[发明专利]一种绞合型碳纤维复合芯软铝导线及其制作方法

说明书

技术领域

本发明用于架空电缆领域，特别是涉及一种绞合型碳纤维复合芯软铝导线及其制作方法。

背景技术

传统的电力传输是通过钢芯铝导线进行的，由于这类导线在电力传输过程受温度影响较大，会产生弧垂问题，目前有一种新型的碳纤维复合芯导线，它由多数碳纤维为骨料，与由多种物质组成的树脂基料中复合而成，线芯被导电体包裹，由于这种线芯具有较高的弹性模量及较低的热膨胀系数，能够提高导线的安培容量，不但输电量大，而且耐高温，不会产生明显弧垂，使用效果好，寿命长，可以说这是电力传输导线的发展趋势。

现有的碳纤维复合芯软铝导线的碳纤维复合芯大多是由单碳纤维组成的，即用棒型碳纤维复合芯作为加强芯。由于其棒型碳芯结构及性能的限制，只能生产面积小于90mm²(直径小于10.6mm)的碳纤维复合芯，由其生产的导线最大规格为：1389/87，即：铝芯面积为：1389mm²，碳芯面积为：87mm²，最大拉断力为：266.4kN，重量为：4022kg/km，其拉重比为：(266.4*1000/9.80665)/4022＝6.75，其孤垂性能不能满足一些特定工程的需要。同时，现有棒型碳纤维软铝导线采用的耐张金具是契形结构，在温度或者风动情况下安全性不能保证。此外，现有棒型碳纤维软铝大规格导线采用的棒型碳芯形结构，其柔软性非常差，很难保证工程顺利进行。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种孤垂性能好，能够采用紧压结构金具，柔软性好，能够保证工程顺利进行的绞合型碳纤维复合芯软铝导线及其制作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种绞合型碳纤维复合芯软铝导线，包括线芯和包覆线芯的导电层，所述线芯包括碳纤维主芯和若干呈螺旋状紧密地绞合在所述碳纤维主芯外侧的碳纤维副芯，所述导电层包括至少一层软铝导线层，所述软铝导线层包括若干呈螺旋状紧密地绞合在所述线芯外侧的软铝导线。

进一步作为本发明技术方案的改进，紧贴所述线芯的软铝导线层的软铝导线绞合方向与碳纤维副芯绞合方向相反。

进一步作为本发明技术方案的改进，当所述导电层包括至少两层软铝导线层时，相邻两层软铝导线层中的软铝导线的绞合方向相反。

进一步作为本发明技术方案的改进，碳纤维副芯共设有6只或18只，所述导电层包括4层软铝导线层，所述软铝导线的截面为梯形，4层所述软铝导线层由内至外依次包括12、16、20和24只软铝导线。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述软铝导线的截面为梯形、Z 形或者圆形。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述软铝导线层分为内层和外层，所述内层的软铝导线的截面为凹形，所述外层的软铝导线的截面为与内层配合的凸形。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述软铝导线层分为内层和外层，所述内层的软铝导线的截面为凸形，所述外层的软铝导线的截面为与内层配合的凹形。

本发明还提供一种上述绞合型碳纤维复合芯软铝导线的制备方法，包括以下步骤：

1.     用拉丝机将导电率≥63%IACS的铝杆拉成截面为梯形或者Ｚ形的软铝导线，保证软铝导线的横截面积比绞合后的标称面积大5%～7%，拉丝速度控制在≤5m/s；

2.     将截面为梯形或者Ｚ型的软铝导线放入退火炉中退火，其退火温度在400～450℃，保温时间4～5小时，保证退火后截面为梯形或者Ｚ形软铝导线的抗拉强度在60～75MPa，伸长率≥30%，电阻率≤0.027367Ω·mm²/m；

3.     通过绞线机在碳纤维主芯的外侧呈螺旋状紧密地绞合6只或18只碳纤维副芯，以获得线芯；

4.     将截面为梯形或者Ｚ形的软铝导线盘装在绞线机上，依次将12、16、20和24只所述软铝导线分四层由内至外呈螺旋状紧密地绞合在所述线芯外侧，紧贴所述线芯的第一层软铝导线层的软铝导线绞合方向与碳纤维副芯绞合方向相反，且相邻两层软铝导线层中的软铝导线的绞合方向相反，第一层软铝导线层的外径为：23.9±0.1mm，第二层软铝导线层的外径为：231.8±0.1mm，第三层软铝导线层的外径为：39.5±0.1mm，第四层软铝导线层的外径为：47.0±0.1mm，同时保证梯形或者Ｚ形软铝导线的抗拉强度在65～95MPa，伸长率≥20%，电阻率≤0.027367Ω·mm²/m，电阻≤0.01935Ω/km；