具有高載流量和防覆冰性能的導線及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有高載流量和防覆冰性能導線及其制備方法，它包括：導線本體(1)和涂覆在導線本體(1)外部的復合涂層(2)，復合涂層(2)由氟碳涂料與散熱填料制成。本發(fā)明提供的導線，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，噴涂有優(yōu)選比例的氟碳涂料和散熱填料后，具有優(yōu)異的疏水性能和防覆冰性能，且導線散熱功率高，導線的載流量大，可廣泛適用于惡劣自然環(huán)境，輸電安全性好。另外本發(fā)明通過大量實驗篩選出散熱填料的粒徑，氟碳涂料和散熱填料的用量配比及其裸導線外表面的復合涂層的厚度等，整個制備方法科學合理，可操作性強，制備得到的導線具有高載流量和防覆冰性能，可克服現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足。
【專利說明】具有高載流量和防覆冰性能的導線及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種導線，具體涉及一種具有高載流量和防覆冰性能的導線及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當前，從電廠到終端用戶傳輸電能的各種電網(wǎng)中所使用的電力導線，絕大部分是由導電性能良好的銅、鋁等導電介質(zhì)與抗拉強度高的鋼芯通過機械絞股制成。這種純金屬制成的電力導線在極端自然條件下，存在致命缺陷。歷史上曾出現(xiàn)多次因惡劣天氣造成線路中斷，導致的大規(guī)模電網(wǎng)停電事故,例如2008年發(fā)生在我國南方的大規(guī)模電網(wǎng)癱瘓事故等，造成了重大損失。究其原因，就在于上述導線容易結(jié)冰，在重力作用下使得導線力學負載加重或超重，嚴重時，則會拉倒電桿、電塔、拉斷電線，造成供電線路損毀，影響供電安全。
[0003]并且，現(xiàn)有技術(shù)的導線，由于存在散熱性能較差的缺點，導致導線的載流量不高，大大限制其大功率電力的輸送，對于長距離，大功率輸送，現(xiàn)有技術(shù)的導線存在成本高，輸送效率低的問題。
[0004]因此，很有必要在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)設(shè)計一種具有防覆冰性能，并且載流量高的導線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有極好的疏水性，防覆冰性能，并且載流量高的導線。該導線可以有效解決常規(guī)導線在特定自然條件下易結(jié)冰危害的導線，并且可以提到導線的輸送容量。本發(fā)明另一個目的是提供該導線的優(yōu)化制備方法。
[0006]技術(shù)方案:為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]—種具有高載流量和防覆冰性能的導線，它包括:導線本體和涂覆在導線本體外部的復合涂層，所述的復合涂層由氟碳涂料與散熱填料制成。
[0008]作為優(yōu)選方案，以上所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線，所述的導線本體為具有導電或具有導電和通信功能的導線。作為優(yōu)選，所述的導線的芯材材料可以選自碳纖維，碳纖維和玻璃纖維混合材料等復合芯材料，導線的芯材的外形和結(jié)鉤可以是電力輸送中任何符合要求的外形和結(jié)構(gòu)。導線的外層導體材料可以優(yōu)選鋁，銅，鋼等能導電的材料，導線的外層導體材料的外形和結(jié)構(gòu)，可以是電力輸送中任何符合要求的外形和結(jié)構(gòu)。并且架空裸導線可以單絲或多根絞線。
[0009]作為優(yōu)選方案，以上所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線，所述的復合涂層的厚度為0.015mm?0.090_。本發(fā)明通過大量實驗篩選在裸導線外周涂覆具有很好疏水防覆冰性能和具有提供輸送容量的復合涂層，研究表明，復合涂層的厚度是關(guān)鍵因素，太薄達不到疏水防覆冰性能，耐候性的作用，太厚影響導線的散熱性能，影響其載流量，實驗結(jié)果表明，在裸導線的外周涂覆一層厚度為0.015mm?0.090mm,氟碳涂料與散熱填料的合理搭配，可以提高導線表面的散熱性能。由氟碳涂料與散熱填料制成的復合涂層，不僅可以大大提高導線的疏水性，防覆冰性，并且具有很好的散熱性能，可大大提高導線的載流量，提高輸電效率，在惡劣氣候條件下也能保證供電安全。
[0010]本發(fā)明所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，其包括以下步驟:
[0011]a、首先開啟后固化箱，然后將氟碳涂料與散熱填料按照一定的比例混合均勻成混合料，然后灌入氣碳涂料儲te內(nèi)，備用；
[0012]b、開啟框絞機，使導線本體牽出，然后氟碳涂料與散熱填料在氟碳涂料儲罐內(nèi)，經(jīng)過混合均勻后，通過三向噴頭均勻的將氟碳涂料和散熱填料的混合液噴涂在導線本體的外表面；
[0013]C、步驟b噴涂后的導線以一定的速度通過后固化箱，實現(xiàn)氟碳涂料和散熱填料的迅速固化，在導線本體的外表面噴涂制得均勻且散熱性和疏水性好的復合涂層。
[0014]作為優(yōu)選方案，以上所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，通過控制系統(tǒng)控制三向噴頭，采用間隙性噴涂的方法噴涂氟碳涂料與散熱填料混合液，可以在導線本體的表面噴涂得到致密、均勻的復合涂層。
[0015]作為優(yōu)選方案，以上所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，步驟a所述的散熱填料為熱傳導系數(shù)大于鋁熱傳導系數(shù)的金屬粉、無機或有機物粉末如納米銅粉、納米金剛石、碳納米管、微晶石墨等。
[0016]作為優(yōu)選方案，以上所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，所述的散熱填料的粒徑大于等于320目。
[0017]作為優(yōu)選方案，本發(fā)明中散熱填料的質(zhì)量與氟碳涂料的體積比為5%?60%。
[0018]氟碳涂料是指以氟樹脂為主要成膜物質(zhì)的涂料，又稱氟碳漆、氟涂料，氟樹脂涂料由于引入的氟元素電負性大，碳氟鍵能強，具有特別優(yōu)越的各項性能，如何將氟碳涂料和性質(zhì)差異大的散熱填料科學配比，能夠使二者性質(zhì)相差較大的不同成分能夠在裸導線的外表面形成致密，均勻的復合涂層，是本發(fā)明的關(guān)鍵。本發(fā)明通過大量實驗篩選，首先篩選散熱填料的粒徑，粒徑過大不能和氟碳涂料混合均勻，也不能在裸導線外表面形成致密的保護涂層，本發(fā)明經(jīng)過不同粒徑的大量實驗篩選，結(jié)果表明，散熱填料的粒徑大于等于320目時，能夠和氟碳涂料混合均勻，易于涂層。
[0019]篩選出散熱填料的粒徑后，氟碳涂料和性質(zhì)差異大的散熱填料的用量比是影響成膜性能和影響導線疏水性能和散熱性能的另外一個非常關(guān)鍵的因素，本發(fā)明通過大量實驗研究不同用量比例的氟碳涂料和性質(zhì)差異大的散熱填料(以碳納米管散熱填料為研究對象)在導線形成復合涂層的疏水性能和散熱性能，并且篩選涂層的致密性，均勻性和粘結(jié)牢固程度等指標。篩選實驗結(jié)果表明，當散熱填料的質(zhì)量與氟碳涂料的體積比為5%?60%時，特別優(yōu)選為10?30%的體積配比的氟碳涂料和散熱填料時，噴涂到裸導線外周，可以制得致密，均勻，粘結(jié)牢固，具有優(yōu)異的疏水防覆冰性能和優(yōu)異的散熱性能的復合涂層，制備得到的導線具有優(yōu)異的防覆冰性能和高載流量，可以適用于長距離，適用于惡劣環(huán)境，高輸送功率架設(shè)?？煽朔F(xiàn)有技術(shù)存在的覆冰危害和散熱性差，載流量低的不足。取得了非常好的技術(shù)創(chuàng)新。
[0020]作為優(yōu)選方案，以上所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，所述的復合涂層的厚度為0.015mm-0.030mm。本發(fā)明通過大量實驗篩選在裸導線外周涂覆具有很好疏水防覆冰性能和具有提供輸送容量的復合涂層，研究表明，復合涂層的厚度是關(guān)鍵因素，太薄達不到疏水防覆冰性能和耐候性的作用，太厚影響導線的散熱性能，影響其載流量，并且太厚在導線上的粘結(jié)性能不足，本發(fā)明以復合涂層的粘結(jié)強度，致密性能，疏水防覆冰性能和散熱性能等考察指標，實驗結(jié)果表明，在裸導線的外周涂覆一層厚度為0.015mm~0.030mm的優(yōu)選比例的氟碳涂料和散熱填料混合涂層時,具有優(yōu)異的防覆冰性能和散熱性能，具有高的輸送容量。
[0021]作為優(yōu)選方案，以上所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，氟碳涂料可加入稀釋劑，也可不加稀釋劑，稀釋劑加入量根據(jù)實際工藝需要確定。
[0022]本發(fā)明提供的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，氟碳漆涂層架空裸導線與傳統(tǒng)的架空裸導線相比，本發(fā)明的導線具有更優(yōu)越的疏水性。水滴在氟碳涂料層表面接觸角比較大，容易在涂層表面移動，無法進入到涂層的毛細孔中，容易匯集成大水滴或受重力作用從導線表面滴落從而可有效減少或者避免導線表面覆冰。
[0023]并且本發(fā)明，將氟碳漆涂層與傳統(tǒng)的涂層相比，科學配比了比鋁熱傳導系數(shù)大的散熱填料，可以有效的加快導線表面散熱功率。計算導線允許載流量可選用《電機工程手冊》(試用本)第26篇所列公式(原公式符號略有變更):
【權(quán)利要求】
1.一種具有高載流量和防覆冰性能的導線，其特征在于，它包括:導線本體(1)和涂覆在導線本體(1)外部的復合涂層(2)，所述的復合涂層(2)由氟碳涂料與散熱填料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線，其特征在于，所述的導線本體(1)為具有導電或具有導電和通信功能的導線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線，其特征在于，所述的復合涂層(2)的厚度為0.015mnT0.030mm。
4.權(quán)利要求1所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，其特征在于包括以下步驟: a、首先開啟后固化箱(2-1)，然后將氟碳涂料與散熱填料按照一定的比例混合均勻成混合料，然后灌入氟碳涂料儲罐(2-2)內(nèi)，備用； b、開啟框絞機(2-3)，使導線本體(1)牽出，然后氟碳涂料與散熱填料在氟碳涂料儲罐(2-2)內(nèi)，經(jīng)過混合均勻后，通過三向噴頭(2-4)均勻的將氟碳涂料和散熱填料的混合液噴涂在導線本體(1)的外表面； C、步驟b噴涂后的導線以一定的速度通過后固化箱(2-1)，實現(xiàn)氟碳涂料和散熱填料的迅速固化，在導線本體(1)的外表面噴涂制得均勻且散熱性和疏水性好的復合涂層(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，其特征在于，通過控制系統(tǒng)(2-5)控制三向噴頭(2-4)，采用間隙性噴涂的方法噴涂氟碳涂料與散熱填料混合液，在導線 本體(1)的表面噴涂得到致密、均勻的復合涂層(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，其特征在于，步驟a所述的散熱填料為熱傳導系數(shù)大于鋁熱傳導系數(shù)的金屬粉、無機或有機物粉末。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，其特征在于，所述的散熱填料的粒徑大于等于320目。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，其特征在于，散熱填料的質(zhì)量與氟碳涂料的體積比為5%~40%。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，其特征在于，所述的復合涂層(2)的厚度為0.015mm-0.030mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有高載流量和防覆冰性能的導線的制備方法，其特征在于，所述的后固化箱(2-1)內(nèi)設(shè)置有加熱電阻，通過加熱電阻進行加熱，并且后固化箱(2-1)內(nèi)壁上安裝有保溫層，可以保持固化溫度恒定。
【文檔編號】H01B7/42GK103985464SQ201410229667
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】任桂芳, 田超凱, 侯源紅, 王志偉, 趙宏飛, 孫占新, 羅軍, 刁學煜, 何春暉 申請人:中復碳芯電纜科技有限公司, 國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院