CN105185457A - 电力网架空输电线路用钢芯铝绞线 - Google Patents

电力网架空输电线路用钢芯铝绞线 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电力网架空输电线路用钢芯铝绞线。本发明的目的是提供一种成本较低、载流量大，抗腐蚀性能好、强度较高且无磁性、低损耗的电力网架空输电线路用钢芯铝绞线。本发明的技术方案是：一种电力网架空输电线路用钢芯铝绞线，由抗拉芯体和导电体构成，其中导电体由若干电工用铝导体线组成，其特征在于：所述抗拉芯体由若干根无磁不锈钢制成的钢丝绞合成股形；所述无磁不锈钢中金属锰Mn含量为10％～16％，镍Ni含量小于5％，氮N含量在0.3～0.4％之间。本发明适用于电力工程领域。

Description

电力网架空输电线路用钢芯铝绞线
技术领域
本发明涉及一种电力网架空输电线路用钢芯铝绞线。适用于电力工程领域。
背景技术
钢芯铝绞线是适用于架空线路的一种常见的输电导线，不论是在二十、三十年代，还是如今的21世纪这些都是很常见的。一般在野外的电线杆上的就是钢芯铝绞线。我国的钢芯铝绞线的国家标准是GTB-1179-83，钢芯铝绞线是铝导线和钢丝的组合体。由于铝导线的抗拉强度低，仅为100～250MPa，而选用的镀锌钢丝的强度为1244MPa，通常要求铝线的电阻率0.028214Ωmm2/m，组合后既能体现出良好的导电率，又具有较高的抗拉强度，已有较长的使用历史了。
由于钢芯线直接与大气环境接触，目前污染日益严重，大气对铝导线及金属钢丝的腐蚀是十分有害的。大气中通常有SO2、NO、NO2、NH3、CO2等酸碱物质，对铝导线及镀锌钢丝产生化学腐蚀，特别是镀锌钢丝的腐蚀更加严重，通常寿命仅为10～15年，而线路杆塔设计寿命为30年，运行中不能达到同步的要求。
根据电磁感应可知，具有铁磁性的材料在交变电流中，因为大电流而产生磁场，该磁场会使铁磁材料即导线中的钢丝而产生涡流，造成很大的磁滞损耗，特别是在线路中电流比较大时，这种损耗会更加明显。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种成本较低、载流量大，抗腐蚀性能好、强度较高且无磁性、低损耗的电力网架空输电线路用钢芯铝绞线。
本发明所采用的技术方案是：一种电力网架空输电线路用钢芯铝绞线，由抗拉芯体和导电体构成，其中导电体由若干电工用铝导体线组成，其特征在于：所述抗拉芯体由若干根无磁不锈钢制成的钢丝绞合成股形；
所述无磁不锈钢中金属锰Mn含量为10％～16％，镍Ni含量小于5％，氮N含量在0.3～0.4％之间。
该钢芯铝绞线外层包覆散热塑料套管。
所述散热塑料套管采用添加石墨填料的氟塑料弹性体制成，其中石墨含量为10～15％。
所述散热塑料套管外表面均匀设有若干通风沟。
所述散热塑料套管由套管本体和分别设置于本体两侧的插槽和插条组成，套管本体的插槽和插条插装配合形成套管。
所述钢丝外层涂塑或包覆塑料护套。
所述涂塑或包覆塑料护套所选用的材料为掺有SiC粉末的聚乙烯、高密度聚乙烯、交联聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或氟塑料。
所述无磁不锈钢采用201、202、204或205型不锈钢。
本发明的有益效果是：铝导线外包覆石墨填料的氟塑料，保护铝导体，又可以提高导线载流量，厚度一般1.2mm～3mm，导线的内芯体由不锈钢制成的钢丝代替镀锌钢丝，可满足抗拉强度，防腐性能好。本发明中采用Mn含量高的不锈钢，以Mn代替Ni，降低Ni含量，从而降低成本，并且由于Mn不同于Ni，不具有磁性，有助于减少铁磁损耗，提高输电效率。本发明在钢丝外层进行涂塑或者包覆塑料的工艺，增大了芯体的体积数，从而增加了导线间的相对距离，减少了涡流损耗及邻近效应，提高载流量。同时由于选用的氟塑料套管具有憎水性，提高了冰雾天气的导线抗覆冰能力。
附图说明
图1实施例的截面示意图。
图2为实施例中散热塑料套管的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例为一种电力网架空输电线路用钢芯铝绞线，钢芯铝绞线由抗拉芯体和导电体构成，其中导电体由若干根电工用铝导体线3组成，抗拉芯体由若干根无磁不锈钢制成的钢丝1绞合成股形。钢丝1采用无磁不锈钢制成，该无磁不锈钢中金属锰Mn含量为10％～16％，镍Ni含量小于5％，氮N含量在0.3～0.4％之间。
由于普通不锈钢，如304钢，因含镍Ni量大于9％，而呈现磁性。因此本例采用无磁不锈钢ASTM－200系列锰铬奥氏体不锈钢，优选201(1Cr17Mn6Ni5N)、202(1Cr18Mn8Ni5N)、204(0Cr18Mn8Ni5N)；204Cu(1Cr17Mn8Ni3Cu3N)、205(2Cr17Mn15Ni2N)型不锈钢。高锰Mn、铬Cr、氮含量的CrMn系列奥氏体不锈钢以锰替代镍，不但价格大大下降，而且由于金属锰Mn是无磁性的，可满足钢芯铝绞线在运行中无磁的要求。由于CrMn系列奥氏体不锈钢中Mn含量都在10％以上，大大增加钢中氮N的溶解度，因此氮N含量都在0.3～0.4％，固溶处理后可得到完全奥氏体组织而且十分稳定，冷作后可得到无磁高强的产品。
根据集肤效应电磁涡流损耗邻近效应产生的原理，导体的截面积越大，集肤效应越明显，而导体的交流电阻随集肤效应的增大而增大。本实施例中为减少集肤效应及涡流损耗，采取了在钢丝1外层涂塑或包塑加工工艺，减少芯体的涡流作用，增加导线间的相隔距离，减少邻近效应，提高载流量。
本实施例中钢丝1涂塑或包塑的材料为掺有SiC粉末的聚乙烯(还可以选择高密度聚乙烯、交联聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或氟塑料)。
涂塑是将塑料(一般用高密度聚乙烯HDPE)直接粘结在钢绞线上，使钢基与塑料之间没有空隙，若塑料不破损，就能完全隔离腐蚀环境，保证绞线不受腐蚀。为达到涂塑的目的，必须是钢基与液态的塑料相接触，从而塑料在冷却的条件下固化。与所有钢材涂层一样，有涂前处理，涂层，冷却三大工序。就涂层而言，一般有浸涂、喷涂、电涂。其中浸涂最为常用，以往浸涂都是冷态的钢件浸入液态的涂层材料，随后抽出冷却固化。或者是加热的钢丝通过塑料粒子的流化床，接触钢件的塑料迅速熔化而被粘结在钢件上带出冷却固化。
包塑是将塑料护套2绕包在钢绞线外，该塑料护套2不与钢绞线粘结，以隔离腐蚀环境为目的。其加工方法一般是用挤塑机套在钢绞线外层，包塑的厚度在0.5mm～2.5mm左右。
本实施例中在钢芯铝绞线外包覆一个可以拉开、封合的散热塑料套管4。如图2所示，散热塑料套管4由套管本体401和分别设置于本体两侧的插槽402和插条403组成，套管本体401的插槽402和插条403插装配合形成套管，散热塑料套管4外表面均匀设有若干沿套管轴向布置的通风沟404。
本实施例中散热塑料套管4采用添加石墨填料的氟塑料弹性体制成，其中石墨含量为10～15％，除氟塑料与石墨配伍以外，还可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯或苯对苯二甲酸丁二(醇)酯与碳化硅SiC或氟化钙相混合的塑料复合材料。
根据现代量子物理学创始人普朗克的光量子辐射理论，金属导体的发射率小，非金属材料的发射率大，铝导线裸露于大气环境之中，一方面会受污染大气中的酸性气体SO2、NOx等的腐蚀而影响寿命。同时由于金属的发射率ε低，仅为0.1～02，从而影响了作为导体由发热引起的热量的发射能力，减弱了散热的效果，影响导线载流量下降的问题。而掺杂石墨的氟塑料的发射率ε＝0.75～0.95，因此在铝导线的外层加套一个导热系数较高的耐高温、耐候的塑料薄层套管，不仅可以有效地保护铝导线的抗腐蚀能力，而且可以提高导线的散热能力，而提高了导线的散热能力，就等于提高了导线的载流量和输送的功率值，起到一举两得的效果，经实验测试，加上散热套管后的载流能力可提高约5～6％。

Claims (8)

1.一种电力网架空输电线路用钢芯铝绞线，由抗拉芯体和导电体构成，其中导电体由若干电工用铝导体线(3)组成，其特征在于：所述抗拉芯体由若干根无磁不锈钢制成的钢丝(1)绞合成股形；
所述无磁不锈钢中金属锰Mn含量为10％～16％，镍Ni含量小于5％，氮N含量在0.3～0.4％之间。
2.根据权利要求1所述的电力网架空输电线路用钢芯铝绞线，其特征在于：该钢芯铝绞线外层包覆散热塑料套管(4)。
3.根据权利要求2所述的电力网架空输电线路用钢芯铝绞线，其特征在于：所述散热塑料套管(4)采用添加石墨填料的氟塑料弹性体制成，其中石墨含量为10～15％。
4.根据权利要求2或3所述的电力网架空输电线路用钢芯铝绞线，其特征在于：所述散热塑料套管(4)外表面均匀设有若干通风沟(404)。
5.根据权利要求4所述的电力网架空输电线路用钢芯铝绞线，其特征在于：所述散热塑料套管(4)由套管本体(401)和分别设置于本体两侧的插槽(402)和插条(403)组成，套管本体(401)的插槽(402)和插条(403)插装配合形成套管。
6.根据权利要求1所述的电力网架空输电线路用钢芯铝绞线，其特征在于：所述钢丝(1)外层涂塑或包覆塑料护套(2)。
7.根据权利要求6所述的电力网架空输电线路用钢芯铝绞线，其特征在于：所述涂塑或包覆塑料护套(2)所选用的材料为掺有SiC粉末的聚乙烯、高密度聚乙烯、交联聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或氟塑料。
8.根据权利要求1所述的电力网架空输电线路用钢芯铝绞线，其特征在于：所述无磁不锈钢采用201、202、204、204Cu或205型不锈钢。
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