CN109065220A - 一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线及制造方法 - Google Patents

一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线，其在不改变导线整体外径、不增加导线风荷载、不降低输送容量的情况下，提高了导线的防腐性能、减少导线的微风震动、降低线路损耗、有效增加线路档距。其包括内芯和外部绞合层，其特征在于：所述外部绞合层具体包括内层导体、外层导体，所述内芯具体为锌‑5％铝‑混合镀层钢线同心绞合而成的承力加强芯，在所述承力加强芯外同心紧密绞合一层由N根抽股式63％IACS导电率圆形截面铝线股组成的所述内导体层，在内导体层上同心绞合至少一层由若干63％IACS导电率“SZ”型截面铝线股组成的封闭外导体层。

Description

一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线及制造方法
技术领域
本发明涉及线缆结构的技术领域，具体为一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线，本发明还提供了一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线的制造方法。
背景技术
随着我国国民经济的持续高速发展，对电力输送容量、电力传输设备的差异化要求越发明显。目前，全球输电网建设不断加强，三峡输电工程线路的不断延伸，西电东送，南北互供，全国联网。伴随着新线路建设的同时，运行多年老线路也面临换线改造。因此电网建设中新型导线的需求量不断增加。
在高湿、酸雨等重腐蚀环境地区，大气环境腐蚀是造成架空导线早期失效的主要形式之一。空气中存在的高浓度盐分、酸性气体、粉尘等对钢芯铝绞线中普通镀锌钢线造成腐蚀，降低导线整体抗拉力，严重时造成钢线断股现象而被迫停电检验更换。据电力运行部门资料统计，长期运行在重腐蚀环境下的导线实际使用寿命会降低10年甚至15年以下，对输电线线路的安全运行提出了严重挑战。采用LGJF型防腐钢芯铝绞线，也就是在钢芯上涂防腐油。经多年运用，其只有短期防腐效果，而且增加了钢芯铝绞线的重量，因此新型导线需在低成本增加基础上，具有长期的防腐性能，同时避免防腐油脂对环境的影响。
交流输电线路，导线中电流传输具有“集肤效应”，导线交流电阻要高于导线计算的直流电阻，那么常规绞合结构导线在交流输电时电能损耗持续走高，因此急需一种导线，其在满足防震的同时，还需具有一定降低能耗的功能。
微风引起架空导线的震动是十分普遍的，而频繁的微风震动很容易引起的导线疲劳断股，严重时甚至会导线整根断线，因此新型导线又需具有较强的抗震性能。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线，其在不改变导线整体外径、不增加导线风荷载、不降低输送容量的情况下，提高了导线的防腐性能、减少导线的微风震动、降低线路损耗、有效增加线路档距。
一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线，其包括内芯和外部绞合层，其特征在于：所述外部绞合层具体包括内层导体、外层导体，所述内芯具体为锌-5％铝-混合镀层钢线同心绞合而成的承力加强芯，在所述承力加强芯外同心紧密绞合一层由N根抽股式63％IACS导电率圆形截面铝线股组成的所述内导体层，在内导体层上同心绞合至少一层由若干63％IACS导电率“SZ”型截面铝线股组成的封闭外导体层。
其进一步特征在于：
单一一层的所述外层导体的绞向为右向，相邻的所述内层导体的绞向为左向；
当所述外层导体的层数大于等于2时，最外层的外层导体的绞向为右向，相邻的外层导体和其外层的外层导体的绞向相反布置，相对外层的外层导体的节径比不大于相邻的相对内层的外层导体的节径比，且保证一定梯度差；
所述承力加强芯具体为1+6根的具有高防腐性能的锌-5％铝-混合镀层特高强度钢线同心绞合而成的承力加强芯；
所述承力加强芯内的钢线具有高防腐性能的锌-5％铝-混合镀层特高强度钢线的抗拉强度、1％伸长应力、锌层重量等性能等同于GB/T 3428-2012标准中G5A钢线；
N根所述抽股式圆形截面铝线股间的间隙通过等分式分线板设置形成,其中N≥6；
在所述内导体层上同心绞合至少一层由若干63％IACS导电率“SZ”型截面铝线股组成的封闭外导体层；
所述内层导体、外层导体中铝线股采用高导电率铝材料，其导电率≥63％IACS，抗拉强度不低于同等效截面电工圆铝线，长期使用温度达到70℃。
一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线的制造方法，其特征在于：在绞合形成的内芯的外环面布置N根抽股式63％IACS导电率圆形截面铝线股组成的所述内导体层，若干根所述抽股式圆形截面铝线股间的间隙通过固定在内层绞笼绞合头位置的等分式分线板设置形成；若干根所述“SZ”形截面铝线股拉线在内层导体的等效外环面组合形成至少一层闭合环面。
其进一步特征在于：等分式分线板具体布置形式为当存在N根所述抽股式圆形截面铝线股需要布置2N个孔的等间距式开孔板，圆形截面铝线股依次间隔布置于对应的圆形铝线股穿线孔设置，相邻的圆形铝线股穿线孔间设置有分线铜丝穿线孔；为保证绞线的顺利生产，控制线股的间隙值在1.00mm～4.00mm为宜、且圆形铝线股穿线孔的长度方向两端均设置圆形铝线股穿线孔倒角涂层，确保不会磨损；
“SZ”形截面铝线股拉线排布时其通过调整拉丝机排线与收线变频器，达到某一平衡值时，使拉丝排线紧密整齐，无压线，避免绞线工序单丝放线因压线导致的拉弯、拉细、刮伤、拉断；
绞线工序的外层导体中的每根“SZ”形截面铝线股首先需通过固定在外层绞笼内的定位校直管，之后通过固定在外层绞笼绞合头外的三轮式定位轮定位；
若干“SZ”截面铝线股通过的定位校直管内孔形状与单线截面仿形设置，所述定位校直管具体为尼龙管，所述定位校直管内孔轮廓与“SZ”截面铝线股外轮廓间隙不大于0.01mm，所述定位校直管的主要作用是消除因拉丝工序排线不齐导致的单线放线弯折以及确保单线进入三轮式定位轮前的方向平直稳定；
所述三轮式定位轮中的固定轮的外周轮槽设计为阶梯形状，外周轮槽与“SZ”形截面铝线股截面仿形布置，便于“SZ”形截面铝线股可稳定放置于外周轮槽内，同时借助于两侧的可移动定位轮封压，确保型线无翻身现象，“SZ”形截面铝线股与外周轮槽的轮廓间隙不大于0.01mm，所述三轮式定位轮主要作用是避免证单线进入纳米拉拔模前的翻身，确保导线绞合紧密、表面光滑。
采用本发明后，整个结构在不增加导线外径尺寸情况下，将外导体层中高导电率铝线股制作成“SZ”线结构，而内导体层采用特殊生产工艺达到抽股式绞合结构，减小了内导体层与承力加强芯之间的接触面积，因外层的型线结构以及内层抽股式结构，使得外层导体和内层导体的固有频率不同，增加抗震性能，减小微风震动引起的断线、断股等事故频率，增加导线使用寿命；
在导电截面不变情况下，内层采用抽股式结构，减小内导体层截面，而外层采用型线结构，有效增加了外导体层导电截面，降低交流输电时引起的交流电阻；将G1A强度镀锌钢芯更换为等截面的锌-5％铝-混合镀层特高强度钢芯，特殊镀层钢芯外层同心绞合63％IACS的铝线股时，计算直流电阻将低于等截面钢芯铝绞线；基于以上两点达到了节能降耗的目标；
将钢芯铝绞线中镀锌钢芯替换为锌-5％铝-稀土合金镀层钢芯，使用寿命可达30年以上，满足了电力部门设计使用寿命的要求。迄今在高压输电线路上已安装约7000公里，运行情况良好。使用该种导线，在不增加导线单位长度重量的情况下，使用寿命增加2～3倍，大大降低了输电线路的运行故障率，减少维修检验频率与导线更换时间，有效的降低了线路建设投资。同时，该类导线与普通钢芯铝绞线结构完全相同，施工方法完全一致。所以导线特别适用于沿海、化学产品工业区、腐蚀性气体重等工作环境下，具有良好的经济效益和社会效益。
将钢芯铝绞线中镀锌钢芯(G1A)替换为强度达到G5A级别的锌-5％铝-稀土合金镀层特高强度钢芯，导线拉力单重比可提高26.6％，相同控制气象条件下，400m档距弧垂可由10.36m降低至8.40m，降低18.9％；
综上，其在不改变导线整体外径、不增加导线风荷载、不降低输送容量的情况下，提高了导线的防腐性能、减少导线的微风震动、降低线路损耗、有效增加线路档距。
附图说明
图1为本发明的型线的剖视结构示意图；
图2为本发明的等分式分线板结构示意图；
图3为定位校直轮剖视图结构示意图；
图4为三轮式定位轮结构示意图；
图中序号所对应的名称如下：
圆形铝线股穿线孔1、分线铜丝穿线孔2、等距离分线孔间隙3、圆形铝线股穿线孔倒角涂层4、尼龙管5、间隙6、“SZ”形截面铝线股7、可移动定位轮8、定位轮9、旋转轴承10、外周轮槽11、圆形截面铝线股12、“SZ”截面铝线股13、锌-5％铝-混合镀层特高强度钢线14、锌层15、圆形截面铝线股间的间隙16。
具体实施方式
一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线、见图1：其包括内芯和外部绞合层，外部绞合层具体包括内层导体、外层导体，内芯具体为锌-5％铝-混合镀层钢线同心绞合而成的承力加强芯，在承力加强芯外同心紧密绞合一层由N根抽股式63％IACS导电率圆形截面铝线股12组成的内导体层，在内导体层上同心绞合至少一层由若干63％IACS导电率“SZ”型截面铝线股13组成的封闭外导体层。
当外层导体为一层时，单一一层的外层导体的绞向为右向，相邻的内层导体的绞向为左向；
当外层导体的层数大于等于2时，最外层的外层导体的绞向为右向，相邻的外层导体和其外层的外层导体的绞向相反布置，相对外层的外层导体的节径比不大于相邻的相对内层的外层导体的节径比，且保证一定梯度差；
承力加强芯具体为1+6根的具有高防腐性能的锌-5％铝-混合镀层特高强度钢线14同心绞合而成的承力加强芯；
承力加强芯内的钢线具有高防腐性能的锌-5％铝-混合镀层特高强度钢线的抗拉强度、1％伸长应力、锌层15重量等性能等同于GB/T 3428-2012标准中G5A钢线；
N根抽股式圆形截面铝线股间的间隙16通过等分式分线板设置形成,其中N≥6；
在内导体层上同心绞合至少一层由若干63％IACS导电率“SZ”型截面铝线股组成的封闭外导体层；
内层导体、外层导体中铝线股采用高导电率铝材料，其导电率≥63％IACS，抗拉强度不低于同等效截面电工圆铝线，长期使用温度达到70℃。
一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线的制造方法：在绞合形成的内芯的外环面布置N根抽股式63％IACS导电率圆形截面铝线股组成的内导体层，若干根抽股式圆形截面铝线股间的间隙通过固定在内层绞笼绞合头位置的等分式分线板设置形成；若干根“SZ”形截面铝线股拉线在内层导体的等效外环面组合形成至少一层闭合环面。
等分式分线板(见图2)具体布置形式为当存在N根抽股式圆形截面铝线股需要布置2N个孔的等间距式开孔板，相邻的孔之间设置有等距离分线孔间隙3，圆形截面铝线股依次间隔布置于对应的圆形铝线股穿线孔1设置，相邻的圆形铝线股穿线孔1间设置有分线铜丝穿线孔2；为保证绞线的顺利生产，控制线股的间隙16(见图1)值在1.00mm～4.00mm为宜、且圆形铝线股穿线孔1的长度方向两端均设置圆形铝线股穿线孔倒角涂层4，确保不会磨损；
“SZ”形截面铝线股拉线排布时其通过调整拉丝机排线与收线变频器，达到某一平衡值时，使拉丝排线紧密整齐，无压线，避免绞线工序单丝放线因压线导致的拉弯、拉细、刮伤、拉断；
绞线工序的外层导体中的每根“SZ”形截面铝线股首先需通过固定在外层绞笼内的定位校直管，之后通过固定在外层绞笼绞合头外的三轮式定位轮定位；
若干“SZ”截面铝线股通过的定位校直管内孔形状与单线截面仿形设置，定位校直管具体为尼龙,5，定位校直管内孔轮廓与“SZ”截面铝线股7外轮廓间隙6不大于0.01mm，定位校直管的主要作用是消除因拉丝工序排线不齐导致的单线放线弯折以及确保单线进入三轮式定位轮前的方向平直稳定；
三轮式定位轮中的固定轮9的外周轮槽11设计为阶梯形状，外周轮槽11与“SZ”形截面铝线股截面仿形布置，便于“SZ”形截面铝线股可稳定放置于外周轮槽11内，同时借助于两侧的可移动定位轮8封压，确保型线无翻身现象，“SZ”形截面铝线股与外周轮槽11的轮廓间隙不大于0.01mm，三轮式定位轮主要作用是避免证单线进入纳米拉拔模前的翻身，确保导线绞合紧密、表面光滑。
采用本发明后，整个结构在不增加导线外径尺寸情况下，将外导体层中高导电率铝线股制作成“SZ”线结构，而内导体层采用特殊生产工艺达到抽股式绞合结构，减小了内导体层与承力加强芯之间的接触面积，因外层的型线结构以及内层抽股式结构，使得外层导体和内层导体的固有频率不同，增加抗震性能，减小微风震动引起的断线、断股等事故频率，增加导线使用寿命；
在导电截面不变情况下，内层采用抽股式结构，减小内导体层截面，而外层采用型线结构，有效增加了外导体层导电截面，降低交流输电时引起的交流电阻；将G1A强度镀锌钢芯更换为等截面的锌-5％铝-混合镀层特高强度钢芯，特殊镀层钢芯外层同心绞合63％IACS的铝线股时，计算直流电阻将低于等截面钢芯铝绞线；基于以上两点达到了节能降耗的目标；
将钢芯铝绞线中镀锌钢芯替换为锌-5％铝-稀土合金镀层钢芯，使用寿命可达30年以上，满足了电力部门设计使用寿命的要求。迄今在高压输电线路上已安装约7000公里，运行情况良好。使用该种导线，在不增加导线单位长度重量的情况下，使用寿命增加2～3倍，大大降低了输电线路的运行故障率，减少维修检验频率与导线更换时间，有效的降低了线路建设投资。同时，该类导线与普通钢芯铝绞线结构完全相同，施工方法完全一致。所以导线特别适用于沿海、化学产品工业区、腐蚀性气体重等工作环境下，具有良好的经济效益和社会效益。
将钢芯铝绞线中镀锌钢芯(G1A)替换为强度达到G5A级别的锌-5％铝-稀土合金镀层特高强度钢芯，导线拉力单重比可提高26.6％，相同控制气象条件下，400m档距弧垂可由10.36m降低至8.40m，降低18.9％；
综上，其在不改变导线整体外径、不增加导线风荷载、不降低输送容量的情况下，提高了导线的防腐性能、减少导线的微风震动、降低线路损耗、有效增加线路档距。
以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线，其包括内芯和外部绞合层，其特征在于：所述外部绞合层具体包括内层导体、外层导体，所述内芯具体为锌-5％铝-混合镀层钢线同心绞合而成的承力加强芯，在所述承力加强芯外同心紧密绞合一层由N根抽股式63％IACS导电率圆形截面铝线股组成的所述内导体层，在内导体层上同心绞合至少一层由若干63％IACS导电率“SZ”型截面铝线股组成的封闭外导体层。
2.如权利要求1所述的一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线及制造方法，其特征在于：单一一层的所述外层导体的绞向为右向，相邻的所述内层导体的绞向为左向。
3.如权利要求1所述的一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线及制造方法，其特征在于：当所述外层导体的层数大于等于2时，最外层的外层导体的绞向为右向，相邻的外层导体和其外层的外层导体的绞向相反布置，相对外层的外层导体的节径比不大于相邻的相对内层的外层导体的节径比。
4.如权利要求1所述的一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线及制造方法，其特征在于：所述承力加强芯具体为1+6根的具有高防腐性能的锌-5％铝-混合镀层特高强度钢线同心绞合而成的承力加强芯。
5.一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线的制造方法，其特征在于：在绞合形成的内芯的外环面布置N根抽股式63％IACS导电率圆形截面铝线股组成的所述内导体层，若干根所述抽股式圆形截面铝线股间的间隙通过固定在内层绞笼绞合头位置的等分式分线板设置形成；若干根所述“SZ”形截面铝线股拉线在内层导体的等效外环面组合形成至少一层闭合环面。
6.如权利要求5所述的一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线的制造方法，其特征在于：等分式分线板具体布置形式为当存在N根所述抽股式圆形截面铝线股需要布置2N个孔的等间距式开孔板，圆形截面铝线股依次间隔布置于对应的圆形铝线股穿线孔设置，相邻的圆形铝线股穿线孔间设置有分线铜丝穿线孔；为保证绞线的顺利生产，控制线股的间隙值在1.00mm～4.00mm为宜、且圆形铝线股穿线孔的长度方向两端均设置圆形铝线股穿线孔倒角涂层，确保不会磨损。
7.如权利要求5所述的一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线的制造方法，其特征在于：“SZ”形截面铝线股拉线排布时其通过调整拉丝机排线与收线变频器，达到某一平衡值时，使拉丝排线紧密整齐，无压线，避免绞线工序单丝放线因压线导致的拉弯、拉细、刮伤、拉断。
8.如权利要求5所述的一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线的制造方法，其特征在于：绞线工序的外层导体中的每根“SZ”形截面铝线股首先需通过固定在外层绞笼内的定位校直管，之后通过固定在外层绞笼绞合头外的三轮式定位轮定位。
9.如权利要求8所述的一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线的制造方法，其特征在于：若干“SZ”截面铝线股通过的定位校直管内孔形状与单线截面仿形设置，所述定位校直管具体为尼龙管，所述定位校直管内孔轮廓与“SZ”截面铝线股外轮廓间隙不大于0.01mm，所述定位校直管的主要作用是消除因拉丝工序排线不齐导致的单线放线弯折以及确保单线进入三轮式定位轮前的方向平直稳定。
10.如权利要求8所述的一种自阻尼低损耗高防腐型硬铝型线绞线的制造方法，其特征在于：所述三轮式定位轮中的固定轮的外周轮槽设计为阶梯形状，外周轮槽与“SZ”形截面铝线股截面仿形布置，便于“SZ”形截面铝线股可稳定放置于外周轮槽内，同时借助于两侧的可移动定位轮封压，确保型线无翻身现象，“SZ”形截面铝线股与外周轮槽的轮廓间隙不大于0.01mm，所述三轮式定位轮主要作用是避免证单线进入纳米拉拔模前的翻身，确保导线绞合紧密、表面光滑。
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