CN102903424B - 一种疏绞型扩径导线 - Google Patents
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Abstract
本发明目的在于提供一种疏绞型扩径导线，能够实现较大扩径率，解决导线结构稳定性差导致的跳股。导线由内向外依次包括芯层、内层、中间层和外层，芯层由钢线彼此绞绕而成，内层和外层分别为单层结构，中间层为至少一层结构；内层和中间层由直径为D1和D2的圆线型导线、或高度为H1和H2的“T”型线绞绕而成，外层由直径为D1或D2的圆线型导线、或高度为H1或H2的“T”型线绞绕而成；其中D2＜D1、H2＜H1。内层、中间层和外层采用铝线彼此绞绕而成，铝线相邻层反向绞合，最外侧绞向为右向。本发明导线跳股临界张力比普通绞绕型导线有所提高，扩径导线经过临界张力试验后内层无明显压痕，解决了扩径导线因间隙过大而不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明属于架空输电线路导线领域，具体涉及一种疏绞型扩径导线。
背景技术
当输电线路处于高电压状态或高海拔地理位置时，架空线路的电场、磁场、可听噪声与无线电干扰水平会超出相关要求，为此，若设计采用普通导线，如附图1钢芯铝绞线示意图所示，势必要加大导线截面和增加导线的分裂根数，这样势必增大了导线的使用量、铁塔的结构尺寸及线路走廊宽度等，从而加大了工程投资造成了浪费。
与同等铝截面的导线相比，扩径导线具有更大的直径，电气性能更好。在满足输电容量和线路工程要求的前提下，使用扩径导线能节省导体材料，进而减少铁塔载荷和结构重量。疏绞型的扩径导线已经在西北高海拔地区330kV和750kV示范工程输电线路有了成功应用的经验。
扩径方式主要有以下几种：
一类采用中心空心的金属软管扩径，如申请号为CN02261404.4，发明名称为《扩径导线》的专利，提供了一种不必额外地增加金属材料而能自身扩大直径，达到减少电晕损失，提高电能输送效率的扩径导线。其公开的技术方案为：把导线中的一部分导电金属铝或铝合金制成支撑管，在管外绞上(或在管中嵌上)承力的元件，铝包钢线或镀锌钢线和导电的铝或铝合金线而制成。中空扩径导线存在的缺陷包括：首先不能承受高拉力，同时由于钢线和铝线的硬度不一致，绞合难度大，且钢丝的回弹力会导致导线结构的不稳定；其次由于采用了钢丝，增加导线的整体重量，同时增加了杆塔所承受的重力。
另一类为采用高密度聚乙烯材料作为骨架支撑结构的扩径导线，例如申请号为CN200820039910.0，发明名称为《扩径导线》的专利，其包括支撑件和绞合在支撑件上的铝单线，支撑件由中间的承载芯和在承载芯上挤制的低密度硬质塑料支撑架组成。支撑架周面为齿形状，并设置有3-6个支撑柱，支撑柱的端面为能与绞合导线紧密贴合的圆弧状端面，其余部分向内凹进。导线的支撑柱的端面为能与绞合导线紧密贴合的圆弧状端面，使导线与支撑架之间紧密贴合，不会出现抽股扩径层单线间难以固定，配合不够吻合的情况。同时支撑架是一个整体结构，也不会出现中空结构容易被压扁的情况。但是该结构在钢芯外面挤出聚乙烯骨架，造成其生产过程中较难控制骨架外径的均匀性和尺寸的精确性，同时在施工过程中，不利于导线施工压接过程中力的传递，增加了导线生产成本和生产难度。
最后一类是疏绕型扩径导线，疏绞型扩径导线主要是在原有普通绞合结构中抽出若干单线已达到扩径的目的，其结构示意图如附图2疏绞型扩径导线示意图所示。例如申请号为CN200320114093.8，发明名称为《疏绕扩径钢芯铝绞线》的专利，铝绞线包括绞合钢芯内层，疏绕扩径铝线层中间层和紧密绞合铝线层的外侧，该结构为普通的疏绕型扩径导线扩径率有限，在扩径比达到一定程度后导线结构稳定性差，可能造成放线过称中的跳股等缺陷，容易因疏绕层分布不均匀产生绞线塌陷。
疏绕型扩径导线由于其能减轻导线重量而达到节能的目的，如果能够解决其在放线过程中的跳股和塌陷等缺陷，将有利于疏绕型扩径导线的推广应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种疏绞型扩径导线，能够实现扩径率达到25％-30％，扩径导线的跳股最小张力比普通疏绕型扩径导线提高8％，解决疏绞型扩径导线结构稳定性差导致的跳股，同时扩径导线在临界张力作用下内层无明显压痕，导线使用寿命提高。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：
一种疏绞型扩径导线，所述扩径导线由内向外依次包括芯层、内层、中间层和外层，所述芯层由钢线彼此绞绕而成，其改进之处在于：
所述内层、中间层和外层为圆线或“T”型线结构，所述圆线直径为D1和D2，所述“T”型线沿扩径导线径向的高度为H1和H2；
所述内层和外层分别为单层结构，所述中间层为至少一层结构；
所述内层和中间层由直径为D1和D2的圆线绞绕而成，或由高度为H1和H2的“T”型线绞绕而成；所述外层由直径为D1或D2的圆线绞绕而成，或由高度为H1或H2的“T”型线绞绕而成；
所述D2＜D1，所述H2＜H1。
本发明的另一优选技术方案为：所述内层和中间层同层导线的邻接方式为D1D2型、H1H2型、D1D2D2型或H1H2H2型。
本发明的再一优选技术方案为：高度为H1和H2的“T”型线的横截面为相似梯形。
本发明的又一优选技术方案为：所述内层、中间层和外层均由铝线彼此绞绕而成。
本发明的再一优选技术方案为：所述尺寸相同的铝线，外层的节径比小于等于中间层的节径比，中间层的节径比小于等于内侧的节径比，内层的节径比小于等于芯层的节径比。
本发明的再一优选技术方案为：相邻层铝线绞绕方向反向绞合。
本发明的再一优选技术方案为：所述外层铝线绞绕方向为右向。
本发明的再一优选技术方案为：每层铝线沿其圆周方向均匀分布，相邻层所述直径为D1或高度为H1的铝线沿所述扩径导线径向错开分布。
本发明的再一优选技术方案为：所述扩径导线为中空结构。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1)导线重量减轻，输送率提高
导线采用高强度铝合金线，有效减轻导线重量，同时通过铝合金本身的性能来达到承受的拉力，不需要加强钢材，导线在运行过程中无磁滞损耗，提高了导线的输送效率；
2)扩径率增加，结构稳定
本发明利用导线内层和中间层的大小小大圆线或“T”型线的组合方式，达到较大的扩径率，减小电晕损失，同时导线内部空间稳定性提高，导线跳股临界张力比普通绞绕型导线提高8％，扩径导线经过临界张力试验后内层无明显压痕，解决了扩径导线因间隙过大而不稳定的问题，同时减轻了铝线间相互挤压对导线造成的损伤；
3)结构简单，铝线布置合理
本发明扩径导线的铝线相邻层反向绞合，最外侧绞向为右向，每层铝线均控制节径比在一个合适的范围内；
4)使用成本降低
扩径导线的使用成本降低。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是钢芯铝绞线结构示意图；
图2是普通疏绞型扩径导线结构示意图；
图3是本发明圆线结构疏绞型扩径导线结构示意图；
图4是本发明“T”型线结构疏绞型扩径导线结构示意图；
图5是本发明圆线与“T”型线结合疏绞型扩径导线结构示意图；
图6是扩径导线过滑轮试验示意图；
附图标记：
1-芯层，2-内层，3-中间层，4-外层。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行详细的说明。
本发明的疏绞型扩径导线结构示意图如附图3所示，扩径导线由内向外依次包括芯层1、内层2、中间层3和外层4。
芯层1由钢线彼此绞绕而成，内层2、中间层3和外层4均由铝线彼此绞绕而成，相邻层铝线绞绕方向反向绞合。
实施例1，扩径导线采用圆线的结构时：
如附图3圆线结构扩径导线所示，内层2为单层结构，中间层3为至少一层结构；内层2和中间层3由直径为D1和D2的导线绞绕而成，其中D2＜D1。内层2和中间层3同层导线的邻接方式为D1D2型或者D1D2D2型，即导线采用大小导线的组合结构，或者采用大小小导线的组合结构。不同直径导线交错的分布结构，使得导线达到较大的扩径率，减小电晕损失，同时导线内部空间稳定性提高，导线跳股临界张力比普通绞绕型导线提高8％，扩径导线经过临界张力试验后内层无明显压痕，解决了扩径导线因间隙过大而不稳定的问题。
外层4为单层结构，外层4由直径为D1或D2的导线绞绕而成，外层4铝线绞绕方向为右向。
每层铝线沿其圆周方向均匀分布，相邻层直径为D1的铝线沿其径向错开分布。此处错开分布的含义为，在扩径导线的径向方向上，直径为D1的铝线的中心轴线不在同一直线上。
本发明的每层铝线均控制节径比在一个合适的范围内。对于直径相同的铝线，外层4的节径比小于等于中间层3的节径比，中间层3的节径比小于等于内侧的节径比，内层2的节径比小于等于芯层1的节径比。
实施例2，扩径导线采用“T”型线结构时：
如附图4“T”型线结构扩径导线所示，内层2为单层结构，中间层3为至少一层结构；内层2和中间层3由高度为H1和H2的“T”型导线绞绕而成，其中“T”型线高度为铝线沿扩径导线径向方向的长度，H2＜H1。H1导线的横截面积为S1，H2导线的横截面积为S2，其中S2＜S1。内层2和中间层3同层导线的邻接方式为H1H2型或者H1H2H2型，即导线采用大小导线的组合结构，或者采用大小小导线的组合结构。不同高度导线采用交错的分布结构，使得导线达到较大的扩径率，减小电晕损失，同时导线内部空间稳定性提高，导线跳股临界张力比普通绞绕型导线提高11％，扩径导线经过临界张力试验后内层无明显压痕，解决了扩径导线因间隙过大而不稳定的问题。
外层4为单层结构，外层4由高度为H1或H2的导线绞绕而成，外层4铝线绞绕方向为右向。
每层铝线沿其圆周方向均匀分布，相邻层高度为H1的铝线沿其径向错开分布。此处错开分布的含义为，在扩径导线的径向方向上，高度为H1的铝线的中心轴线不在同一直线上。
本发明的每层铝线均控制节径比在一个合适的范围内。对于高度相同的铝线，外层4的节径比小于等于中间层3的节径比，中间层3的节径比小于等于内侧的节径比，内层2的节径比小于等于芯层1的节径比。
实施例3
扩径导线也可以采用内层2和中间层3采用圆线结构，外层4采用“T”型线结构，外层4的同一圆周上导线尺寸需一致，如附图5所示，内层2和中间层3导线的排布形式同实施例1。
为了增大导线计算拉断力，单线采用强度较高的铝合金线。此结构的扩径导线，采用高强度铝合金线，有效减轻导线重量，同时通过铝合金本身的性能来达到承受的拉力，不需要加强钢材，导线在运行过程中无磁滞损耗，提高了导线的输送效率。
本发明通过对扩径导线进行过滑轮试验，确定不同扩径导线跳股的最小张力，观察在不同的试验张力作用下，扩径导线跳股后的截面状态、内层铝股压痕等，并为数值模拟提供依据。过滑轮试验的试验装置如附图6所示。试验装置包括滑轮车、轨道、卷扬机、钢丝绳、拉力机等。试验导线采用两种圆线结构扩径导线，一种为LGJXK-900(630)/45(本发明)导线，其中LGJXK含义为新型扩径钢芯铝绞线，900含义为扩径导线横截面积，mm2，630含义为铝绞线的横截面积，mm2，45含义为钢芯横截面积，mm2；另一种为LGJK-900(630)/45，其中LGJK含义为扩径导线钢芯铝绞线，900含义为扩径导线横截面积，mm2，630含义为铝绞线的横截面积，mm2，45含义为钢芯横截面积，mm2。具体试验条件如下：
(1)试样长度L：21m(两耐张线夹间的距离约为20m)；
(2)最大加载力：5×104kg；
(3)试验包络角：30°；
(4)滑轮直径：900mm；
(5)运动形式：往复运动；
(6)机构行走速度：1m/s。
具体试验过程为：试验采用顺序法逼近最小跳股张力，张力从导线拉断力的30％开始，每隔5％导线拉断力递加或递减，直到逼近跳股最小张力值为止，其中导线拉断力可以用RTS表示。
测得两种导线的跳股临界张力如表1所示：
表1跳股导线临界张力
| 导线型号 | 临界张力 |
| LGJK-900(630)/45 | 15％RTS |
| LGJXK-900(630)/45(本发明) | 23％RTS |
根据表1可得LGJXK-900(630)/45(本发明)导线在优化后，临界张力较优化前提高了8％。LGJK-900(630)/45扩径导线过滑轮试验之后，内层铝股压痕严重，LGJXK-900(630)/45(本发明)扩径导线过滑轮之后内层无明显压痕。
通过对试验后导线截面的分析，得出跳股的主要原因是本发明导线在拉伸载荷作用下反复通过滑轮弯曲大小结构的扩径导线铝股之间间隙小。而同直径结构的扩径导线铝股之间间隙大，是铝股沿周向相互挤压造成的，LGJXK-900(630)/45(本发明)扩径导线解决了扩径导线因间隙过大而不稳定的问题。
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
Claims (1)
1.一种疏绞型扩径导线，所述扩径导线由内向外依次包括芯层(1)、内层(2)、中间层(3)和外层(4)，所述芯层(1)由钢线彼此绞绕而成，其特征在于：
所述内层(2)、中间层(3)和外层(4)为圆线或“T”型线结构，所述圆线直径为D1和D2，所述“T”型线沿扩径导线径向的高度为H1和H2；
所述内层(2)和外层(4)分别为单层结构，所述中间层(3)为至少一层结构；
所述内层(2)和中间层(3)由直径为D1和D2的圆线绞绕而成，或由高度为H1和H2的“T”型线绞绕而成；所述外层(4)由直径为D1或D2的圆线绞绕而成，或由高度为H1或H2的“T”型线绞绕而成；
所述D2<D1，所述H2<H1；
所述内层(2)和中间层(3)同层导线的邻接方式为D1D2型、H1H2型、D1D2D2型或H1H2H2型；
所述高度为H1和H2的“T”型线的横截面为相似梯形；
所述内层(2)、中间层(3)和外层(4)均由铝线彼此绞绕而成；
所述尺寸相同的铝线，外层(4)的节径比小于等于中间层(3)的节径比，中间层(3)的节径比小于等于内侧(2)的节径比，内层(2)的节径比小于等于芯层(1)的节径比；
相邻层铝线绞绕方向反向绞合；
所述外层(4)铝线绞绕方向为右向；
每层铝线沿其圆周方向均匀分布，相邻层所述直径为D1或高度为H1的铝线沿所述扩径导线径向错开分布；
所述扩径导线为中空结构。
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