為1.5mm；仿生凸包結(jié)構(gòu)5的截面為半圓形，仿生凸包結(jié)構(gòu)5半徑r為1mm。

在本實(shí)施例中，以10kv、50hz的電纜外徑d為14mm的jklyj-10型號(hào)架空導(dǎo)線為例，具體的工藝流程如下：導(dǎo)體3部分是鋁或鋁合金時(shí)，在常溫下，利用拉絲機(jī)通過一道或數(shù)道拉伸模具的?？?，使其截面減小、長(zhǎng)度增加、強(qiáng)度提高。鋁單絲在通過退火工序處理到一定的溫度下，以再結(jié)晶的方式來提高單絲的韌性、降低單絲的強(qiáng)度，以符合架空導(dǎo)線對(duì)導(dǎo)電線芯的要求。為了提高架空導(dǎo)線的柔軟度，以便于敷設(shè)安裝，導(dǎo)電線芯采取多根單絲絞合而成，為了減少導(dǎo)線的占用面積、縮小電纜的幾何尺寸，在絞合導(dǎo)體的同時(shí)采用緊壓形式，使普通圓形變?yōu)榫o壓的圓形，使得導(dǎo)體3外徑d為3.8mm。為了保護(hù)導(dǎo)電線芯，根據(jù)對(duì)架空導(dǎo)線不同的性能要求，采用專用的設(shè)備在導(dǎo)體的外面連續(xù)擠壓，將內(nèi)屏蔽層材料2包覆在導(dǎo)體3上，內(nèi)屏蔽層材料2的厚度e為0.7mm。然后利用內(nèi)表面上設(shè)置有仿生v型槽結(jié)構(gòu)4和仿生凸包結(jié)構(gòu)5的擠塑機(jī)包覆架空導(dǎo)線的絕緣層，絕緣層的厚度f為3.4mm，仿生v型槽結(jié)構(gòu)4長(zhǎng)度g設(shè)定為1.5mm，個(gè)數(shù)設(shè)定為30，仿生凸包結(jié)構(gòu)5的半徑r設(shè)定為1mm，縱向分布時(shí)相鄰仿生凸包結(jié)構(gòu)5之間的間距h設(shè)定為2mm，沿導(dǎo)線圓周及縱向均勻分布。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種仿生抗沖蝕架空導(dǎo)線，是在導(dǎo)線的絕緣材料外表面的縱長(zhǎng)方向上設(shè)置有仿生V型槽結(jié)構(gòu)和仿生凸包結(jié)構(gòu)，仿生V型槽結(jié)構(gòu)在絕緣材料上圓周分布；相鄰仿生V型槽結(jié)構(gòu)之間的凸棱上分布仿生凸包結(jié)構(gòu)。仿生V型槽結(jié)構(gòu)的截面為等邊三角形，仿生凸包結(jié)構(gòu)的截面為半圓形。在材料表面設(shè)置仿生V型槽結(jié)構(gòu)和仿生凸包結(jié)構(gòu)，能夠改變導(dǎo)線絕緣材料外表面的氣/固兩相流的流動(dòng)狀態(tài)，減小固體顆粒撞擊絕緣材料表面的次數(shù)，并且由于仿生V型槽結(jié)構(gòu)內(nèi)部、相鄰仿生凸包結(jié)構(gòu)之間的界面處的空氣墊的作用，減小固體粒子碰撞速度進(jìn)而降低固體粒子撞擊導(dǎo)線表面的動(dòng)能從而使得導(dǎo)線在不同粒徑固體顆粒的沖蝕下沖蝕率降低，提高了導(dǎo)線的抗沖蝕性能。

技術(shù)研發(fā)人員：張俊秋;陳文娜;陳思琪;朱斌;韓志武;牛士超;陳道兵;宋洪烈;王可軍;劉林鵬;張卡;王慧遠(yuǎn)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.05
技術(shù)公布日：2017.09.12