CN104751983B - 一种智能电网特高压变电站用扩径母线及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能电网特高压变电站用扩径母线及其制造方法，包括扩径空心支撑层和绞合在扩径空心支撑层外周的导电层，所述支撑层为铝管或铝合金管经螺旋轧纹而成的空心柔性铝管或铝合金管，所述导电层为紧密均匀缠绕排列在支撑层外周的耐热铝合金单线。本发明的扩径母线采用铝管或铝合金管支撑与绞合高强耐热单线的结构大大增加了导线的直径、提高导线拉重比，用于超高压变电站中可降低电晕和无线电干扰水平，同时具有表面光滑、重量轻、强度大、安全性好、载流能力强、无电磁损耗和无电化学腐蚀等优点，满足特高压线路高海拔地区对扩径母线的要求。

Description

一种智能电网特高压变电站用扩径母线及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种智能电网特高压变电站用扩径母线及其制造方法。

背景技术

随着架空输电线路的电压等级越来越高，对于用于变电站中各级电压配电装置的连接、以及变压器等电气设备和相应配电装置的连接，即汇集、分配和传送电能的母线，其要求也越来越高，特别在位于高海拔地理位置的变电站，其所用母线的电场、磁场、可听噪声、以及无线电干扰水平会大大超过相关要求，这不仅会带来环境污染，而且会产生大量电能损失，解决这些问题的最好技术手段是增大母线直径。

目前，增大母线外径的方法主要如：一、增大导线面积，但这势必会增加母线的重量，从而增加了架设母线承力塔的载荷；二、采用疏绕结构，即在普通绞合结构的绞线内层抽出若干单线以相对增加母线绞合层，从而达到扩径的目的，但这种抽股扩径方式的扩径率小，扩径率一般在1.2以下，因此，其仅仅适用于高电压输电线路中，而不能满足特高电压高海拔地区对母线的要求。为此，人们开始研究扩径率更大的导线，如目前通常使用镀锌软管作为支撑物，并在镀锌软管外绞合铝或耐热铝合金导电层，为了增加扩径母线的强度，在绞合次外层导电层中加入适量钢丝以提高其强度。这种母线由于镀锌软管和钢丝与绞绕在软管上的铝线之间存在电位差，导致母线在长期使用中容易在水酸碱等有害物质作用下发生化学腐蚀，直接影响使用寿命。再者对于生产厂家而言，镀锌软管在外购过程中无法保证大长度的要求，如生产大长度必须进行多次接头，这样势必威胁到母线的安全性能。为了改进目前变电站用扩径母线的缺点，中国发明专利CN201758043U公开了《一种铝管支撑型耐热铝合金扩径母线》，所述扩径母线采用轧纹铝管作为支撑物，所述轧纹铝管外绞绕有耐热铝合金单线。该结构的扩径导线仍存在一定缺点：其一，耐热铝合金线强度相对较低，造成母线整根拉断力较低，架设档距小，安全性差，其二，其耐热铝合金单线的横截面为圆，多根绞合后，其相邻两根铝合金单线存在有间隙，从而导致母线表面电场强度升高，降低了母线的起始电晕电压，限制了母线的使用；因此仍有值得改进的地方。

发明的内容

本发明的第一个目的是综合解决目前特高压便电闸所遇到的问题，提供一种载流量大、强度高、安全性好，抗电晕和无线电干扰水平高的智能电网特高压变电站用扩径母线。

实现本发明第一个目的的技术方案是：一种智能电网特高压变电站用扩径母线，包括扩径空心支撑层和绞合在扩径空心支撑层外周的导电层，所述支撑层为铝管或铝合金管经螺旋轧纹而成的空心柔性铝管或铝合金管，所述导电层为紧密均匀缠绕排列在支撑层外周的耐热铝合金单线。

所述支撑层为有方向性螺纹、且螺纹节距均匀的空心铝管或铝合金管。

所述支撑层的壁厚为1.0～3.0mm，螺纹的深度为1.0～5.0mm，螺纹的间距为5.0～50.0mm，螺纹的方向为左向或者右向，铝管或铝合金管的外径为15mm～70mm。

所述导电层至少有一层。

所述导电层的单根耐热铝合金单线的面积为5～30mm²，20℃导体电阻率为≤0.031347Ω·mm²/m、抗张强度为225～270MPa；230℃高温处理1小时后，其抗张强度残存率≥90％。

本发明的第二个目的是提供一种载流量大、强度高、安全性好，抗电晕和无线电干扰水平高的智能电网特高压变电站用扩径母线的制造方法。

实现本发明第二个目的的技术方案是：一种智能电网特高压变电站用扩径母线的制造方法，包括以下步骤：

步骤一：加工制得螺纹状扩径空心铝管或铝合金管；

步骤二：加工制得高强耐热铝合金线；

步骤三：将多根高强度耐热铝合金线与空心铝管或铝合金管经绞线机按照需要的绞合方式进行绞合，形成空心铝管或铝合金管位于内部，高强度耐热铝合金线绞合层位于空心铝管或铝合金管外部的扩径母线成品。

所述步骤一中加工制得螺纹状扩径空心铝管或铝合金管为：将一定厚度的铝带或铝合金带经过模具经连续氩弧焊焊接为密闭的空心铝管或铝合金管或铝合金管，然后将铝管或铝合金管经过轧纹机轧制成有一定深度、一定螺纹间距的扩径空心铝管或铝合金管。

所述步骤一中加工制得螺纹状扩径空心铝管或铝合金管为：将铝杆或铝合金杆经过康纺挤出机连续挤出一定厚度、一定外径的空心铝管或铝合金管，然后将铝管或铝合管经过连续轧纹机轧制成有一定深度、一定螺纹间距的扩径空心铝管或铝合金管。

所述步骤二为：将铝锭通过熔炼、连铸连轧工序加工成高强耐热铝合金杆，熔炼过程中控制炉内合金成分应满足炉内各元素质量百分数如下：Fe的含量为0.35～0.95wt％，Cu的含量为0.05～0.20wt％，Zr的含量为0.04～0.10wt％,稀土含量为0.10～0.30wt％；(Cr+V+Mn+Ti)的含量≤0.015wt％，其他各种杂质元素含量均不大于0.03wt％；炉内采用电磁搅拌或人工搅拌，确保成份均匀，静置时间不小于40分钟；高强度耐热铝合金杆的性能控制在20℃导体电阻率为≤0.030780Ω·mm²/m、抗张强度150～185MPa、伸长率≥8.0％；其次将高强耐热铝合金杆通过拉丝机加工制得高强耐热铝合金线，高强耐热铝合金线单线性能控制在其直径或等效直径为1.50～5.00mm、20℃导体电阻率为≤0.031347Ω·mm²/m、抗张强度225～270MPa、导电率≥55％IACS，230℃高温处理1小时后，其抗张强度残存率≥90％。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明的扩径母线采用铝管或耐热铝合金管支撑与绞合高强耐热单线的结构大大增加了导线的直径，用于超高压变电站中时可降低电晕和无线电干扰水平，同时具有表面光滑、强度大、安全性好、载流能力强、无电磁损耗和无电化学腐蚀等优点，满足特高压线路高海拔地区对扩径母线的要求。

(2)本发明可根据变电站导线外径要求进行任意设计，可大大增加导线的外径，不仅散热性能好，降低电晕和无线电干扰水平，使输电线路的导线更安全、更环保。

(3)本发明采用铝或铝合管扩径，铝管或铝合金管不仅起到支撑作用，也可以输送电流可大大降低导线电阻，增大载流量。

(4)本发明的导电层的导线全部采用非磁性材料，无电磁损耗和无电化学腐蚀，降低线路损耗，提高导线使用寿命。

(5)本发明的导电层采用高强耐热铝合金线，可大大提高导线强度，提高拉重比，提高导线使用安全性。同时大大提高导线的导线运行温度，将导线的运行从常规70℃提高到150℃，从而大大提高载流量。

(6)本发明的导电层可以采用型线结构，使得导线表面十分光滑，可以很好的降低电晕和无线电干扰的水平，使输电线路的导线更安全、更环保。

(7)本发明提供了两种生产空心扩径铝管或铝合金管的方法。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明支撑层的截面图。

附图中标号为：

支撑层1、外周的导电层2。

具体实施方式

见图1，本实施例的一种智能电网特高压变电站用扩径母线，包括扩径空心支撑层1和绞合在扩径空心支撑层1外周的导电层2，其特征在于：支撑层1为铝管或铝合金管经螺旋轧纹而成的空心柔性铝管或铝合金管，导电层2为紧密均匀缠绕排列在支撑层外周的耐热铝合金单线。支撑层1为有方向性螺纹、且螺纹节距均匀的空心铝管或铝合金管。支撑层1的壁厚为1.0～3.0mm，螺纹的深度为1.0～5.0mm，螺纹的间距为5.0～50.0mm，螺纹的方向为左向或者右向，铝管或铝合金管的外径为15mm～70mm。导电层2设置有两层，每层的单线的截面均为梯形，当然也可以为其他形状，隔层单线的截面形状可以相同也可以不相同。导电层2的单根耐热铝合金单线的面积为5～30mm²，20℃导体电阻率为≤0.031347Ω·mm2/m、抗张强度为225～270MPa；230℃高温处理1小时后，其抗张强度残存率≥90％。

制造方法，包括以下步骤：

步骤一(见图2)：加工制得螺纹状扩径空心铝管或铝合金管；步骤一中加工制得螺纹状扩径空心铝管或铝合金管为：将一定厚度的铝带或铝合金带经过模具经连续氩弧焊焊接为密闭的空心铝管或铝合金管，然后将铝管或铝合金管经过轧纹机轧制成有一定深度、一定螺纹间距的扩径空心铝管或铝合金管。

或者步骤一中加工制得螺纹状扩径空心铝管或铝合金管为：将铝杆或铝合金杆经过康纺挤出机连续挤出一定厚度、一定外径的空心铝管或铝合金管，然后将铝管或铝合管经过连续轧纹机轧制成有一定深度、一定螺纹间距的扩径空心铝管。

步骤二：加工制得高强耐热铝合金线；将铝锭通过熔炼、连铸连轧工序加工成高强耐热铝合金杆，熔炼过程中控制炉内合金成分应满足炉内各元素质量百分数如下：Fe的含量为0.35～0.95wt％，Cu的含量为0.05～0.20wt％，Zr的含量为0.04～0.10wt％,稀土含量为0.10～0.30wt％；(Cr+V+Mn+Ti)的含量≤0.015wt％，其他各种杂质元素含量均不大于0.03wt％；炉内采用电磁搅拌或人工搅拌，确保成份均匀，静置时间不小于40分钟；高强度耐热铝合金杆的性能控制在20℃导体电阻率为≤0.030780Ω·mm²/m、抗张强度150～185MPa、伸长率≥8.0％；其次将高强耐热铝合金杆通过拉丝机加工制得高强耐热铝合金线，高强耐热铝合金线单线性能控制在其直径或等效直径为1.50～5.00mm、20℃导体电阻率为≤0.031347Ω·mm²/m、抗张强度225～270MPa、导电率≥55％IACS，230℃高温处理1小时后，其抗张强度残存率≥90％。

步骤三：将多根高强度耐热铝合金线与空心铝管或铝合金管经绞线机按照需要的绞合方式进行绞合，形成空心铝管或铝合金管位于内部，高强度耐热铝合金线绞合层位于空心铝管或铝合金管外部的扩径母线成品。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种制造智能电网特高压变电站用扩径母线的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：加工制得螺纹状扩径空心铝管或铝合金管；

步骤二：加工制得高强度耐热铝合金线；

步骤三：将多根高强度耐热铝合金线与空心铝管或铝合金管经绞线机按照需要的绞合方式进行绞合，形成空心铝管或铝合金管位于内部，高强度耐热铝合金线绞合层位于空心铝管或铝合金管外部的扩径母线成品；

所述步骤一中加工制得螺纹状扩径空心铝管或铝合金管为：将一定厚度的铝带或铝合金带经过模具经连续氩弧焊焊接为密闭的空心铝管或铝合金管，然后将空心铝管或铝合金管经过轧纹机轧制成有一定深度、一定螺纹间距的扩径空心铝管或铝合金管；

或者所述步骤一中加工制得螺纹状扩径空心铝管或铝合金管为：将铝杆或铝合金杆经过康纺挤出机连续挤出一定厚度、一定外径的空心铝管或铝合金管，然后将空心铝管或铝合管经过连续轧纹机轧制成有一定深度、一定螺纹间距的扩径空心铝管或铝合金管；

所述步骤二为：将铝锭通过熔炼、连铸连轧工序加工成高强度耐热铝合金杆，熔炼过程中控制炉内合金成分应满足炉内各元素质量百分数如下：Fe的含量为0.35～0.95wt％，Cu的含量为0.05～0.20wt％，Zr的含量为0.04～0.10wt％,稀土含量为0.10～0.30wt％；(Cr+V+Mn+Ti)的含量≤0.015wt％，其他各种杂质元素含量均不大于0.03wt％；炉内采用电磁搅拌或人工搅拌，确保成份均匀，静置时间不小于40分钟；高强度耐热铝合金杆的性能控制在20℃导体电阻率为≤0.030780Ω·mm²/m、抗张强度150～185MPa、伸长率≥8.0％；其次将高强度耐热铝合金杆通过拉丝机加工制得高强度耐热铝合金线，高强度耐热铝合金线性能控制在其直径或等效直径为1.50～5.00mm、20℃导体电阻率为≤0.031347Ω·mm²/m、抗张强度225～270MPa、导电率≥55％IACS，230℃高温处理1小时后，其抗张强度残存率≥90％。