CN104299715A - 高强度低电阻率高压输电电力电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高强度低电阻率高压输电电力电缆，包括3根导体、导体屏蔽层、绝缘层、保护层；导体屏蔽层设置在导体的外部，绝缘层设置在导体屏蔽层的外部，3根导体设置于保护层内；还包括圆柱形固定装置，圆柱形固定装置位于保护层内；所述的圆柱形固定装置的侧面等间距设置有3个圆弧形凹槽；所述的3根导体分别位于圆弧形凹槽；所述的导体、圆柱形固定装置、保护层之间形成的空腔填充绝缘填充物；还包括远端断点检测单元、N个终端断点检测单元；所述的N个终端断点检测单元等间距设置于高强度低电阻率高压输电电力电缆线路上。本发明的电力电缆不会出现摩擦导致的短路问题；电力电缆一旦出现断路问题，可以很快判断出断路点，并且线芯硬度高，电阻率低。
Description
技术领域
本发明涉及高压输电技术领域，具体涉及到高强度低电阻率高压输电电力电缆。
背景技术
随着国民经济的快速发展，作为国民经济主动脉的电力电缆的用量和使用范围越来越大。电力电缆是用于传输和分配电能的电缆。常用于城市地下电网、发电站的引出线路、工矿企业的内部供电及过江、过海的水下输电线。在电力线路中，电力电缆所占的比重正逐渐增加。电力电缆是在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品，其中包括1-500KV以及以上各种电压等级，各种绝缘的电力电缆。
电力电缆的基本结构由线芯(导体)、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成。线芯是电力电缆的导电部分，用来输送电能，是电力电缆的主要部分。绝缘层是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能输送，是电力电缆结构中不可缺少的组成部分。屏蔽层，因为电力线缆通过的电流比较大，电流周围会产生磁场，为了不影响别的元件，所以加屏蔽层可以把这种电磁场屏蔽在电缆内。保护层的作用是保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入，以及防止外力直接损坏电力电缆。
现有的三相电力电缆存在一个很大的缺陷就是A相、B相、C相导线都是圆柱形，这样各相之间容易滑动摩擦，时间久了，容易出现各相之间短路。
三相电力电缆还有一个问题就是，一旦出现断路问题，非常难以查找断路点，从而会导致长时间大面积停电现象。
现有的电力电缆的线芯一般采用铝合金材料制备，而铝合金材料的硬度不够高，于是就向铝合金材料中加入其它成分，使得硬度提高，但是会导致电阻率大幅度上升。
发明内容
本发明要解决的技术问题：
第一，现有的三相电力电缆的A相、B相、C相之间容易出现滑动摩擦的现象，时间久了一旦绝缘层磨坏了就会出现短路；
第二，电力电缆一旦出现断路问题，非常难以查找断路点，从而会导致长时间大面积停电现象。
第三，现有的电力电缆的线芯一般采用铝合金材料制备，而铝合金材料的硬度不够高，于是就向铝合金材料中加入其它成分，使得硬度提高，但是会导致电阻率大幅度上升。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
高强度低电阻率高压输电电力电缆，包括3根导体、导体屏蔽层、绝缘层、保护层；导体屏蔽层设置在导体的外部，绝缘层设置在导体屏蔽层的外部，3根导体设置于保护层内；还包括圆柱形固定装置，圆柱形固定装置位于保护层内；所述的圆柱形固定装置的侧面等间距设置有3个圆弧形凹槽；所述的3根导体分别位于圆弧形凹槽；所述的导体、圆柱形固定装置、保护层之间形成的空腔填充绝缘填充物；
还包括远端断点检测单元、N个终端断点检测单元；所述的N个终端断点检测单元等间距设置于高强度低电阻率高压输电电力电缆线路上；N≥2；
其中，N个终端断点检测单元从左端向右端依次命名为：第1终端断点检测单元、第i终端断点检测单元、第N终端断点检测单元；1≤i≤N；
所述的远端断点检测单元包括总控制器单元、总无线通信单元、键盘单元、显示单元；总无线通信单元、键盘单元、显示单元分别与总控制器单元的IO口相连；
所述的终端断点检测单元包括3根导电金属条、第一开关、第二开关、第三开关、控制器单元、无线通信单元；
其中，3根导体命名为：第一导体，第二导体，第三导体；3根导电金属条命名为：第一导电金属条，第二导电金属条，第三导电金属条；
第一导电金属条穿过导体屏蔽层、绝缘层、保护层，第一导电金属条的一端电连接第一导体，另一端位于保护层的外部并且同时电连接第一开关的一端和第二开关的一端；
第二导电金属条穿过导体屏蔽层、绝缘层、保护层，第二导电金属条的一端电连接第二导体，另一端位于保护层的外部并且同时电连接第一开关的另一端和第三开关的一端；
第三导电金属条穿过导体屏蔽层、绝缘层、保护层，第三导电金属条的一端电连接第三导体，另一端位于保护层的外部并且同时电连接第二开关的另一端和第三开关的另一端；
所述的第一导电金属条、第二导电金属条、第三导电金属条的外表面均设置有绝缘层；
第一开关、第二开关、第三开关均含有控制端，第一开关、第二开关、第三开关的控制端分别与控制器单元的IO口连接；
控制器单元通过无线通信单元与总控制器单元通信；
其中，所述的导体采用铝合金材料制备而成，该铝合金材料的重量配比如下：铝：1000份；钕：0.5-0.8份；硼：3-6份；铁：1份；铜：1.5份；硅：1.5份；镁：2.5份；锌：0.5份；镧：0.01份；
第一步：按照上述重量份配制铝合金原料后，首先，熔炼温度为730℃，经过搅拌、精炼、除渣后，使用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ120mm的铝合金铸锭，然后经过6-8秒迅速降到430℃；
第二步：采用挤压机在430℃热挤压制成Φ30mm的铝合金杆；
第三步：在惰性气体中保温1个小时，再降温到300℃；
第四步：采用拉线机通过6-8次的拉制，制备成Φ4mm的铝合金导线，将所述的铝合金导线绞制成所述的导体。
更加优选的技术方案，所述的总无线通信单元、无线通信单元均采用gprs通信模块。
更加优选的技术方案，所述的显示单元采用数码管显示。
更加优选的技术方案，所述的总控制器单元与控制器单元均采用MSP430单片机。
更加优选的技术方案，所述的第一开关、第二开关、第三开关均采用继电器。
更加优选的技术方案，所述的第一开关、第二开关、第三开关均采用可控晶闸管。
与现有技术方案相比，本发明的有益效果：第一，本发明的电力电缆A相、B相、C相固定稳固，相互之间不接触，不会出现滑动摩擦的现象，因此不会出现摩擦导致的短路问题；第二，电力电缆一旦出现断路问题，可以很快判断出断路点，解决了因为电力电缆断路导致的长时间大面积停电问题。
第三，本发明的电力电缆的线芯导体采用铝合金材料制备，在硬度提高的同时，电阻率反而降低。
附图说明
图1是本发明电力电缆的结构示意图。
其中，1是导体，2是导体屏蔽层，3是绝缘层，4是圆柱形固定装置，5保护层。
图2是本发明电力电缆开关部分的连接示意图。
图3是本发明远端断点检测单元与终端断点检测单元原理方框示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：高强度低电阻率高压输电电力电缆，包括3根导体、导体屏蔽层、绝缘层、保护层；导体屏蔽层设置在导体的外部，绝缘层设置在导体屏蔽层的外部，3根导体设置于保护层内；还包括圆柱形固定装置，圆柱形固定装置位于保护层内；所述的圆柱形固定装置的侧面等间距设置有3个圆弧形凹槽；所述的3根导体分别位于圆弧形凹槽；所述的导体、圆柱形固定装置、保护层之间形成的空腔填充绝缘填充物；还包括远端断点检测单元、6个终端断点检测单元；所述的6个终端断点检测单元等间距设置于高强度低电阻率高压输电电力电缆线路上；
其中，6个终端断点检测单元从左端向右端依次命名为：第1终端断点检测单元、第2终端断点检测单元、第3终端断点检测单元、第4终端断点检测单元、第5终端断点检测单元、第6终端断点检测单元；
所述的远端断点检测单元包括总控制器单元、总无线通信单元、键盘单元、显示单元；总无线通信单元、键盘单元、显示单元分别与总控制器单元的IO口相连；
所述的终端断点检测单元包括3根导电金属条、第一开关、第二开关、第三开关、控制器单元、无线通信单元；
其中，3根导体命名为：第一导体，第二导体，第三导体；3根导电金属条命名为：第一导电金属条，第二导电金属条，第三导电金属条；
第一导电金属条穿过导体屏蔽层、绝缘层、保护层，第一导电金属条的一端电连接第一导体，另一端位于保护层的外部并且同时电连接第一开关的一端和第二开关的一端；
第二导电金属条穿过导体屏蔽层、绝缘层、保护层，第二导电金属条的一端电连接第二导体，另一端位于保护层的外部并且同时电连接第一开关的另一端和第三开关的一端；
第三导电金属条穿过导体屏蔽层、绝缘层、保护层，第三导电金属条的一端电连接第三导体，另一端位于保护层的外部并且同时电连接第二开关的另一端和第三开关的另一端；
所述的第一导电金属条、第二导电金属条、第三导电金属条的外表面均设置有绝缘层；
第一开关、第二开关、第三开关均含有控制端，第一开关、第二开关、第三开关的控制端分别与控制器单元的IO口连接；
控制器单元与总控制器单元通信。
其中，所述的总无线通信单元、无线通信单元均采用gprs通信模块；显示单元采用数码管显示；总控制器单元与控制器单元均采用MSP430单片机。第一开关、第二开关、第三开关均采用继电器。
其中，所述的导体采用铝合金材料制备而成，该铝合金材料的重量配比如下：铝：1000份；钕：0.5份；硼：3份；铁：1份；铜：1.5份；硅：1.5份；镁：2.5份；锌：0.5份；镧：0.01份；
第一步：按照上述重量份配制铝合金原料后，首先，熔炼温度为730℃，经过搅拌、精炼、除渣后，使用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ120mm的铝合金铸锭，然后经过6-8秒迅速降到430℃；
第二步：采用挤压机在430℃热挤压制成Φ30mm的铝合金杆；
第三步：在惰性气体中保温1个小时，再降温到300℃；
第四步：采用拉线机通过6-8次的拉制，制备成Φ4mm的铝合金导线，将所述的铝合金导线绞制成所述的导体。
实施例2：
在实施例1的基础上，第一开关、第二开关、第三开关均采用可控晶闸管。
其中，所述的导体采用铝合金材料制备而成，该铝合金材料的重量配比如下：铝：1000份；钕：0.6份；硼：4份；铁：1份；铜：1.5份；硅：1.5份；镁：2.5份；锌：0.5份；镧：0.01份；
第一步：按照上述重量份配制铝合金原料后，首先，熔炼温度为730℃，经过搅拌、精炼、除渣后，使用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ120mm的铝合金铸锭，然后经过6-8秒迅速降到430℃；
第二步：采用挤压机在430℃热挤压制成Φ30mm的铝合金杆；
第三步：在惰性气体中保温1个小时，再降温到300℃；
第四步：采用拉线机通过6-8次的拉制，制备成Φ4mm的铝合金导线，将所述的铝合金导线绞制成所述的导体。
实施例3：
其它与实施例1完全一样，其中，所述的导体采用铝合金材料制备而成，该铝合金材料的重量配比如下：
铝：1000份；钕：0.7份；硼：5份；铁：1份；铜：1.5份；硅：1.5份；镁：2.5份；锌：0.5份；镧：0.01份；
第一步：按照上述重量份配制铝合金原料后，首先，熔炼温度为730℃，经过搅拌、精炼、除渣后，使用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ120mm的铝合金铸锭，然后经过6-8秒迅速降到430℃；
第二步：采用挤压机在430℃热挤压制成Φ30mm的铝合金杆；
第三步：在惰性气体中保温1个小时，再降温到300℃；
第四步：采用拉线机通过6-8次的拉制，制备成Φ4mm的铝合金导线，将所述的铝合金导线绞制成所述的导体。
实施例4：
其它与实施例1完全一样，其中，所述的导体采用铝合金材料制备而成，该铝合金材料的重量配比如下：铝：1000份；钕：0.8份；硼：6份；铁：1份；铜：1.5份；硅：1.5份；镁：2.5份；锌：0.5份；镧：0.01份；
第一步：按照上述重量份配制铝合金原料后，首先，熔炼温度为730℃，经过搅拌、精炼、除渣后，使用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ120mm的铝合金铸锭，然后经过6-8秒迅速降到430℃；
第二步：采用挤压机在430℃热挤压制成Φ30mm的铝合金杆；
第三步：在惰性气体中保温1个小时，再降温到300℃；
第四步：采用拉线机通过6-8次的拉制，制备成Φ4mm的铝合金导线，将所述的铝合金导线绞制成所述的导体。
以上4个实施例中电阻率以及硬度的变化值如表1所示：
表1：
通过以上表1可以发现本发明的铝合金导线硬度明显提升，电阻率反而降低，所以本发明的铝合金导线绞制成的电力电缆导体性能明显提升。
采用本发明电力电缆查找断路点的方法如下：
1)依次将高强度低电阻率高压输电电力电缆左端的第一导体与第二导体、第一导体与第三导体、第二导体与第三导体的端部施加120V直流电压，同时线路中串联一个直流电流表；
2)通过键盘单元控制总控制器单元向第N/2终端断点检测单元的控制器发送开关闭合与断开命令；当120V直流电压施加在第一导体和第二导体的端部时，第N/2终端断点检测单元的控制器控制闭合第一开关，间隔10秒控制断开第一开关；当120V直流电压施加在第一导体和第三导体的端部时，第N/2终端断点检测单元的控制器控制闭合第二开关，间隔10秒控制断开第二开关；当120V直流电压施加在第二导体和第三导体的端部时，第N/2终端断点检测单元的控制器控制闭合第三开关，间隔10秒控制断开第三开关；
3)如果直流电流表全有读数，说明断路点在第N/2终端断点检测单元的右侧；如果直流电流表不是全有读数，说明断路点在第N/2终端断点检测单元的左侧；
4)如果断路点在第N/2终端断点检测单元的右侧，则通过键盘单元控制总控制器单元向第N/2+1终端断点检测单元的控制器发送开关闭合与断开命令；当120V直流电压施加在第一导体和第二导体的端部时，第N/2+1终端断点检测单元的控制器控制闭合第一开关，间隔10秒控制断开第一开关；当120V直流电压施加在第一导体和第三导体的端部时，第N/2+1终端断点检测单元的控制器控制闭合第二开关，间隔10秒控制断开第二开关；当120V直流电压施加在第二导体和第三导体的端部时，第N/2+1终端断点检测单元的控制器控制闭合第三开关，间隔10秒控制断开第三开关；
如果断路点在第N/2终端断点检测单元的左侧，则通过键盘单元控制总控制器单元向第N/2-1终端断点检测单元的控制器发送开关闭合与断开命令；当120V直流电压施加在第一导体和第二导体的端部时，第N/2-1终端断点检测单元的控制器控制闭合第一开关，间隔10秒控制断开第一开关；当120V直流电压施加在第一导体和第三导体的端部时，第N/2-1终端断点检测单元的控制器控制闭合第二开关，间隔10秒控制断开第二开关；当120V直流电压施加在第二导体和第三导体的端部时，第N/2-1终端断点检测单元的控制器控制闭合第三开关，间隔10秒控制断开第三开关；
5)按照步骤3)与步骤4)的方法，直到查找到断路点的位置；
6)如果第一开关与第二开关闭合时，直流电流表均没有读数，说明断路点在第一导体；如果第一开关与第三开关闭合时，直流电流表均没有读数，说明断路点在第二导体；如果第二开关与第三开关闭合时，直流电流表均没有读数，说明断路点在第三导体，从而查找出断路点位于哪一根导体。
Claims (6)
1.高强度低电阻率高压输电电力电缆，包括3根导体、导体屏蔽层、绝缘层、保护层；导体屏蔽层设置在导体的外部，绝缘层设置在导体屏蔽层的外部，3根导体设置于保护层内；其特征在于，还包括圆柱形固定装置，圆柱形固定装置位于保护层内；所述的圆柱形固定装置的侧面等间距设置有3个圆弧形凹槽；所述的3根导体分别位于圆弧形凹槽；所述的导体、圆柱形固定装置、保护层之间形成的空腔填充绝缘填充物；
还包括远端断点检测单元、N个终端断点检测单元；所述的N个终端断点检测单元等间距设置于高强度低电阻率高压输电电力电缆线路上；N≥2；
所述的远端断点检测单元包括总控制器单元、总无线通信单元、键盘单元、显示单元；总无线通信单元、键盘单元、显示单元分别与总控制器单元的IO口相连；
所述的终端断点检测单元包括3根导电金属条、第一开关、第二开关、第三开关、控制器单元、无线通信单元；
其中，3根导体命名为：第一导体，第二导体，第三导体；3根导电金属条命名为：第一导电金属条，第二导电金属条，第三导电金属条；
第一导电金属条穿过导体屏蔽层、绝缘层、保护层，第一导电金属条的一端电连接第一导体，另一端位于保护层的外部并且同时电连接第一开关的一端和第二开关的一端；
第二导电金属条穿过导体屏蔽层、绝缘层、保护层，第二导电金属条的一端电连接第二导体，另一端位于保护层的外部并且同时电连接第一开关的另一端和第三开关的一端；
第三导电金属条穿过导体屏蔽层、绝缘层、保护层，第三导电金属条的一端电连接第三导体，另一端位于保护层的外部并且同时电连接第二开关的另一端和第三开关的另一端；
所述的第一导电金属条、第二导电金属条、第三导电金属条的外表面均设置有绝缘层；
第一开关、第二开关、第三开关均含有控制端，第一开关、第二开关、第三开关的控制端分别与控制器单元的IO口连接；
控制器单元通过无线通信单元与总控制器单元通信；
其中，所述的导体采用铝合金材料制备而成，该铝合金材料的重量配比如下：铝：1000份；钕：0.5-0.8份；硼：3-6份；铁：1份；铜：1.5份；硅：1.5份；镁：2.5份；锌：0.5份；镧：0.01份；
第一步：按照上述重量份配制铝合金原料后，首先，熔炼温度为730℃，经过搅拌、精炼、除渣后，使用连铸机连续浇铸，连续浇铸成Φ120mm的铝合金铸锭，然后经过6-8秒迅速降到430℃；
第二步：采用挤压机在430℃热挤压制成Φ30mm的铝合金杆；
第三步：在惰性气体中保温1个小时，再降温到300℃；
第四步：采用拉线机通过6-8次的拉制，制备成Φ4mm的铝合金导线，将所述的铝合金导线绞制成所述的导体。
2.根据权利要求1所述的高强度低电阻率高压输电电力电缆，其特征在于，所述的总无线通信单元、无线通信单元均采用gprs通信模块。
3.根据权利要求1所述的高强度低电阻率高压输电电力电缆，其特征在于，所述的显示单元采用数码管显示。
4.根据权利要求1所述的高强度低电阻率高压输电电力电缆，其特征在于，所述的总控制器单元与控制器单元均采用MSP430单片机。
5.根据权利要求1所述的高强度低电阻率高压输电电力电缆，其特征在于，所述的第一开关、第二开关、第三开关均采用继电器。
6.根据权利要求1所述的高强度低电阻率高压输电电力电缆，其特征在于，所述的第一开关、第二开关、第三开关均采用可控晶闸管。
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