[发明专利]降低热拐点的高能效导线及其制造方法

说明书

本发明公开了一种降低热拐点的高能效导线，包括：一根或多根承力芯线/棒，由一股或多股纤维增强的复合材料芯线/棒组成，且承力芯线/棒承受至少0.05％的张力应变，而且承力芯线/棒必要时有一适当的绝缘层来避免承力芯与导电层可能出现的电耦合化学反应；以及导电部分至少有一层包裹型的导电材料，比如铝，铝合金，且可能有更多的同心包裹导电层，甚至敷绕在外层的导电丝；以及导电包裹层有足够厚度(>0.5mm)，而且是几乎不承受张力，导电包裹层主意是为了导电，同时也保护承力芯线/棒；以及该电线电缆是绕在圆盘上的，还公开了一种导线的制造方法。

技术领域

本发明涉及用于电力输配的带有预应力的电线电缆，特别地，本发明涉及带有承力芯线/棒如纤维增强复合材料的电线电缆。更具体地说，本发明依托承力芯线/棒的预应力处理使得铝、铝合金导电材料在导线中几乎不承受张应力或处于压应力状态，而承力芯在导线架线前处于张应力状态，从而降低了导线的热拐点。

背景技术

传统的电力传输导线如钢芯铝绞线(ACSR)被广泛应用于电力输配网络。用热膨胀系数比钢低的复合材料增强的新型导线基于其优良的高温低弧垂特性已被应用于电网中来提高输电容量及效率并减少成本及满足电网的要求(如可靠性及安全性)。这些新型导线使用铝(完全退火的)或高温铝合金，并用金属基或高分子材料基复合材料承力芯增强。钢芯软铝绞线(ACSS)是另一种高温导线，其使用能够在高温下运行的退火处理后的软铝。

热拐点与导线中不同材料(如承力芯材料，导电材料)的组成相关，其定义为该温度以上导线中的导电材料不承受张力或处于压力状态。这些导线中的导电体如铝，铝合金在导线架线后通常处于张应力状态，从而导致其热拐点高于绝大多数导线运行温度状态。导线达到其热拐点以前，其热膨胀实质上由导电材料如具有高热膨胀系数的铝来决定，从而导致大的弧垂，限制了导线的输电容量，如图1所示。这对使用在电网增容改造或大跨度项目中的导线尤为重要，因为热弧垂通常制约该类导线的输电容量。

导线的热拐点除了与其构成材料的特性有关外，亦受到导线的张力及张力历史的影响。

间隙型导线(GAP)是一种通过抑制其热拐点的耐高温低弧垂的特种导线。这通过该导线在其特殊的安装过程中抑制其热拐点来达到。间隙型导线由钢丝及高温铝合金通过精确控制钢芯(即承力芯)与内层铝的间隙制成，该间隙保持并充填高温润滑油来协助钢芯与铝层在导线安装过程中必需的相对运动。间隙型导线必须通过拉紧在张力塔间的导线承力芯钢丝(剥离铝层后暴露出钢丝)来安装。该预应力工序可能需要48小时或更长时间，并且需要特殊的装置及架线工额外的劳动时间，因为架线工在拉伸工序后需要重访电塔完成最终的张力塔施工程序。该导线正确安装后的确表现出低弧垂性能，因其热拐点位于或接近安装温度，此时的导线热弧垂仅仅由钢丝的热膨胀控制(钢丝的热膨胀系数大约是铝的一半)。然而，间隙型导线通常非常昂贵且安装困难，它要求专业的培训及工具，现场施工需更多的时间。此外，该导线的承力芯几乎承受所有的载荷，其若断裂会缩回导线铝层内部，使得间隙型导线在现场的修复不可能，必须替换及安装张力塔间的整段间隙型导线，造成电力传输恢复的昂贵延迟，有报告指出间隙型导线内部的润滑油随着时间的推移有渗漏出的现象，并弄脏电线下面的物体，及造成导线表面疏水油性，形成水珠而带来电晕噪声。间隙型导线中的润滑油亦用来防止钢芯的腐蚀，润滑油的消失将导致间隙型导线的耐腐性能下降。