CN111446032B - 一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力技术领域,尤其是涉及一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体、位于导体的绝缘层;其特征在于所述绝缘层呈螺旋形状间隔地包覆在导体之外,相邻的螺旋之间具有螺旋间隙,绝缘层是一体式结构,绝缘层上具有延导体轴线方向延伸的多个导流孔,导流孔在绝缘层中呈对称分布,导流孔为圆柱体结构形状,导流孔与导体相切。本发明还公开了制造方法。本发明具有以下主要有益效果:结构更简单、易于更制造、成本更低、重量更轻、防雷击断裂效果优。
Description
技术领域
本发明属于电力技术领域,尤其是涉及一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线及其制造方法。
背景技术
随着配电网的飞速发展,供电区域被树木覆盖,严重的腐蚀,大风等诸多因素的影响,是配电网的可靠性面临新的困难。面临着自然界对配电网构成的威胁,架空绝缘导线应运而生。架空绝缘导线与普通架空裸导线相比,具有许多优点,可解决常规裸导线在运行过程中遇到的一些难题,价格又比地埋电缆便宜很多,因此在配网中得到了广泛的应用。架空绝缘导线相对于裸导线主要具有如下的优点:(1)绝缘性能好,架空绝缘导线由于多了一层绝缘层,绝缘性能比裸导线优越,可减少线路相间距离,降低对线路支持件的绝缘要求,提高同杆架设线路的回路数;(2)防腐蚀性能好,架空绝缘导线由于外层有绝缘层,比裸导线受氧化腐蚀的程度小,抗腐蚀能力较强,可延长线路的使用寿命;(3)防外力破坏的性能好,减少受树木、飞飘物、金属膜和灰尘等外在因素的影响,减少相间短路及接地事故。绝缘导线虽然少了钢芯,但坚韧程度能够使整个导线的机械强度达到应力应变的要求。
当幅值足够高的感应雷或直击雷过电压作用后,雷电波向杆塔两侧迅速传播,当抵达绝缘子附近的薄弱处时,就向铁塔横担放电从而形成雷击闪络,并击穿导线的绝缘层,被击穿的绝缘层呈针孔状。当过电压引起两相或三相同时闪络时,就可能在雷击闪络的通道上形成工频续流,产生高达数千安培的工频短路电弧。工频短路电弧受到周围绝缘层的阻隔,电弧的弧根不能沿绝缘导线滑动,只能在雷击闪络处形成针孔集中放电,在绝缘击穿点燃烧。由于10kV线路绝缘相对薄弱,雷击往往引起两相或三相导线对地闪络,相对地电弧在电磁力和热应力的作用下,弧腹向负荷侧的上空漂移,两相电弧交汇易发展成相间电弧。电弧弧根温度很高,又集中在一点燃烧,在断路器跳闸前极短的时间内就把绝缘导线整齐地烧断。尤其是在终端杆与耐张杆导线的绝缘破损处,工频续流容易建弧形成相间金属性短路,最终造成绝缘导线断线。与裸导线受雷击比较:引起裸导线绝缘子闪络的雷击感应过电压较低,更容易形成线路多相闪络;但建弧形成的工频短路电弧在电动力以及空气气流等外力作用下,可以沿着导线表面向背离电源方向滑动,不会集中在某一点灼烧,并在工频续流烧断导线或损坏绝缘子之前就会引起断路器动作,切断工频电弧,不会严重烧伤导线。而绝缘导线则不同,由于在击穿点的周围存在绝缘层,阻碍了电弧的移动,使弧根停留在一点燃烧,此时即使将继电器跳闸时间调整到最小,导线也会被工频短路电流所损伤,断线事故的发生仍然难以避免。因此,裸导线的断线故障率明显低于架空绝缘电缆。架空绝缘电缆的雷击还会造成跳闸,致使电力中断及供电减少造成的收入减少,该种损失往往无法挽回。
CN208819631U公开了一种双屏蔽结构防雷电缆,包括外护套层,外护套层内表面上设有外金属屏蔽膜层,外金属屏蔽膜层的内侧间隔设有内金属屏蔽膜层;外金属屏蔽膜层和内金属屏蔽膜层之间设有绝缘支撑填充层;绝缘支撑填充层内埋设有导流金属线;内金属屏蔽膜层的内侧填充有内填充层,内填充层内设有接地线。其中外金属屏蔽膜层和内金属屏蔽膜层构成完整的双屏蔽结构,可以增加雷电击穿电缆的难度;而绝缘支撑填充层作为外金属屏蔽膜层与内金属屏蔽膜层之间的绝缘隔离,从而让雷电击穿的难度更大;而导流金属线可以将雷击过程中产生的击穿电流导出;接地线可以将雷击过程中产生的击穿电流传导至地面,这样让整体的抗雷击效果更加出。
CN208298582U公开了一种风力发电设备用中压防雷导流预分支电缆,其敷设在风力发电设备的风机扇叶上,所述预分支电缆包括主干电缆、分支电缆,以及设置在二者分支处并包裹于该分支处外侧的分支接头,所述主干电缆和分支电缆均包括导体、挤包覆于导体外侧的35kV级的内屏蔽层,以及挤包覆于内屏蔽层外侧的35kV级及以下的绝缘层。其能够避免风机扇叶被雷电脉冲电压烧蚀。
申请人经过反复验证,并委托武汉大学电学实验室做了很多试验来验证其防止10kV电力线路雷击断裂的可能性;给出的结论是上述文献揭示的结构无法有效地防止10kV电力线路雷击断裂。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的是揭示一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线及其制造方法,它们是采用以下技术方案实现的。
一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体、位于导体的绝缘层;其特征在于所述绝缘层呈螺旋形状间隔地包覆在导体之外,相邻的螺旋之间具有螺旋间隙,绝缘层是一体式结构,绝缘层上具有延导体轴线方向延伸的多个导流孔,导流孔在绝缘层中呈对称分布,导流孔为圆柱体结构形状,导流孔与导体相切。
一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体、位于导体的绝缘层;其特征在于所述绝缘层呈螺旋形状间隔地包覆在导体之外,相邻的螺旋之间具有螺旋间隙,绝缘层是一体式结构,绝缘层上具有延导体轴线方向延伸的多个导流孔,导流孔在绝缘层中呈对称分布,导流孔的下表面与导体相切。
一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体、位于导体的绝缘层;其特征在于所述绝缘层包覆在导体之外,绝缘层是一体式结构,绝缘层上具有延导体轴线方向延伸的多个导流孔,导流孔在绝缘层中呈对称分布,导流孔的下表面与导体相切。
一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体、位于导体的绝缘层;其特征在于所述绝缘层包覆在导体之外,绝缘层是一体式结构,绝缘层上具有延导体轴线方向延伸的多个导流孔,导流孔在绝缘层中呈对称分布,导流孔为圆柱体结构形状,导流孔与导体相切。
一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体、位于导体的绝缘层;其特征在于所述绝缘层包覆在导体之外,绝缘层是一体式结构,绝缘层上具有延导体轴线方向延伸的多个导流孔,导流孔在绝缘层中呈对称分布,导流孔为半圆柱体结构形状,导流孔开口朝向导体;导体外缘对称地分布有多个半圆柱体的导流槽,导流槽的开口向导体外;对应的导流孔与导流槽拼合成一个完整的圆柱体形状;导流孔与导流槽的数量一样多。
一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体、位于导体的绝缘层;其特征在于所述绝缘层包覆在导体之外,绝缘层是一体式结构,绝缘层上具有延导体轴线方向延伸的多个导流孔,导流孔在绝缘层中呈对称分布,导流孔为半圆柱体结构形状,导流孔开口朝向导体;导体外缘对称地分布有多个半圆柱体的导流槽,导流槽的开口向导体外;对应的导流孔与导流槽拼合成一个完整的圆柱体形状的导流容置孔,导流孔与导流槽的数量一样多;每个导流容置孔中具有一根导流管,导流管内部具有引流孔。
一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体、位于导体的绝缘层;其特征在于所述绝缘层包覆在导体之外,绝缘层是一体式结构;导体外缘对称地分布有多个半圆柱体的导流槽,导流槽的开口向导体外。
上述所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述导体的横截面为圆形。
上述所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述导体的材料是铜或铝或合金。
上述所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述导体是浇铸形成的一体化结构或由多根细的导电丝线绞合形成的复合体。
上述所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述绝缘层的材料是低密度聚乙烯或中密度聚乙烯或高密度聚乙烯或低烟无卤聚乙烯或低烟低卤聚乙烯或聚四氟乙烯或聚胺脂或TPU或TPE或聚氯乙烯。
上述所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述导流管的材料是铜或铝或铁或钢或耐高温复合材料或绝缘材料。
上述所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于是通过以下方法制造得到的:将导体穿过护套挤塑机头的模芯孔并不断向前沿直线方式牵引,引流装置将从护套挤塑机头引出的融熔的塑料不断喷在导体外,引流装置的喷出口相对于导体呈同一方向地旋转并保持引流装置的喷出口与导体表面接触,引流装置的旋转速度与导体的牵引速度相配合且使得喷在导体外的塑料之间具有第一间隙,外部喷有塑料的导体随同塑料一起进入成型模具,成弄模具中具有圆柱体形状的成形棒,导体外的塑料拉过成形棒并经冷却形成导流孔,同时,导体外的塑料经过冷却定形使得第一间隙定形为螺旋间隙,所述成形棒与导体表面相贴合;完成了可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线的制造。
一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线的制造方法,其特征在于制造步骤为:采用传统的护套挤塑方法,使用现有技术中的护套挤塑模芯,使用现有技术中的护套挤塑模套,并在护套挤塑模套的内壁对称地设置多个凸条,将护套挤塑模套安装在护套挤塑模芯之外并使护套挤塑模套与护套挤塑模芯之间具有间隙,将外表面具有导流槽的导体穿过护套挤塑模芯的模芯孔,并使凸条伸入到导流槽内,不断牵引导体,并将融熔的塑料不断压入护套挤塑模芯与护套挤塑模套之间,塑料就成形在导体外,不断牵引导体,连同导体外的塑料进入冷却水槽并不断牵引、冷却完成了可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线的制造。
进一步地,本申请中所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,所有导流孔是相通的,这样可使得电弧的运动更流畅。
本发明具有以下主要有益效果:结构更简单、易于更制造、成本更低、重量更轻、防雷击断裂效果优。
附图说明
图1为实施实例1的一段的立体结构示意图。
图2为图1放大的主视图。
图3为实施实例2的一段的立体结构示意图。
图4为图3放大的主视图。
图5为实施实例3的一段的立体结构示意图。
图6为图5放大的主视图。
图7为实施实例4的一段的立体结构示意图。
图8为图7放大的主视图。
图9为实施实例5的一段的立体结构示意图。
图10为图9放大的主视图。
图11为实施实例6的一段的立体结构示意图。
图12为图1放大的主视图。
图13为实施实例7的横截面结构示意图。
为了使所在技术领域人员能更准确、清楚地理解及实施本申请,下面结合说明书附图对于附图标记作进一步说明,图中:1—导体、2—绝缘层、3—导流管、11—导流槽、21—导流孔、22—螺旋间隙、31—引流孔。
具体实施方式
实施实例1
请见图1和图2,一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体1、位于导体的绝缘层2;其特征在于所述绝缘层呈螺旋形状间隔地包覆在导体之外,相邻的螺旋之间具有螺旋间隙22,绝缘层是一体式结构,绝缘层上具有延导体轴线方向延伸的八个导流孔21,导流孔在绝缘层中呈对称分布,导流孔为圆柱体结构形状,导流孔与导体相切。
上述所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于是通过以下方法制造得到的:将导体穿过护套挤塑机头的模芯孔并不断向前沿直线方式牵引,引流装置将从护套挤塑机头引出的融熔的塑料不断喷在导体外,引流装置的喷出口相对于导体呈同一方向地旋转并保持引流装置的喷出口与导体表面接触,引流装置的旋转速度与导体的牵引速度相配合且使得喷在导体外的塑料之间具有第一间隙,外部喷有塑料的导体随同塑料一起进入成型模具,成弄模具中具有圆柱体形状的成形棒,导体外的塑料拉过成形棒并经冷却形成导流孔,同时,导体外的塑料经过冷却定形使得第一间隙定形为螺旋间隙,所述成形棒与导体表面相贴合;完成了可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线的制造。
本申请中,成形棒顶出的塑料在冷却后清理掉。
实施实例2
请见图3和图4,一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体1、位于导体的绝缘层2;其特征在于所述绝缘层呈螺旋形状间隔地包覆在导体之外,相邻的螺旋之间具有螺旋间隙22,绝缘层是一体式结构,绝缘层上具有延导体轴线方向延伸的四个导流孔21,导流孔在绝缘层中呈对称分布,导流孔的下表面与导体相切。
本实施实例的制造方法基本同实施实例1,不同之处是成型棒的形状,本实施例中成形棒的下表面为圆弧柱形且制造中与导体表面相贴合。本申请中,成形棒顶出的塑料在冷却后清理掉。
实施实例1、2中,绝缘层还可以是具有多个相互平行的螺旋层构成;这样使得雷击电弧有效分流,同时使得绝缘层粘结可靠性极大地提高。
实施实例3
请见图5和图6,一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体1、位于导体的绝缘层2;其特征在于所述绝缘层包覆在导体之外,绝缘层是一体式结构,绝缘层上具有延导体轴线方向延伸的六个导流孔21,导流孔在绝缘层中呈对称分布,导流孔的下表面与导体相切。
实施实例4
请见图7和图8,一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体1、位于导体的绝缘层2;其特征在于所述绝缘层包覆在导体之外,绝缘层是一体式结构,绝缘层上具有延导体轴线方向延伸的四个导流孔21,导流孔在绝缘层中呈对称分布,导流孔为圆柱体结构形状,导流孔与导体相切。
实施实例3、4中,通过模具来实现,护套挤塑模具的模芯外表面具有与导流孔形状一致的成形突条,挤塑时,护套挤塑模具的模芯与模套之间的融熔塑料避开成形突条即形成了导流孔,冷却即实现了定形。
实施实例5
请见图9和图10,一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体1、位于导体的绝缘层2;其特征在于所述绝缘层包覆在导体之外,绝缘层是一体式结构,绝缘层上具有延导体轴线方向延伸的四个导流孔21,导流孔在绝缘层中呈对称分布,导流孔为半圆柱体结构形状,导流孔开口朝向导体;导体外缘对称地分布有四个半圆柱体的导流槽11,导流槽的开口向导体外;对应的导流孔与导流槽拼合成一个完整的圆柱体形状。
本实施实例中,制造方法基本同实施实例3、4,不同之处为成形突条的形状,及需要使用导体定位部件,使其导流槽与导体定位部件位置对应。
实施实例6
请见图10和图11,一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体1、位于导体的绝缘层2;其特征在于所述绝缘层包覆在导体之外,绝缘层是一体式结构,绝缘层上具有延导体轴线方向延伸的四个导流孔21,导流孔在绝缘层中呈对称分布,导流孔为半圆柱体结构形状,导流孔开口朝向导体;导体外缘对称地分布有四个半圆柱体的导流槽11,导流槽的开口向导体外;对应的导流孔与导流槽拼合成一个完整的圆柱体形状的导流容置孔,每个导流容置孔中具有一根导流管3,导流管内部具有引流孔31。
本实施实例中,制造方法基本同实施实例5,不同之处时在护套生产时与导体一起同时穿入了导流管。
实施实例7
请见图13,一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,具有导体1、位于导体的绝缘层2;其特征在于所述绝缘层包覆在导体之外,绝缘层是一体式结构;导体外缘对称地分布有四个半圆柱体的导流槽11,导流槽的开口向导体外。
本实施实例中,制造方法为现有技术中的挤塑方法,不同之处时护套挤塑模具的模套的内壁对称地凸出分布有凸条,凸条嵌入在导流槽内,这样挤塑时,导体上的导流槽得到有效保护且冷却后不会将融熔的塑料嵌入到导体的导流槽中。
上述任一实施实例所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述导体的横截面为圆形。
上述任一实施实例所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述导体的材料是铜或铝或合金。
上述任一实施实例所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述导体是浇铸形成的一体化结构或由多根细的导电丝线绞合形成的复合体。
上述任一实施实例所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述绝缘层的材料是低密度聚乙烯或中密度聚乙烯或高密度聚乙烯或低烟无卤聚乙烯或低烟低卤聚乙烯或聚四氟乙烯或聚胺脂或TPU或TPE或聚氯乙烯。
上述任一实施实例所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述导流管的材料是铜或铝或铁或钢或耐高温复合材料或绝缘材料。
上述所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述导流管的数量不局限于四根,还可为其它多根。
上述所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述导流槽的数量还可为其它多个。
上述所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述导流孔的数量还可为其它多个。
上述所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述引流孔的数量还可为其它多个。
上述所述的一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线,其特征在于所述导流管、导流槽、导流孔还可为其它形状。
本申请中,实施实例1、2中的结构,电缆结构趋于裸导线与绝缘导线之间,不仅具备了现有技术中架空绝缘导线的优点,还具有了部分裸导线的优点;而且,由于螺旋间隙22的存在,使得受到雷击时,强电流引起的电弧延螺旋间隙前进,由于螺旋间隙的存在,拉长了前进的距离,使电弧在延伸的过程中逐渐熄灭,且不至于烧坏导体及绝缘层;另一方面,电弧及热量沿直线分布的导流孔21前进,实现电弧的引导和分流并不断衰减最终熄灭;本实施实例有效地防止了雷击断裂。
本申请中,实施实例3、4、5中的结构,遭遇雷击时电弧击穿绝缘层2后迅速向击穿点两侧及周向的导流孔21/导流槽11的方向前进,直至逐渐熄灭,多个导流孔21/导流槽11使得电弧有效分散,使烧断电缆的可能性大大减小。
本申请中,实施实例6中的结构,电弧沿引流孔31传播,并在导流管3内熄灭。
上述电缆是申请人定制的,并使用在315公里长的三相四线制线路,其计采用及使用1320公里(有杆塔引入,故长度比线路长);使用三年以来未发生过电缆断裂,而对比其它电缆,同样的线路长度,雷击断裂5次;故申请人认为,本申请的电缆达到了比较理想的防雷击断裂的技术效果;后续将继续统计。
本申请中,由于导流槽11、导流孔21、螺旋间隙22等的存在,使得电缆的绝缘层等的材料有效减少,使电缆重量更轻、成本更低。
本发明制造方法简单、易掌握、成品合格率高、制造速度快、对设备的改造少。
本发明具有以下主要有益效果:结构更简单、易于更制造、成本更低、重量更轻、防雷击断裂效果优。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案,而不应视为对于本发明的限制。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案,包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进,也在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线的制造方法,其特征在于制造步骤为:将导体穿过护套挤塑机头的模芯孔并不断向前沿直线方式牵引,引流装置将从护套挤塑机头引出的融熔的塑料不断喷在导体外,引流装置的喷出口相对于导体呈同一方向地旋转并保持引流装置的喷出口与导体表面接触,引流装置的旋转速度与导体的牵引速度相配合且使得喷在导体外的塑料之间具有第一间隙,外部喷有塑料的导体随同塑料一起进入成型模具,成型模具中具有圆柱体形状的成形棒,导体外的塑料拉过成形棒并经冷却形成导流孔,同时,导体外的塑料经过冷却定形使得第一间隙定形为螺旋间隙,所述成形棒与导体表面相贴合;完成了可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线的制造。
2.一种可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线的制造方法,其特征在于制造步骤为:采用传统的护套挤塑方法,使用现有技术中的护套挤塑模芯,使用现有技术中的护套挤塑模套,并在护套挤塑模套的内壁对称地设置多个凸条,将护套挤塑模套安装在护套挤塑模芯之外并使护套挤塑模套与护套挤塑模芯之间具有间隙,将外表面具有导流槽的导体穿过护套挤塑模芯的模芯孔,并使凸条伸入到导流槽内,不断牵引导体,并将融熔的塑料不断压入护套挤塑模芯与护套挤塑模套之间,塑料就成形在导体外,不断牵引导体,连同导体外的塑料进入冷却水槽并不断牵引、冷却完成了可防止10kV电力线路雷击断裂的架空绝缘导线的制造。
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