專利名稱：新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種架空輸電用擴(kuò)徑導(dǎo)線，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益高的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線。
背景技術(shù)：
輸電線路對(duì)無線電通訊的干擾強(qiáng)度及噪音排放強(qiáng)度與輸電導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)密切相關(guān)。一般說來，輸電線路電壓越高，其導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)就越大，對(duì)通訊干擾和電暈產(chǎn)生噪音就越強(qiáng)。為了降低導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)，通常會(huì)增多導(dǎo)線分裂數(shù)，增加導(dǎo)線表面積(或?qū)Ь€直徑)。其結(jié)果往往是，導(dǎo)線的總截面超過了輸電本身的需要，導(dǎo)致工程造價(jià)增大。為了滿足環(huán)境要求，同時(shí)控制工程造價(jià)，在工程實(shí)踐中采用了擴(kuò)徑導(dǎo)線。即在使導(dǎo)線外徑達(dá)到環(huán)境控制對(duì)應(yīng)的要求前提下，減少導(dǎo)線內(nèi)部鋁絲的數(shù)量，相應(yīng)減少材料成本，降低工程造價(jià)。以LGJK-300/50型擴(kuò)徑導(dǎo)線和LGJ-400/50型常規(guī)導(dǎo)線為例，兩者的橫截面示意圖如圖1所示。可以看出，擴(kuò)徑導(dǎo)線的鋁線股數(shù)比常規(guī)導(dǎo)線明顯減少，簡(jiǎn)單說來，擴(kuò)徑導(dǎo)線是從常規(guī)導(dǎo)線中抽取數(shù)股鋁線后繞制而成的。LGJK-300/50型導(dǎo)線以LGJ-400/50型導(dǎo)線為原型，將鋁導(dǎo)線由54根減為41根，即內(nèi)層由12根減為7根，鄰?fù)鈱佑?8根減為10根，外層仍為24根鋁線疏繞擴(kuò)大外徑而成。擴(kuò)徑導(dǎo)線大致可分為三類:1、抽絲類，即在原鋼芯鋁絞線基本結(jié)構(gòu)不變的情況下，抽出導(dǎo)線中間部位的一部分鋁絲。2、空心管支撐類，即芯部用空心金屬管或其他材料管材起支撐作用，外部為鋁絲絞制。另外用小孔徑鋁管絞制的導(dǎo)線也屬此類。3、有機(jī)材料支撐類，即在鋼芯外層先擠包有機(jī)材料，如聚乙烯塑料，外部再用鋁絲絞制。在我國，抽絲類擴(kuò)徑導(dǎo)線在750kV交流輸電工程線路中曾經(jīng)少量采用。另外兩類由于制造工藝較復(fù)雜，成本也較高，在我國少有制造和使用。抽絲類擴(kuò)徑導(dǎo)線在導(dǎo)線張力放線施工中，易出現(xiàn)散股，在導(dǎo)線絞制生產(chǎn)過程中，也需要較高的工藝控制技巧，因此整體質(zhì)量控制存在一定難度。此外由于在導(dǎo)線內(nèi)部必須保留一部分鋁絲起支撐作用，因此其擴(kuò)徑比率受到限制，一般只能做到1.3倍水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益高的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，其是將內(nèi)層部分鋁絲用化工合成材料替代，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線的改進(jìn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，包括中心的加強(qiáng)芯及外層鋁絲，其特征在于，還包括一層或多層在同軸方向上緊密排列的、由化工合成材料制成的復(fù)合絲，所述復(fù)合絲的橫截面為圓形，所述復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線從內(nèi)層到外層的結(jié)構(gòu)依次是:加強(qiáng)芯、復(fù)合絲、外層鋁絲。如上所述的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，其特征在于:所述化工合成材料制成的復(fù)合絲為實(shí)心或中空結(jié)構(gòu)。如上所述的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，其特征在于:所述化工合成材料選自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯、玻璃纖維樹脂有機(jī)復(fù)合材料中的一種。如上所述的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，其特征在于:所述復(fù)合絲相對(duì)所述復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線的中心為對(duì)稱排列。如上所述的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，其特征在于:所述加強(qiáng)芯由若干股鋼芯或高強(qiáng)度鋁合金構(gòu)成。如上所述的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，其特征在于:所述加強(qiáng)芯由若干根碳纖維制成的碳纖維絲構(gòu)成。如上所述的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，其特征在于:所述外層鋁絲的截面為梯形、S形或Z形。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將擴(kuò)徑導(dǎo)線的內(nèi)層鋁絲用化工合成材料制成的復(fù)合絲替代，且該復(fù)合絲在同軸方向上緊密排列。由此帶來的技術(shù)效果是:(1)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，機(jī)械物理性能有所改善。由于用同樣外形尺寸的合成材料制成的復(fù)合絲替代鋁絲，內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)，導(dǎo)線絞制生產(chǎn)工藝質(zhì)量容易控制，張力放線過程中，不會(huì)出現(xiàn)散股現(xiàn)象。并且，由于是密實(shí)排列，其隔熱作用明顯，使導(dǎo)線的熱脹冷縮得到極大改善，由此也可以較大的減輕導(dǎo)線的弧垂效應(yīng)，進(jìn)而使導(dǎo)線的過負(fù)荷水平得到較大提高，對(duì)應(yīng)的塔桿高度也可以適當(dāng)降低；
(2)、密度減輕，價(jià)格便宜?；ず铣刹牧系拿芏燃s為鋁的1/3 1/2，每噸價(jià)格約為鋁的1/3 1/2。不但本身價(jià)格降低，而且對(duì)應(yīng)的桿塔基礎(chǔ)等造價(jià)也同步降低。(3)、擴(kuò)徑比可根據(jù)實(shí)際需要在較大范圍內(nèi)選擇，最極端的情況下，可以只保留最外一層鋁絲，而內(nèi)部各層均用合成材料絲替代。


圖1是擴(kuò)徑導(dǎo)線與常規(guī)導(dǎo)線的橫截面比較的示意圖，其中:
圖1 (a)是LGJK-300(400)/50型擴(kuò)徑導(dǎo)線，各層鋁絲數(shù)量:24、10、7 (擴(kuò)徑比=1.3倍)； 圖1 (b)是LGJ-400/50型常規(guī)鋼芯鋁絞線，各層鋁絲數(shù)量:24、18、12。圖2是本發(fā)明的不同擴(kuò)徑比的復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線的示意圖，其中:
圖2是LGJ-180(400)/50型擴(kuò)徑導(dǎo)線，擴(kuò)徑比=2.25倍。圖3是本發(fā)明的空心復(fù)合絲的復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線的示意圖，其中:
圖3 (a)是LJ/G2A-630(300)/45型擴(kuò)徑導(dǎo)線，擴(kuò)徑比=2.15倍，外絲數(shù):鋁21/復(fù)合絲15/9 ；
圖3 (b)是LJ/G2A-630(500)/45型擴(kuò)徑導(dǎo)線，擴(kuò)徑比=1.25倍，外絲數(shù):鋁21/15/復(fù)合絲9。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的不同導(dǎo)線在不同擴(kuò)徑方式下的情況的示意圖，其中:
圖4 (a)是LJ/G2A-630/45型擴(kuò)徑導(dǎo)線，外絲數(shù)=21/15/9 ；
圖 4 (b)是 LJ/G2A-800/65 型擴(kuò)徑導(dǎo)線，外絲數(shù)=30/24/18/12 ；
圖 4 (c)是 LJ/G2A-900/75 型擴(kuò)徑導(dǎo)線，外絲數(shù):30/24/18/12。圖5是本發(fā)明實(shí)施例的空心復(fù)合絲在不同擴(kuò)徑方式下的情況的示意圖，其中:
圖5 (a)是LJ/G2A-630/45型擴(kuò)徑導(dǎo)線，外絲數(shù)=21/15/9 ；
圖 5 (b)是 LJ/G2A-800/65 型擴(kuò)徑導(dǎo)線，外絲數(shù)=30/24/18/12 ；
圖 5 (c)是 LJ/G2A-900/75 型擴(kuò)徑導(dǎo)線，外絲數(shù):30/24/18/12。
圖6 (a)是外層鋁絲用梯形截面的鋁絲替代圓形截面鋁絲；
圖6 (b)是外層鋁絲用S形或Z形截面的鋁絲替代圓形截面鋁絲。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣在本申請(qǐng)所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。附圖中的標(biāo)號(hào)說明:1_加強(qiáng)芯；2_復(fù)合絲；3_外層鋁絲。如圖2所示，本發(fā)明提供的一種新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，包括中心的加強(qiáng)芯I及外層鋁絲3，其特征在于，還包括一層或多層在同軸方向上緊密排列的、由化工合成材料制成的復(fù)合絲2，所述復(fù)合絲2的橫截面為圓形，所述復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線從內(nèi)層到外層的結(jié)構(gòu)依次是:加強(qiáng)芯1、復(fù)合絲2、外層鋁絲3。所述復(fù)合絲相對(duì)所述復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線的中心為對(duì)稱排列。所述加強(qiáng)芯由若干股鋼芯構(gòu)成。進(jìn)一步的，所述加強(qiáng)芯也可以是由若干根高強(qiáng)度鋁合金或碳纖維制成的碳纖維絲構(gòu)成，其具有重量更輕、強(qiáng)度更高的特點(diǎn)。圖2是本發(fā)明的不同擴(kuò)徑比的復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線的示意圖，圖2是將次外層和內(nèi)層鋁絲均用有機(jī)材料制成的復(fù)合絲替代的情況。工程中可以按照實(shí)際需要，選擇不同的替代方式，獲得不同擴(kuò)徑比。即便在同層中，也可以進(jìn)行部分替代。全壽命期綜合效益的測(cè)算:在導(dǎo)線內(nèi)層減少部分鋁絲，雖然電流的通道截面有所減少，但由于特高壓交流線路的利用小時(shí)數(shù)較低，相應(yīng)的損耗小時(shí)數(shù)在1000小時(shí)以下，因此實(shí)際增加的電阻損耗微乎其微，對(duì)應(yīng)投資綜合效益十分明顯。在工程設(shè)計(jì)中，可以全面優(yōu)化外徑、鋁線截面、運(yùn)行損耗等各種組合因素，使綜合經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和節(jié)能效益達(dá)到最佳。本發(fā)明的核心特點(diǎn)是:用化工合成材料制成與鋁絲相同外形的復(fù)合絲，直接替代鋁絲，導(dǎo)線制造所需要的工裝、工藝基本不變，質(zhì)量控制有保障，張力放線施工不會(huì)出現(xiàn)散股、跳絲等問題。此外，復(fù)合絲在鋁絲與鋼芯之間起到隔熱作用，因此導(dǎo)線在較高工作溫度情況下，鋼芯的溫度仍可以保持在較低水平，導(dǎo)線的對(duì)地弧垂不致過大，因此這類導(dǎo)線可以達(dá)到較高的過負(fù)荷水平。進(jìn)一步的，還可以用空心復(fù)合絲替代鋁絲。用空心復(fù)合絲替代鋁絲，比用實(shí)心復(fù)合絲替代鋁絲，可以使導(dǎo)線總重量更輕，也更節(jié)省化工合成材料，如圖3所示。用空心復(fù)合絲的擴(kuò)徑導(dǎo)線，其水平風(fēng)載與實(shí)心材料的擴(kuò)徑導(dǎo)線沒有差別，但垂直載荷較后者又有較大幅度下降。在決定是否采用空心復(fù)合絲時(shí)，要考慮制造工藝、導(dǎo)線的機(jī)械穩(wěn)定性等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素。本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)效益:用新型復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線替代常規(guī)鋼芯鋁絞線，可以節(jié)約特高壓IOOOkV交流輸電線路單位長(zhǎng)度造價(jià)約10%-15%，即40-60萬元/公里。按照交流特高壓電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃，總建設(shè)規(guī)模4萬公里測(cè)算，可節(jié)約投資160-240億元，經(jīng)濟(jì)效益巨大。所述化工合成材料，可選自:高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯等材料。此外，還可以采用玻璃纖維樹脂，進(jìn)一步降低綜合造價(jià)。進(jìn)一步的，所述外層鋁絲可以用梯形截面的鋁絲替代圓形截面鋁絲。如圖6 (a)所示。用梯形截面的鋁絲替代圓形截面鋁絲，可以改善絞制成型后導(dǎo)線表面的平整度，降低導(dǎo)線表面電暈效應(yīng)，從而控制噪聲產(chǎn)生。進(jìn)一步的，所述外層鋁絲還可以用S形或Z形截面的鋁絲替代圓形截面鋁絲。如圖6 (b)所示。用S形或Z形截面的鋁絲替代圓形截面鋁絲，也可以改善絞制成型后導(dǎo)線表面的平整度，而且由于型線之間相互咬合，力學(xué)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，在放線過程中，不易散股。具體采用何種形式，應(yīng)根據(jù)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后決定。以下通過具體實(shí)施例及數(shù)據(jù)分析對(duì)本發(fā)明復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說明。此實(shí)施例中，所選用的合成材料為聚酯。擴(kuò)徑導(dǎo)線在工程應(yīng)用中可以直接替代原導(dǎo)線，也可以通過不同優(yōu)化組合，采用不同外徑和不同分裂數(shù)的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。下面以8XLJ/G2A-630/45的特高壓交流IOOOkV輸電線路工程為例進(jìn)行說明。圖 4 (a)、(b)、(c)分別是 LJ/G2A-630/45、LJ/G2A-800/65、LJ/G2A-900/75三種導(dǎo)線，分別采用保留外兩層鋁絲和僅保留一層鋁絲擴(kuò)徑的情況。圖中黑色代表鋼芯，灰色代表聚酯，白色代表鋁絲。工程設(shè)計(jì)中可以用圖4中的(I)、(2)種擴(kuò)徑導(dǎo)線直接代替原導(dǎo)線，也可以用6分裂的圖4中的(3)、(4)、(5)、(6)種分裂導(dǎo)線代替8分裂的設(shè)計(jì)。根據(jù)電磁場(chǎng)計(jì)算，6XLJ/G2A-800/65的結(jié)構(gòu)與8XLJ/G2A-500/45的情況相當(dāng)，滿足環(huán)境控制要求，6XLJ/G2A-900/75的結(jié)構(gòu)比8 X LJ/G2A-500/45的情況有所改善。因此，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行下一步的比較計(jì)算。計(jì)算中設(shè)定額定負(fù)荷為600萬千伏安，對(duì)應(yīng)每相電流為3464A，復(fù)合材料采用高密度聚乙烯(HDPE)。表I是6種情況的計(jì)算分析結(jié)果。表I不同型號(hào)導(dǎo)線不同擴(kuò)徑方式的計(jì)算分析
權(quán)利要求
1.一種新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，包括中心的加強(qiáng)芯及外層鋁絲，其特征在于，還包括一層或多層在同軸方向上緊密排列的、由化工合成材料制成的復(fù)合絲，所述復(fù)合絲的橫截面為圓形，所述復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線從內(nèi)層到外層的結(jié)構(gòu)依次是:加強(qiáng)芯、復(fù)合絲、外層鋁絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，其特征在于:所述化工合成材料制成的復(fù)合絲為實(shí)心或中空結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，其特征在于:所述化工合成材料選自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯、玻璃纖維樹脂有機(jī)復(fù)合材料中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，其特征在于:所述復(fù)合絲相對(duì)所述復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線的中心為對(duì)稱排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，其特征在于:所述加強(qiáng)芯由若干股鋼芯或高強(qiáng)度鋁合金構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，其特征在于:所述加強(qiáng)芯由若干根碳纖維制成的碳纖維絲構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，其特征在于:所述外層鋁絲的截面為梯形、S形或Z形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型有機(jī)材料復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線，包括中心的加強(qiáng)芯及外層鋁絲，其特征在于，還包括一層或多層在同軸方向上緊密排列的、由化工合成材料制成的復(fù)合絲，所述復(fù)合絲的橫截面為圓形，所述復(fù)合擴(kuò)徑導(dǎo)線從內(nèi)層到外層的結(jié)構(gòu)依次是加強(qiáng)芯、復(fù)合絲、外層鋁絲。所述化工合成材料選自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯、玻璃纖維樹脂有機(jī)復(fù)合材料中的一種。本發(fā)明將擴(kuò)徑導(dǎo)線的內(nèi)層鋁絲用化工合成材料制成的復(fù)合絲替代，且該復(fù)合絲在同軸方向上緊密排列，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，機(jī)械物理性能有所改善；密度減輕，價(jià)格便宜；擴(kuò)徑比可根據(jù)實(shí)際需要在較大范圍內(nèi)選擇。
文檔編號(hào)H01B9/00GK103106977SQ20131003242
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者梁涵卿, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名 申請(qǐng)人:梁涵卿, 梁旭明, 鄔雄