CN105788740A - 一种平行集束导线 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力材料，公开了一种平行集束导线，其包括导体与包裹其外的绝缘外层组成的单线，所述单线通过绝缘外层表面相互粘接并呈直线平行排列，所述导体为铝合金碳纤维复合导体。本发明平行集束导线通过将单线呈直线平行排列，有利于安装和节省空间，提高了电线的载流量和拉伸强度。

Description

一种平行集束导线

技术领域

本发明属于电力材料领域，具体涉及一种平行集束导线。

背景技术

电线电缆是指用于电力、通信及相关传输用途的材料。随着电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大，对电线电缆的需求也将迅速增长，未来电线电缆业还有巨大的发展潜力。对于户外架空安装的导线而言，通常都将单线按照梅花形或口字形排列，但传统的排列方式中单线间的电感大，相互影响单线的工作，另外，由于电路电抗大，难以实现扩容降损的目的。

集束线也称集束导线，是将多根绝缘电缆用绝缘材料连接筋束在一起的新型电缆。集束导线的全称为集束架空绝缘电缆，制造时用是用绝缘材料连接筋将多根绝缘电缆紧凑的连接在一起，按集成的方式有平行（扁行）和方行，是以架空方式工作的紧凑型电缆束。因此决定了其物理参数、力学性能、施工方法等都界于裸导线和单根密闭电缆之间。平行结构的集束导线均采用铝芯材料，由于四根导线的自重和抗拉力限制，线路档距有限。而且铝芯材料本身有较多缺陷，其力学性能、耐热耐腐蚀性能及导电性能亟待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种平行集束导线，具有力学性能好，耐热耐腐蚀，安装方便，使用寿命长的特点。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种平行集束导线，包括导体与包裹其外的绝缘外层组成的单线，所述单线通过绝缘外层表面相互粘接并呈直线平行排列；

所述导体为铝合金碳纤维复合导体，其按照如下方法制备而得：

步骤1）取石墨放入坩埚中，置于马弗炉中煅烧，在氮气的保护下，于700-800℃煅烧3min，取出，粉碎成粉末状，得到改性石墨；

步骤2）将改性石墨、碳纤维以及纳米二氧化硅（粒径为50-100nm）依次添加到高速搅拌器中，1000转/min搅拌5min，然后预热到100℃，静置5min，再浸入到双酚A型环氧树脂中，通过赋形模头以丝条的形式将其拉出并切碎，即得改性碳纤维；其中，改性石墨、碳纤维、纳米二氧化硅以及双酚A型环氧树脂的质量比为2-3:12-20:1-2:18-25；

步骤3）将铝在600℃下保温30min，升温至700℃，然后加入铈、锗、钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛，进行熔炼形成合金液，熔炼时间为10min，然后升温至740℃，再将改性碳纤维投入到合金液中，同时采用电磁搅拌器搅拌，搅拌时间为8分钟；保温，静置3分钟得到混合料；其中，铝、铈、锗、钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛以及改性碳纤维的质量比为200-300:1-2：1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:2-3:3-5:3-5:4-7:5-8:25-40;

步骤4）将步骤3）所得混合料注入结晶器进行连铸连轧，控制铸坯进入轧机的温度为500-560℃，轧机出口处合金杆温度为300-320℃；合金杆经拉丝得到合金线；将合金线进行退火处理，退火温度350℃，退火时间20分钟，自然冷却，即得铝合金碳纤维复合导体。

本发明取得的有益效果主要包括：

本发明平行集束导线通过将单线呈直线平行排列，有利于安装和节省空间，提高了电线的载流量和拉伸强度；

本发明制得的铝合金碳纤维复合导体具备高电导率，优良的力学性能、耐热耐腐蚀性能，同时采用改性碳纤维结构，减轻了合金质量；

本发明中稀土金属改善了铝合金材料中晶体的组织结构，提高了铝合金的加工性能和耐腐蚀性能；

本发明碳纤维进行了改性和修饰，提高导线芯的工作温度，保证导电率，减轻导线芯重量，耐磨损耐疲劳，与合金材料的相容性更好；

本发明合金材料配伍合理，制备工艺简单可行，通过控制工艺参数，改善了应力作用对导体组织的不利影响，使得铝合金导体的耐挠曲疲劳特性提高；

本发明铝合金碳纤维复合导体耐热耐腐蚀性能好，使用寿命长，应用范围广泛。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种平行集束导线，包括导体与包裹其外的绝缘外层组成的单线，所述单线通过绝缘外层表面相互粘接并呈直线平行排列；

所述导体为铝合金碳纤维复合导体，其按照如下方法制备而得：

步骤1）取石墨放入坩埚中，置于马弗炉中煅烧，在氮气的保护下，于700℃煅烧3min，取出，粉碎成粉末状，得到改性石墨；

步骤2）将改性石墨、碳纤维以及纳米二氧化硅（粒径为50nm）依次添加到高速搅拌器中，1000转/min搅拌5min，然后预热到100℃，静置5min，再浸入到双酚A型环氧树脂中，通过赋形模头以丝条的形式将其拉出并切碎，即得改性碳纤维；其中，改性石墨、碳纤维、纳米二氧化硅以及双酚A型环氧树脂的质量比为2:12:1:18；

步骤3）将铝在600℃下保温30min，升温至700℃，然后加入铈、锗、钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛，进行熔炼形成合金液，熔炼时间为10min，然后升温至740℃，再将改性碳纤维投入到合金液中，同时采用电磁搅拌器搅拌，搅拌时间为8分钟；保温，静置3分钟得到混合料；其中，铝、铈、锗、钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛以及改性碳纤维的质量比为200:1：1:1:1:1:1:2:3:3:4:5:25;

步骤4）将步骤3）所得混合料注入结晶器进行连铸连轧，控制铸坯进入轧机的温度为500℃，轧机出口处合金杆温度为300℃；合金杆经拉丝得到合金线；将合金线进行退火处理，退火温度350℃，退火时间20分钟，自然冷却，即得铝合金碳纤维复合导体。

实施例2

一种平行集束导线，包括导体与包裹其外的绝缘外层组成的单线，所述单线通过绝缘外层表面相互粘接并呈直线平行排列；

所述导体为铝合金碳纤维复合导体，其按照如下方法制备而得：

步骤1）取石墨放入坩埚中，置于马弗炉中煅烧，在氮气的保护下，于800℃煅烧3min，取出，粉碎成粉末状，得到改性石墨；

步骤2）将改性石墨、碳纤维以及纳米二氧化硅（粒径为100nm）依次添加到高速搅拌器中，1000转/min搅拌5min，然后预热到100℃，静置5min，再浸入到双酚A型环氧树脂中，通过赋形模头以丝条的形式将其拉出并切碎，即得改性碳纤维；其中，改性石墨、碳纤维、纳米二氧化硅以及双酚A型环氧树脂的质量比为3:20:2:25；

步骤3）将铝在600℃下保温30min，升温至700℃，然后加入铈、锗、钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛，进行熔炼形成合金液，熔炼时间为10min，然后升温至740℃，再将改性碳纤维投入到合金液中，同时采用电磁搅拌器搅拌，搅拌时间为8分钟；保温，静置3分钟得到混合料；其中，铝、铈、锗、钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛以及改性碳纤维的质量比为300:1：2:2:2:2:2:3:5:5:7:8:40;

步骤4）将步骤3）所得混合料注入结晶器进行连铸连轧，控制铸坯进入轧机的温度为560℃，轧机出口处合金杆温度为320℃；合金杆经拉丝得到合金线；将合金线进行退火处理，退火温度350℃，退火时间20分钟，自然冷却，即得铝合金碳纤维复合导体。

实施例3

1.导电率试验：

将实施例1-2制备的铝合金碳纤维复合导体进行导电率实验，按照国标GB/T12966-2008《铝合金电导率测试方法》进行检测，其结果如表1所示：

表1

2.力学试验：

将实施例1-2制备的铝合金碳纤维复合导体进行室温拉伸实验，按照国标GB/T228-2002制成标准拉伸试样，在拉伸速度为0.5mm/min，30KN拉力试验机上拉伸，测量长度为50mm，测定抗拉强度、延伸率，其结果如表2所示：

表2

组别	抗拉强度(MPa)	延伸率(％)
			实施例1	199.3	16.7
实施例2	194.8	16.9

3.耐热耐腐蚀试验：

将实施例2制备的铝合金碳纤维复合导体进行耐热性能测试，用200℃保温240小时，抗拉强度保持率在98.5%，延伸率保持率在96.8%，导电率维持在98.1%。

将实施例2制备的铝合金碳纤维复合导体进行耐腐蚀性能测试，置于10%的氯化钠溶液240小时，抗拉强度保持率在99.3%，延伸率保持率在99.0%，导电率维持在99.5%

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种平行集束导线，其包括导体与包裹其外的绝缘外层组成的单线，所述单线通过绝缘外层表面相互粘接并呈直线平行排列；其特征在于，所述导体为铝合金碳纤维复合导体。

2.根据权利要求1所述的平行集束导线，其特征在于，所述铝合金碳纤维复合导体按照如下方法制备而得：

步骤1）取石墨放入坩埚中，置于马弗炉中煅烧，在氮气的保护下，于700-800℃煅烧3min，取出，粉碎成粉末状，得到改性石墨；

步骤2）将改性石墨、碳纤维以及纳米二氧化硅依次添加到高速搅拌器中，1000转/min搅拌5min，然后预热到100℃，静置5min，再浸入到双酚A型环氧树脂中，通过赋形模头以丝条的形式将其拉出并切碎，即得改性碳纤维；其中，改性石墨、碳纤维、纳米二氧化硅以及双酚A型环氧树脂的质量比为2-3:12-20:1-2:18-25；

步骤3）将铝在600℃下保温30min，升温至700℃，然后加入铈、锗、钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛，进行熔炼形成合金液，熔炼时间为10min，然后升温至740℃，再将改性碳纤维投入到合金液中，同时采用电磁搅拌器搅拌，搅拌时间为8分钟；保温，静置3分钟得到混合料；其中，铝、铈、锗、钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛以及改性碳纤维的质量比为200-300:1-2：1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:2-3:3-5:3-5:4-7:5-8:25-40;

步骤4）将步骤3）所得混合料注入结晶器进行连铸连轧，控制铸坯进入轧机的温度为500-560℃，轧机出口处合金杆温度为300-320℃；合金杆经拉丝得到合金线；将合金线进行退火处理，退火温度350℃，退火时间20分钟，自然冷却，即得铝合金碳纤维复合导体。

3.根据权利要求2所述的平行集束导线，其特征在于，所述纳米二氧化硅粒径为50-100nm。