CN113327701B - 一种高强度柔性纤维芯电力输送绞线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度柔性纤维芯电力输送绞线，涉及电力输送线技术领域。本发明包括柔性纤维芯，柔性纤维芯之外包覆有金属密封保护层，金属密封保护层之外包覆有至少一层导电线绞线层，所述柔性纤维芯为芳纶纤维芯、PBO纤维芯、液晶纤维芯中的任意一种或两种以上的组合。本发明成本较低、重量轻、承拉强度高、折弯性能好、断裂强度高、可拉伸性小、自身不发热、抗分解温度较高、耐候性能强、不容易下垂、适合制造大跨距线路的电力输送线材。

Description

一种高强度柔性纤维芯电力输送绞线
技术领域
本发明涉及电力输送线技术领域，特别涉及一种高强度柔性纤维芯电力输送绞线。
背景技术
目前，架空的电力输送线主要有铝绞线、铝合金绞线、铜绞线、铜合金绞线、钢芯铝绞线、钢芯铝合金绞线、钢芯铜绞线、钢芯铜合金绞线、碳纤维芯铝绞线、碳纤维芯铝合金绞线、碳纤维芯铜绞线、碳纤维芯铜合金绞线。
铝绞线、铝合金绞线的重量较轻，价格便宜使用成本低，但是铝绞线或铝合金绞线承拉强度较低，不适合较大跨距线路；铜绞线、铜合金绞线的导电性能好，但铜绞线或铜合金绞线承拉强度也较低，不适合较大跨距线路。
钢芯铝绞线、钢芯铝合金绞线、钢芯铜绞线和钢芯铜合金绞线的承拉强度相比铝绞线、铝合金绞线、铜绞线和铜合金绞线的承拉强度有较大提高，但是钢芯铝绞线、钢芯铝合金绞线、钢芯铜绞线和钢芯铜合金绞线具有如下缺点：其一、钢纤维的断裂强度为0.35N/tex，模量为200GPa，其承拉强度仍然难以适合更大跨距电力架空线路；其二、钢芯的重量较大，导致钢芯铝绞线、钢芯铝合金绞线、钢芯铜绞线和钢芯铜合金绞线的整体重量较大，长时间使用后，由于钢绞线被拉长会出现导线下垂问题，给电力线路带来极大的危害；其三、由于钢的电阻比外层的铝导线大，通过电流时会因钢自身电阻而发热；同时在导电的状态下钢会产生内部涡流，也因此产生内部发热。因此，输电时导线的发热很大部分来自钢芯，温度上升会导致钢芯软化，抗拉伸强度降低，其热量还会使得钢芯铝绞线、钢芯铝合金绞线、钢芯铜绞线或钢芯铜合金绞线变软，进一步降低抗拉强度，使得钢芯铝绞线、钢芯铝合金绞线、钢芯铜绞线或钢芯铜合金绞线，在大电流或长时间使用后会出现架空线路的导线下垂问题，在风力变化时可能摇摆碰线，出现短路等安全问题，甚至导线垂至离地面高度严重不足保证安全的问题。
碳纤维芯的断裂强度为2.05 N/tex，模量为230GPa，碳纤维芯铝绞线、碳纤维芯铝合金绞线、碳纤维芯铜绞线和碳纤维芯铜合金绞线的承拉强度有大幅提高、重量较轻，但是碳纤维芯铝绞线、碳纤维芯铝合金绞线、碳纤维芯铜绞线和碳纤维芯铜合金绞线具有如下缺点：其一、碳纤维芯的成本高，使得碳纤维芯铝绞线、碳纤维芯铝合金绞线、碳纤维芯铜绞线和碳纤维芯铜合金绞线的整体成本较高；其二、碳纤维芯的脆性高，抗折弯性能差，当导线架设的施工过程中，必然需要弯曲碳纤维芯铝绞线、碳纤维芯铝合金绞线、碳纤维芯铜绞线和碳纤维芯铜合金绞线时，碳纤维芯会发生隐裂，导致后期断线。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高强度柔性纤维芯电力输送绞线，该高强度柔性纤维芯电力输送绞线的成本较低、重量轻、承拉强度高、折弯性能好、断裂强度高、可拉伸性小、自身不发热、抗分解温度较高、耐候性能强、不容易下垂、适合大跨距线路的电力输送。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种高强度柔性纤维芯电力输送绞线，包括柔性纤维芯，柔性纤维芯之外包覆有金属密封保护层，金属密封保护层之外包覆有至少一层导电线绞线层，所述柔性纤维芯为芳纶纤维芯、PBO纤维芯、液晶纤维芯中的任意一种或两种以上的组合。
作为本发明的一种优选方案，所述导电线绞线层之外包覆有绝缘外套层。
作为本发明的一种优选方案，所述柔性纤维芯为连续编织而成的柔性纤维芯或者连续绞合而成的柔性纤维芯；所述柔性纤维芯与金属密封保护层之间灌注有树脂材料或粘结材料，使柔性纤维芯能够结合为一体，并与金属密封保护层粘合成一体；所述金属密封保护层的内壁设有横纹、斜纹或异形纹，使填充的树脂材料或粘结材料能够嵌入纹路中，增大结合力。
作为本发明的一种优选方案，所述金属密封保护层为金属管密封保护层，所述金属管密封保护层为铝管密封保护层、铝合金管密封保护层、铜管密封保护层、铜合金管密封保护层中的任意一种。
作为本发明的一种优选方案，所述金属密封保护层由绕包带在柔性纤维芯之外绕包而成；所述绕包带为铝绕包带、铝合金绕包带、铜绕包带、铜合金绕包带中的任意一种。进一步，所述绕包带的一侧端下侧设有第一卡合槽和第一卡合凸条，绕包带的另一侧端上侧设有第二卡合槽和第二卡合凸条，绕包带绕包之后，在相邻两圈绕包带的连接处，第一圈绕包带的第一卡合槽与第二圈绕包带的第二卡合凸条相配合并卡合成一体，第一圈绕包带的第一卡合凸条与第二圈绕包带的第二卡合槽相配合并卡合成一体。
作为本发明的一种优选方案，所述导电线绞线层为铝线绞线层、铝合金线绞线层、铜线绞线层、铜合金线绞线层中的任意一种。
作为本发明的一种优选方案，所述导电线绞线层设有两层，导电线绞线层由若干根金属线按顺时针绞线方向或逆时针绞线方向绞合而成，两层导电线绞线层的绞线方向相反。
作为本发明的一种优选方案，同一层导电线绞线层的金属线的横截面均为圆形，且同一层导电线绞线层的金属线直径相同。
作为本发明的一种优选方案，同一层导电线绞线层的金属线的横截面均为扇环形，且同一层导电线绞线层的金属线横截面尺寸相同，若干根相同横截面尺寸的金属线绞合之后，形成横截面为环形结构的导电线绞线层。
本发明的有益效果是：其一、本发明采用芳纶纤维芯、PBO纤维芯或液晶纤维芯作为柔性纤维芯，其成本低于钢芯，并大幅低于碳纤维芯，使得高强度柔性纤维芯电力输送绞线的整体成本较低；其二、本发明的柔性纤维芯易于弯曲，当需要折弯高强度柔性纤维芯电力输送绞线时，很容易完成折弯操作；其三、本发明的柔性纤维芯，其重量轻，同等体积下，只相当于钢纤维芯重量的1/5，并且承拉强度高、断裂强度高、可拉伸性小；其四、本发明柔性纤维芯，其自身不导电不发热，抗分解温度较高、热稳定性较高、耐候性能强；其五、本发明在柔性纤维芯之外包覆一层金属密封保护层，金属密封保护层不但能导电，而且能对柔性纤维芯起到密封保护作用，避免外界空气水份等材料影响到柔性纤维芯，从而保证柔性纤维芯性能稳定、经久耐用；其六、本发明在金属密封保护层之外包覆有至少一层导电线绞线层，其结构稳固，起到良好的电力输送作用。本发明长时间使用后不容易下垂，适合大跨距线路的电力输送。
附图说明
图1为本发明的横截面结构示意图之一。
图2为本发明的横截面结构示意图之二。
图3为本发明的横截面结构示意图之三。
图4为本发明的横截面结构示意图之四。
图5为本发明的侧部层次结构示意图之一。
图6为本发明的侧部层次结构示意图之二。
图7为图4中铝/铝合金绕包带的横截面结构示意图。
图8为多圈铝/铝合金绕包带依次绕包后的横截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
如图1、图2、图5和图6所示，本发明为一种高强度柔性纤维芯电力输送绞线，包括柔性纤维芯1，柔性纤维芯1之外包覆有金属密封保护层2，金属密封保护层2之外包覆有至少一层导电线绞线层3，所述柔性纤维芯1为芳纶纤维芯、PBO纤维芯、液晶纤维芯中的任意一种或两种以上的组合。需要说明的是，导电线绞线层3的数量不限于两层，可以根据实际要求设为一层、三层或三层以上的导电线绞线层3。
如图3和图4所示，作为本发明的一种优选方案，所述导电线绞线层3之外包覆有绝缘外套层4，这样能使得本发明能制成绝缘导线使用。
本发明采用的柔性纤维芯1，其成本低于钢芯，并大幅低于碳纤维芯，使得高强度柔性纤维芯电力输送绞线的整体成本较低；其易于弯曲，当需要折弯高强度柔性纤维芯电力输送绞线时，很容易完成折弯操作；其重量轻，同等体积下，只相当于钢纤维芯重量的1/5，并且承拉强度高、断裂强度高、可拉伸性小；其自身不导电不发热，抗分解温度较高、热稳定性较高、耐候性能强。例如PBO纤维，是聚对苯撑苯并二噁唑纤维(Poly-p-phenylenebenzobisoxazole)的简称，以zylonHM 型（日本东洋纺的高模型PBO纤维商品名）PBO纤维为例，其PBO纤维产品的强度为5.8GPa，模量280GPa，在现有的化学纤维中最高；耐热温度达到600℃，极限氧指数68，在火焰中不燃烧、不收缩，耐热性和难燃性高于其它任何一种有机纤维。例如芳纶纤维芯中的对位芳族聚酰胺纤维芯，能够实现高表面均匀度以及提高的抗张强度和拉伸特性, 对位芳族聚酰胺纤维的断裂强度达到1.95N/tex，模量达到109GPa，裂解温度达到550℃，其抗分解温度均较高，接近于铝的熔点，其热稳定性较高。本发明在柔性纤维芯之外包覆一层金属密封保护层2，金属密封保护层2不但能导电，而且能对柔性纤维芯起到密封保护作用，避免外界空气水份等材料影响到柔性纤维芯，从而保证柔性纤维芯性能稳定、经久耐用；金属密封保护层2之外的导电线绞线层3，其结构稳固，起到良好的电力输送作用。
作为本发明的一种优选方案，所述柔性纤维芯1为连续编织而成的柔性纤维芯或者连续绞合而成的柔性纤维芯；所述柔性纤维芯1与金属密封保护层之间灌注有树脂材料或粘结材料，使柔性纤维芯能够结合为一体，并与金属密封保护层2粘合成一体；所述金属密封保护层2的内壁设有横纹、斜纹或异形纹，使填充的树脂材料或粘结材料能够嵌入纹路中，增大结合力。
本发明金属密封保护层2有两种结构，第一种结构为：参见图5，所述金属密封保护层2为金属管密封保护层2，其同时也是导电本体的一部分，管状结构的金属管密封保护层2的密封性能最佳，所述金属管密封保护层2为铝管密封保护层、铝合金管密封保护层、铜管密封保护层、铜合金管密封保护层中的任意一种。第二种结构为：参见图6、图7和图8，所述金属密封保护层2由绕包带21在柔性纤维芯1之外绕包而成；所述绕包带为铝绕包带、铝合金绕包带、铜绕包带、铜合金绕包带中的任意一种；这种结构的金属密封保护层2不仅密封性能好，而且可弯曲性和稳固性最佳。在第二种结构中，绕包带21的一侧端下侧设有第一卡合槽211和第一卡合凸条212，绕包带21的另一侧端上侧设有第二卡合槽213和第二卡合凸条214，绕包带21绕包之后，在相邻两圈绕包带21的连接处，第一圈绕包带的第一卡合槽211与第二圈绕包带的第二卡合凸条214相配合并卡合成一体，第一圈绕包带的第一卡合凸条212与第二圈绕包带的第二卡合槽213相配合并卡合成一体，这样能使能相邻两圈绕包带21紧密卡合在一起。
作为本发明的一种优选方案，所述导电线绞线层3为铝线绞线层、铝合金线绞线层、铜线绞线层、铜合金线绞线层中的任意一种。
如图1-图6所示，所述导电线绞线层3设有两层，导电线绞线层3由若干根金属线按顺时针绞线方向或逆时针绞线方向绞合而成，两层导电线绞线层3的绞线方向相反。这样使得导电线绞线层3结构稳固，起到良好的电力输送作用。
导电线绞线层3的金属线横截面形状主要有两种，第一种结构为：如图1和图3所示，同一层导电线绞线层3的金属线的横截面均为圆形，且同一层导电线绞线层3的金属线直径相同。第二种结构为：如图2和图4所示，同一层导电线绞线层3的金属线的横截面均为扇环形，且同一层导电线绞线层3的金属线横截面尺寸相同，若干根相同横截面尺寸的金属线绞合之后，形成横截面为环形结构的导电线绞线层3。第二种导电线绞线层3结构具有最佳的紧密性和稳固性。
以上所述，仅是本发明较佳实施方式，凡是依据本发明的技术方案对以上的实施方式所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高强度柔性纤维芯电力输送绞线，其特征在于：包括柔性纤维芯，柔性纤维芯之外包覆有金属密封保护层，金属密封保护层之外包覆有至少一层导电线绞线层，所述柔性纤维芯为芳纶纤维芯、PBO纤维芯、液晶纤维芯中的任意一种或两种以上的组合；所述柔性纤维芯为连续编织而成的柔性纤维芯或者连续绞合而成的柔性纤维芯；所述柔性纤维芯与金属密封保护层之间灌注有树脂材料或粘结材料，使柔性纤维芯能够结合为一体，并与金属密封保护层粘合成一体；所述金属密封保护层的内壁设有横纹、斜纹或异形纹，使填充的树脂材料或粘结材料能够嵌入纹路中，增大结合力；所述金属密封保护层为金属管密封保护层，所述金属管密封保护层为铝管密封保护层、铝合金管密封保护层、铜管密封保护层、铜合金管密封保护层中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的高强度柔性纤维芯电力输送绞线，其特征在于：所述导电线绞线层之外包覆有绝缘外套层；所述导电线绞线层为铝线绞线层、铝合金线绞线层、铜线绞线层、铜合金线绞线层中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的高强度柔性纤维芯电力输送绞线，其特征在于：所述导电线绞线层设有两层，导电线绞线层由若干根金属线按顺时针绞线方向或逆时针绞线方向绞合而成，两层导电线绞线层的绞线方向相反。
4.根据权利要求3所述的高强度柔性纤维芯电力输送绞线，其特征在于：同一层导电线绞线层的金属线的横截面均为圆形，且同一层导电线绞线层的金属线直径相同。
5.根据权利要求3所述的高强度柔性纤维芯电力输送绞线，其特征在于：同一层导电线绞线层的金属线的横截面均为扇环形，且同一层导电线绞线层的金属线横截面尺寸相同，若干根相同横截面尺寸的金属线绞合之后，形成横截面为环形结构的导电线绞线层。
6.一种高强度柔性纤维芯电力输送绞线，其特征在于：包括柔性纤维芯，柔性纤维芯之外包覆有金属密封保护层，金属密封保护层之外包覆有至少一层导电线绞线层，所述柔性纤维芯为芳纶纤维芯、PBO纤维芯、液晶纤维芯中的任意一种或两种以上的组合；所述柔性纤维芯为连续编织而成的柔性纤维芯或者连续绞合而成的柔性纤维芯；所述柔性纤维芯与金属密封保护层之间灌注有树脂材料或粘结材料，使柔性纤维芯能够结合为一体，并与金属密封保护层粘合成一体；所述金属密封保护层的内壁设有横纹、斜纹或异形纹，使填充的树脂材料或粘结材料能够嵌入纹路中，增大结合力；所述金属密封保护层由绕包带在柔性纤维芯之外绕包而成；所述绕包带为铝绕包带、铝合金绕包带、铜绕包带、铜合金绕包带中的任意一种；所述绕包带的一侧端下侧设有第一卡合槽和第一卡合凸条，绕包带的另一侧端上侧设有第二卡合槽和第二卡合凸条，绕包带绕包之后，在相邻两圈绕包带的连接处，第一圈绕包带的第一卡合槽与第二圈绕包带的第二卡合凸条相配合并卡合成一体，第一圈绕包带的第一卡合凸条与第二圈绕包带的第二卡合槽相配合并卡合成一体。
7.根据权利要求6所述的高强度柔性纤维芯电力输送绞线，其特征在于：所述导电线绞线层之外包覆有绝缘外套层；所述导电线绞线层为铝线绞线层、铝合金线绞线层、铜线绞线层、铜合金线绞线层中的任意一种。
8.根据权利要求6所述的高强度柔性纤维芯电力输送绞线，其特征在于：所述导电线绞线层设有两层，导电线绞线层由若干根金属线按顺时针绞线方向或逆时针绞线方向绞合而成，两层导电线绞线层的绞线方向相反。
9.根据权利要求8所述的高强度柔性纤维芯电力输送绞线，其特征在于：同一层导电线绞线层的金属线的横截面均为圆形，且同一层导电线绞线层的金属线直径相同。
10.根据权利要求8所述的高强度柔性纤维芯电力输送绞线，其特征在于：同一层导电线绞线层的金属线的横截面均为扇环形，且同一层导电线绞线层的金属线横截面尺寸相同，若干根相同横截面尺寸的金属线绞合之后，形成横截面为环形结构的导电线绞线层。
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