帶有碳纖維芯的輸電導(dǎo)線制作設(shè)備及工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及架空輸電導(dǎo)線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及帶有碳纖維芯的輸電導(dǎo)線制作設(shè)備及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]電纜通常是由幾根或幾組導(dǎo)線(每組至少兩根)圍繞一根中心絞合而成，其形狀類似繩索，同時外層覆蓋高度絕緣層；而輸電導(dǎo)線一般為鋼芯鋁導(dǎo)線絞合而成，架設(shè)于輸電鐵塔之間進(jìn)行電力傳輸。從而輸電導(dǎo)線是有別于電纜的。
[0003]傳統(tǒng)架空輸電導(dǎo)線的電力傳輸是通過鋼芯鋁導(dǎo)線進(jìn)行的，由于這類導(dǎo)線在電力傳輸過程受溫度影響較大，會產(chǎn)生弧垂問題，因此鋼芯鋁導(dǎo)線已逐漸被碳纖維芯導(dǎo)線代替。為了替換傳統(tǒng)的鋼芯鋁導(dǎo)線，出現(xiàn)了一種新型的碳纖維復(fù)合芯線的輸電導(dǎo)線，如一實用新型專利(公告號CN201758012U)公開的一種碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線，包括線芯和由包覆在線芯外的多條鋁導(dǎo)體組成的鋁導(dǎo)體層，線芯是由2根或以上的碳纖維復(fù)合芯組合而成，所述由多條鋁導(dǎo)體組成的鋁導(dǎo)體層分為鋁導(dǎo)體內(nèi)層和鋁導(dǎo)體外層，鋁導(dǎo)體內(nèi)層包覆在線芯外，鋁導(dǎo)體外層設(shè)于鋁導(dǎo)體內(nèi)層之外。所述的鋁導(dǎo)體內(nèi)層是多條鋁導(dǎo)體纏繞在線芯外部，沿線芯方向以螺旋形逆時針排列，構(gòu)成鋁導(dǎo)體內(nèi)層；鋁導(dǎo)體外層由多條鋁導(dǎo)體沿線芯方向以螺旋形順時針排列，以反向的纏繞方式可防止導(dǎo)線扭曲，緊密地纏繞在鋁導(dǎo)體內(nèi)層上。
[0004]上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的輸電導(dǎo)線具有以下幾點缺陷:
[0005]1、由于鋁導(dǎo)體層采用纏繞的方式包覆在線芯外，很難將使線芯與鋁導(dǎo)體層之間緊密牢固的配合，即鋁導(dǎo)體層內(nèi)壁與線芯的外之間會產(chǎn)生縫隙，即線芯可以隨意從鋁導(dǎo)體層中拉出；使用中，參見圖1、2、輸電線I是架設(shè)于兩個支承塔2之間進(jìn)行電能傳輸?shù)?，由于熱脹冷縮的原因，鋁導(dǎo)體層會發(fā)生膨脹或收縮；且由于碳纖維材料具有低膨脹、耐高溫等特點，在使用過程中碳纖維線芯基本保持原有形狀，不會產(chǎn)生巨大形變，其形變基本可以忽略；因而在鋁導(dǎo)體層發(fā)生膨脹時，鋁導(dǎo)體層的長度會變長且直徑會增大，線芯更容易從鋁導(dǎo)體層中抽出，從而整個輸電導(dǎo)線會產(chǎn)生明顯的弧垂現(xiàn)象，更嚴(yán)重的話，鋁導(dǎo)體層的膨脹會產(chǎn)生推動支承塔的力，促使支承塔向外傾斜，降低使用的安全性；而在鋁導(dǎo)體層發(fā)生收縮時，鋁導(dǎo)體層的長度會變短且直徑會變小，則會產(chǎn)生拉動支承塔向內(nèi)傾斜的力，同樣促使支承塔傾斜；這樣結(jié)構(gòu)的輸電導(dǎo)線中線芯對鋁導(dǎo)體層僅是起到套掛于半空中的作用，而并不會產(chǎn)生對鋁導(dǎo)體層的牽制。
[0006]2、鋁導(dǎo)體層是多條鋁導(dǎo)體纏繞在線芯外部，沿線芯方向以螺旋形逆時針排列，構(gòu)成鋁導(dǎo)體層；由于鋁導(dǎo)體層由多條鋁導(dǎo)體螺旋纏繞而成，因而在相鄰鋁導(dǎo)體之間必然會產(chǎn)生間隙，在使用過程中，會有雜質(zhì)、水進(jìn)入間隙中形成阻擋、腐蝕，影響導(dǎo)線的導(dǎo)電性能、電能損耗大；為了滿足導(dǎo)線的導(dǎo)電性能，便是增加鋁導(dǎo)體層的橫截面積，這無疑是大大增加了導(dǎo)線的投入成本。
[0007]3、由于鋁導(dǎo)體層采用多條鋁導(dǎo)體纏繞而成，且鋁導(dǎo)體層與線芯之間未產(chǎn)生牽制，因而在安裝過程中，需要另外采用夾緊裝置，將輸電導(dǎo)線的兩端進(jìn)行夾緊，避免輸電導(dǎo)線端部的松散，便于安裝；這樣的安裝增加了安裝的復(fù)雜度和投入的安裝成本。
[0008]4、由于采用鋁導(dǎo)體內(nèi)層和鋁導(dǎo)體外層纏繞形成鋁導(dǎo)體層，雙鋁導(dǎo)體構(gòu)成的鋁導(dǎo)體層厚度較厚，成本高，制作難度大，同時，增加了整個輸電線的重量，從而進(jìn)一步地加重輸電線使用過程中產(chǎn)生的弧垂現(xiàn)象。
[0009]5、由于現(xiàn)有鋁導(dǎo)體層由多條鋁導(dǎo)體螺旋纏繞而成，因而在相鄰鋁導(dǎo)體之間必然會產(chǎn)生間隙；這樣在架空輸電線受到風(fēng)吹時，風(fēng)會通過間隙進(jìn)入輸電線內(nèi)部，在輸電線內(nèi)部產(chǎn)生氣體漩渦，使氣體長時間逗留于輸電線中，從而會增加輸電線的晃動幅度和晃動頻率；由于輸電線上需要采用線夾3以防止輸電線的松散，在輸電線晃動過程中，在線夾處的輸電線反復(fù)拗折，引起材料疲勞，最后導(dǎo)致輸電線斷股、斷線事故，對輸電系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行危害較大，且輸電線和輸電系統(tǒng)的使用壽命較短。
[0010]6、由于輸電線中線芯與鋁導(dǎo)體層之間未產(chǎn)生牢固連接，由于架空輸電線跨度長、重量大，導(dǎo)致鋁導(dǎo)體層帶著線芯產(chǎn)生弧垂，在鋁導(dǎo)體層彎曲變形時其橫截面形心沿與軸線垂直方向產(chǎn)生線位移，即撓度，因而在預(yù)先輸電系統(tǒng)的設(shè)計中，便需要考慮到輸電線弧垂后的長度；比如:一公里的架空輸電系統(tǒng)中至少需要多有10米左右的輸電線來克服弧垂的問題，如果一個區(qū)域電網(wǎng)所用總輸電線長度為1000公里的話，便需要多用10公里的輸電線，若一米輸電線價值100元，則需多用100萬元，增加了輸電電網(wǎng)的投入成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種能夠避免產(chǎn)生弧垂、安全性高且安裝方便的帶有碳纖維芯的輸電導(dǎo)線。
[0012]實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0013]帶有碳纖維芯的輸電導(dǎo)線，包括碳纖維芯棒，處于碳纖維芯棒外部的金屬導(dǎo)電層，所述金屬導(dǎo)電層為套設(shè)于碳纖維芯棒上對碳纖維芯棒形成完全包圍的整體金屬管，碳纖維芯棒外表面與金屬導(dǎo)電層內(nèi)表面通過擠壓形成一體。
[0014]進(jìn)一步地，為了碳纖維芯棒與金屬導(dǎo)電層更有效的結(jié)合為一體，所述金屬導(dǎo)電層內(nèi)表面與護(hù)套外表面之間設(shè)有從金屬導(dǎo)電層伸入護(hù)套或/和從護(hù)套伸入金屬導(dǎo)電層的凸起部。
[0015]進(jìn)一步地，所述碳纖維芯棒包括碳纖維芯和包圍著碳纖維芯的護(hù)套，該護(hù)套的外表面與上述金屬導(dǎo)電層內(nèi)壁通過擠壓形成一體。因而碳纖維芯、護(hù)套以及金屬導(dǎo)電層形成連接牢固的整體。
[0016]進(jìn)一步地，所述金屬導(dǎo)電層為鋁或銅材料制成的導(dǎo)電層。
[0017]采用了上述技術(shù)方案，即將碳纖維芯棒外表面與金屬導(dǎo)電層內(nèi)表面通過擠壓形成一體，這樣便解決了現(xiàn)有技術(shù)問題中的如下問題:
[0018]1、將碳纖維芯棒與金屬導(dǎo)電層擠壓成整體，避免了現(xiàn)有鋁導(dǎo)體層采用纏繞的方式包覆在線芯外，鋁導(dǎo)體層內(nèi)壁與線芯的外之間會產(chǎn)生縫隙，可以隨意從鋁導(dǎo)體層中拉出的問題；在鋁導(dǎo)體層會發(fā)生膨脹或收縮過程中，通過碳纖維芯棒的牽制，金屬導(dǎo)電層不會向兩端產(chǎn)生膨脹或收縮，因而金屬導(dǎo)電層的長度并不會變化，最多金屬導(dǎo)電層的外徑會產(chǎn)生變化，而外徑的變化不會促使產(chǎn)生弧垂，以及金屬導(dǎo)電層不會產(chǎn)生拉動和推動支承塔的力，保證輸導(dǎo)線使用的安全性。
[0019]2、金屬導(dǎo)電層為套設(shè)于碳纖維芯棒上對碳纖維芯棒形成完全包圍的整體金屬管；而與現(xiàn)有技術(shù)中鋁導(dǎo)體層是多條鋁導(dǎo)體纏繞在線芯外部，沿線芯方向以螺旋形逆時針排列構(gòu)成鋁導(dǎo)體層，這樣雜質(zhì)、水等便不會經(jīng)過金屬導(dǎo)電層進(jìn)入輸電導(dǎo)線內(nèi)，首先保證輸電導(dǎo)線使用的安全性，其次是避免雜質(zhì)、水等進(jìn)入輸電導(dǎo)線中而降低輸電導(dǎo)線的導(dǎo)電性能，由于本發(fā)明的金屬導(dǎo)電層為整體，導(dǎo)電傳輸效率好，因而為了達(dá)到同一導(dǎo)電傳輸性能要求，可以做到直徑小于現(xiàn)有輸電導(dǎo)線的直徑，大大降低了制作成本和電網(wǎng)的運(yùn)行成本。由于金屬導(dǎo)電層的尺寸可以做的更小，一定長度的輸電導(dǎo)線使用的金屬導(dǎo)電層重量變輕，因而降低金屬導(dǎo)電層的用材，同時也能夠減輕碳纖維芯棒的承載量，相對延長碳纖維芯棒的使用壽命。
[0020]3、由于本發(fā)明中金屬導(dǎo)電層為套設(shè)于碳纖維芯棒上對碳纖維芯棒形成完全包圍的整體金屬管，且碳纖維芯棒外表面與金屬導(dǎo)電層內(nèi)表面通過擠壓形成一體；這樣金屬導(dǎo)電層能夠與碳纖維芯棒形成牢固的整體，碳纖維芯能夠牽制住金屬導(dǎo)電層，因而在對輸電導(dǎo)線的安裝過程中，無需采用夾緊裝置端部或中間段進(jìn)行夾緊，以防松散，降低輸電導(dǎo)線的安裝成本和安裝復(fù)雜度。
[0021]4、本發(fā)明中碳纖維芯棒外表面與金屬導(dǎo)電層內(nèi)表面通過擠壓形成一體，這樣碳纖維芯棒能夠產(chǎn)生預(yù)張力，與金屬導(dǎo)電層呈牽扯之勢，使整個輸電線成一條直線，不會彎曲，即便由于長跨度產(chǎn)生的彎曲，也可以基本忽略不計；本發(fā)明中的金屬導(dǎo)電層為整體金屬管，可通過現(xiàn)有的連續(xù)擠壓包覆方式使其包覆在碳纖維芯棒上，制作簡便，由于金屬導(dǎo)電層為整體金屬管，這樣輸電的有效面積較大，金屬導(dǎo)電層的厚度相對于現(xiàn)有技術(shù)可以做到較小，金屬導(dǎo)電材料的用量降低，同時也減輕了輸電線的重量。
[0022]5、本發(fā)明中的金屬導(dǎo)電層為整體金屬管，因而整個金屬導(dǎo)電層外表面沒有間隙，外界的風(fēng)不會進(jìn)入輸電導(dǎo)線中，降低輸電導(dǎo)線對風(fēng)的阻力，且由于整個輸電線成一條直線，即便風(fēng)吹在輸電線上，但其晃動幅度、頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)弧垂?fàn)顟B(tài)的輸電線；另外，由于金屬導(dǎo)電層為整體金屬管便不需要采用現(xiàn)有技術(shù)中的線夾來防止輸電導(dǎo)線的松散，同時也不會出現(xiàn)因晃動在線夾處造成的輸電導(dǎo)線斷股、斷線事故的問題，