一種新型碳纖維復合芯軟鋁架空導線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種架空導線的結(jié)構(gòu)，尤其是一種新型碳纖維復合芯軟鋁架空導線，屬于線纜技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維復合導線是一種全新結(jié)構(gòu)的節(jié)能型增容導線，與常規(guī)導線相比，具有重量輕、抗拉強度大、耐熱性能好、熱膨脹系數(shù)小、高溫弧垂小、導電率高、線損低、載流量大、耐腐蝕性能好、不易覆冰等一系列優(yōu)點，綜合解決了架空輸電領(lǐng)域存在的各項技術(shù)瓶頸，代表了未來架空導線的技術(shù)發(fā)展趨勢，有助于構(gòu)造安全、環(huán)保、高效節(jié)約型輸電網(wǎng)絡(luò)，可廣泛用于老線路和電站母線增容改造、新線路建設(shè)，并可用于大跨越、大落差、重冰區(qū)、高污染等特殊氣候和地理場合的線路。
[0003]應用在新建線路中，可提高線路的單位輸送容量，確保電網(wǎng)的堅強性，長遠經(jīng)濟性更好。應用在電網(wǎng)輸電線路的改造和增容項目中，能夠利用現(xiàn)有桿塔等設(shè)施，既成倍地大幅度提高傳輸容量，同時又可以節(jié)省通道資源，減少土地占用面積，節(jié)約投資，而且線路停電時間短、停電損失小。應用在大跨越線路中，可以大幅降低跨越塔的高度，從而有效減少桿塔和基礎(chǔ)的材料用量，達到降低工程造價的目的。
[0004]但該導線由于在大跨度、長距離、氣候環(huán)境惡劣的條件下或改造老城區(qū)、傳輸電力，因此該導線除了必須具有普通ACSR (鋼芯鋁鉸線)所具備的強度、載流量，還同時要考慮在大跨度地區(qū)使用時會受到一定的重力、冰雪覆蓋的影響，而傳統(tǒng)的ACSR具有一定的機械強度，但長期惡劣環(huán)境條件下滿足不了電纜在使用時需要承受的外力的作用。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，開發(fā)出一種重量輕、抗拉強度大、耐熱性能好、熱膨脹系數(shù)小、導電率高、線損低、載流量大、耐腐蝕性能好的新型碳纖維復合芯軟鋁架空導線。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種新型碳纖維復合芯軟鋁架空導線，其特征是，包括碳纖維復合芯、絞合在碳纖維復合芯外層的軟鋁型線，所述碳纖維復合芯的外表面設(shè)有玻璃纖維絕緣層。
[0007]所述碳纖維復合芯由單向排布的碳纖維結(jié)合環(huán)氧樹脂系膠結(jié)劑制成。
[0008]所述碳纖維復合芯的密度不大于2.0g/dm3。
[0009]所述軟鋁型線為全退火軟鋁型線，其橫截面為梯形。
[0010]所述全退火軟鋁型線上涂有一層油膜。
[0011]在材料的選擇上，由于本實用新型與傳統(tǒng)的ACSR適用場合無異，即架空電力傳輸，但各方面性能均要高于傳統(tǒng)的ACSR，如大跨度，重冰雪地區(qū)，對導線的機械性能要求較高，因此該導線需要具備高強度、低弧垂、重量輕等性能。而另一方面導線長期戶外架空大容量輸電，會接觸日光、酸堿性等物體，因此該導線還必須具有高導電性、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)小等性能。本實用新型從導線材料自主研發(fā)和生產(chǎn)入手，研制綜合性能優(yōu)異的高強度碳纖維復合芯軟鋁架空導線。
[0012]制備本實用新型的關(guān)鍵技術(shù):
[0013]1、碳纖維復合芯采用拉擠成型工藝，碳纖維呈單向排布，其體積含量可以控制在60%以上，從而可以充分發(fā)揮碳纖維抗拉強度高的優(yōu)點，為碳纖維復合芯高抗拉強度提供了保證，其抗拉強度約為高強度鋼絲的1.5倍；
[0014]2、由于采用了新型的增韌環(huán)氧樹脂體系，其固化物玻璃化溫度(Tg)可以達200°C以上，從而保證碳纖維復合芯能夠長期在較高的溫度下安全運行；
[0015]3、采用玻璃纖維復合技術(shù)，配合碳纖維絲，使材料同時滿足高強度、耐腐蝕、低弧垂等特性，且玻璃纖維作為絕緣層，不存在電位差，不會產(chǎn)生磁滯損耗、渦流損耗和電化學腐蝕，降低了導線電能損耗，提高了使用壽命。
[0016]4、采用連續(xù)擠鋁機連續(xù)多頭擠出工藝生產(chǎn)型線，可以得到組織致密、全軟退火狀態(tài)、機械性能均勻一致、外表光潔、高導電率的高品質(zhì)軟鋁型線。該種方法生產(chǎn)軟鋁型線主要障礙是生產(chǎn)效率低、對鋁桿質(zhì)量要求高。在解決鋁桿質(zhì)量問題后，為了實現(xiàn)目標產(chǎn)量，重點研究了擠出壓縮比、擠出溫度范圍、擠出速度與共擠根數(shù)的關(guān)系，通過反復驗證，證明了模腔溫度和鋁的流道是主要因素，采取了獨特的內(nèi)冷卻道后，產(chǎn)量和質(zhì)量都得到穩(wěn)定。
[0017]5、在導線的結(jié)構(gòu)設(shè)計時充分考慮型線絞合前后的尺寸空間變換，保證型線尺寸的加工精度，并在絞合過程調(diào)節(jié)放線張力以及選擇最佳的并線模與分線板之間的距離；其次，為了提高導線的表面質(zhì)量，加大過線嘴、導線輪的尺寸，并在軟鋁型線上均勻涂上一層油膜，在牽引等與軟鋁線直接接觸的部件和部位，采用棉布包扎；第三，為保證鋁線表面在絞線過程中不受損傷，并保證外徑的一致性，壓線模內(nèi)層使用硬質(zhì)木模，外層使用金剛涂層的硬質(zhì)合金模，既保證了不損傷鋁線，表面質(zhì)量，又不易磨損；第四，防止軟鋁型線在高速絞合過程中翻身，設(shè)計了型線提前定向裝置，配合專用的并線模具，實現(xiàn)了高速絞合。
[0018]本實用新型首次采用全退火態(tài)軟鋁型單線(全退火軟鋁型線)絞合，并結(jié)合改良環(huán)氧樹脂系膠結(jié)劑和高強度碳纖維、玻璃纖維復合技術(shù)，保證碳纖維復合芯棒具備良好強度的同時，兼具高絕緣性，以減少輸電時電量的損耗和渦流損耗，呈現(xiàn)出更小的交流電阻。而該導線的特殊結(jié)構(gòu)是型線絞合，一方面軟鋁型線絞合相比普通圓鋁線絞合具有一定的截面增加量，提高導電能力的作用，另一方面碳纖維復合芯棒又滿足了鍍鋅鋼線機械性能，又不會發(fā)生電磁損耗，大大提高了載流能力，低弧垂特性又提升了塔桿之間的距離，杜絕了資源浪費的同時，提高了表面粗造系數(shù)，從而提高了導線的電暈起始電壓，減少了電暈損失。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中:1碳纖維復合芯、2軟鋁型線。
【具體實施方式】
[0021 ] 一種新型碳纖維復合芯軟鋁架空導線，包括碳纖維復合芯1、絞合在碳纖維復合芯外層的軟鋁型線2。
[0022]碳纖維復合芯的外表面設(shè)有玻璃纖維絕緣層(絕緣層置于碳纖維復合芯與軟鋁型線之間)，碳纖維復合芯由單向排布的碳纖維結(jié)合改良環(huán)氧樹脂系膠結(jié)劑制成，碳纖維復合芯的密度不大于2.0g/dm3。
[0023]軟鋁型線為全退火軟鋁型線，其橫截面為梯形，軟鋁型線上涂有一層油膜。
[0024]本實用新型的主要特點有:
[0025]1、強度大
[0026]ACCC導線(本實用新型)的抗拉強度是I級鍍鋅鋼絲抗拉強度的1.7倍，是3級高強度鍍鋅鋼絲的1.5倍，是5級特高強度鍍鋅鋼絲的1.25倍；試驗證明其破斷力比常規(guī)的ACSR提高了 30%，抗拉強度明顯提高，允許增加塔、桿之間的跨距，因而降低工程成本。
[0027]2、高電導率、允許運行溫度高
[0028]由于本實用新型不存在鋼絲材料引起的磁損和熱效應，而且輸送電力相同的條件下，具有更低的運行溫度，可以減少輸電線損6%左右。另外，相同直徑時ACCC導線的鋁材截面積為常規(guī)ACSR的1.29倍，因此可以提高載流量29%。在180°C條件下運行，其載流量理論上為普通ACSR的2倍左右，ACCC導線的短時容許溫度甚至可以達到200°C。因其具有較強的耐熱特性，可以減少冰雪的覆蓋，在重冰雪地區(qū)，在不改變輸送容量的情況下，采用ACCC導線傳輸電力更為安全。
[0029]3、線膨脹系數(shù)小、弧垂低
[0030]在高溫情況下，ACCC導線的弧垂不到常規(guī)ACSR的1/10，能有效減少架空走廊的絕緣空間，提高導線運行的安全性和可靠性。在相同的跨距下可縮短到導線的長度，節(jié)省導線。因弧垂低，可以采用較矮的鐵塔實現(xiàn)新建的大跨度以及普通的線路工程，并可有效的減小風偏，在特殊氣候條件下保證輸送容量。
[0031]4、重量輕
[0032]碳纖維復合芯棒的密度應不大于2.0g/dm3，約為鋼的1/4。單位長度重量約為常規(guī)ACSR的60%?80%，重量的減輕以及低弧垂的特性，更好的節(jié)省線路的綜合造價。
[0033]5、耐腐蝕
[0034]由于ACCC導線復合芯棒外表面為絕緣體的玻璃纖維層，芯棒與鋁線之間不存在電位差，能夠保護鋁線不受電腐蝕的影響，使用壽命為普通導線的兩倍。
[0035]6、減少電暈和電磁輻射
[0036]ACCC導線外層由梯形截面的軟態(tài)鋁線絞合而成，遠比傳統(tǒng)的ACSR導線表面光滑，提高了表面的粗糙系數(shù)，有利于提高導線的電暈起始電壓，能夠減少電暈損失，降低電暈噪聲和無線電干擾水平。
[0037]7、施工的便捷
[0038]ACCC導線的外層導電線路部分與傳統(tǒng)的ACSR導線具有相同的直徑與螺紋，放線安裝時完全可按常規(guī)ACSR導線方法進行，現(xiàn)有桿、塔等構(gòu)件不必改造。
【主權(quán)項】
1.一種新型碳纖維復合芯軟鋁架空導線，其特征是，包括碳纖維復合芯(1)、絞合在碳纖維復合芯外層的軟鋁型線(2)，所述碳纖維復合芯的外表面設(shè)有玻璃纖維絕緣層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型碳纖維復合芯軟鋁架空導線，其特征是，所述碳纖維復合芯由單向排布的碳纖維結(jié)合環(huán)氧樹脂系膠結(jié)劑制成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型碳纖維復合芯軟鋁架空導線，其特征是，所述碳纖維復合芯的密度不大于2.0g/dm3。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型碳纖維復合芯軟鋁架空導線，其特征是，所述軟鋁型線為全退火軟鋁型線，其橫截面為梯形。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型碳纖維復合芯軟鋁架空導線，其特征是，所述全退火軟鋁型線上涂有一層油膜。
【專利摘要】一種新型碳纖維復合芯軟鋁架空導線，屬于線纜技術(shù)領(lǐng)域。包括碳纖維復合芯、絞合在碳纖維復合芯外層的軟鋁型線，碳纖維復合芯的外表面設(shè)有玻璃纖維絕緣層。本實用新型保證碳纖維復合芯棒具備良好強度的同時，兼具高絕緣性，以減少輸電時電量的損耗和渦流損耗，呈現(xiàn)出更小的交流電阻，大大提高了載流能力，低弧垂特性又提升了塔桿之間的距離，杜絕了資源浪費的同時,提高了表面粗造系數(shù)，從而提高了導線的電暈起始電壓，減少了電暈損失。
【IPC分類】H01B7/28, H01B9/00, H01B7/18
【公開號】CN204732212
【申請?zhí)枴緾N201520418352
【發(fā)明人】房權(quán)生, 李磊, 董春, 向軍
【申請人】寶勝科技創(chuàng)新股份有限公司, 寶勝集團有限公司, 江蘇寶勝精密導體有限公司, 寶勝（山東）電纜有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年6月17日