CN113327710B - 一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，包括纤维主芯及保护套，所述保护套包覆在所述纤维主芯外侧，所述纤维主芯由单股纤维或多束所述单股纤维绞合形成，所述单股纤维外侧设置有耐高温层，所述耐高温层外侧设置有保护层。本发明中，由于在单股纤维外侧设置有耐高温层，提高了纤维主芯的整体耐高温性能，使得架空导线能够在高温下有效运行，延长了架空导线的使用寿命，使架空导线能够长期使用，保证电网长期安全运行。

Description

一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线
技术领域
本发明涉及架空导线技术领域，特别涉及一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线。
背景技术
架空线路主要指架空明线，架设在地面之上，是用绝缘子将输电导线固定在直立于地面的杆塔上以传输电能的输电线路。架设及维修比较方便，成本较低，但容易受到气象和环境(如大风、雷击、污秽、冰雪等)的影响而引起故障，同时整个输电走廊占用土地面积较多，易对周边环境造成电磁干扰，架空线路的主要部件有:架空导线和避雷线(架空地线)、杆塔、绝缘子、金具、杆塔基础、拉线和接地装置等。
其中，架空导线是用来传导电流、输送电能的元件。架空导线一般每相一根，220kV及以上线路由于输送容量大，同时为了减少电晕损失和电晕干扰而采用相分裂导线，即每相采用两根及以上的导线。采用分裂导线能输送较大的电能，而且电能损耗少，有较好的防振性能。架空导线在运行中经常受各种自然条件的考验，必须具有导电性能好、机械强度高、质量轻、价格低、耐腐蚀性强等特性。
现有技术中，广泛应用的架空导线是钢芯耐热铝合金绞线，但该架空导线存在耐热性能差的问题，耐热温度低，仅为70～90℃，无法确保架空导线在高温环境下长期工作，使用寿命较短。
发明内容
本发明提供一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，用以解决目前架空导线存在耐热性能差的问题，耐热温度低，仅为70～90℃，无法确保架空导线在高温环境下长期工作，使用寿命较短的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，包括：纤维主芯及保护套，所述保护套包覆在所述纤维主芯外侧，所述纤维主芯由单股纤维或多束所述单股纤维绞合形成，所述单股纤维外侧设置有耐高温层，所述耐高温层外侧设置有保护层。
优选的，所述耐高温层为热固性树脂，所述热固性树脂由100重量份的环氧树脂和120重量份-180重量份的固化剂组成。
优选的，所述纤维主芯设置有多层，当所述纤维主芯至少绞合两层时，相邻两层所述纤维主芯的所述单股纤维的绞合方向相反。
优选的，所述单股纤维的截面呈圆形、梯形或其他形状。
优选的，所述保护套为聚乙烯护套。
优选的，所述保护套外部设置有若干固定装置，若干固定装置沿所述保护套轴向等间距布置，所述固定装置包括：
固定环，所述固定环套设在所述保护套外部；
支撑柱，所述支撑柱设置在所述固定环下端内壁，所述支撑柱朝向所述保护套一端设置第一导热板，所述第一导热板上表面与所述保护套下端外壁接触；
套筒，所述套筒设置在所述固定环上端内壁，所述套筒内设置有第一弹簧，所述第一弹簧一端与所述套筒内壁固定连接，所述第一弹簧另一端设置滑柱，所述滑柱与所述套筒内壁滑动连接，所述滑柱朝向所述保护套一端设置连接板，所述连接板朝向所述保护套一侧设置第二导热板，所述第二导热板下表面与所述保护套上端外壁接触；
第一固定板，所述第一固定板设置在所述固定环左侧内壁，所述第一固定板上设置第三导热板，所述第三导热板一端与所述第一固定板远离所述固定环一端铰接连接，所述第三导热板侧壁与所述保护套左侧外壁相适配；
第二固定板，所述第二固定板设置在所述固定环右侧内壁，所述第二固定板上设置有第四导热板，所述第四导热板一端与所述第二固定板远离所述固定环一端铰接连接，所述第四导热板另一端设置第二弹簧，所述第二弹簧一端与所述第四导热板远离所述固定环一侧外壁固定连接，所述第二弹簧另一端与所述固定环右侧内壁固定连接，所述第四导热板侧壁与所述保护套右侧外壁相适配；
第三固定板，所述第三固定板设置在所述第二固定板上方，所述第三固定板一端与所述固定环右侧内壁固定连接，所述第三固定板另一端设置滑轮；
钢丝绳，所述钢丝绳一端与所述滑柱外壁固定连接，所述钢丝绳另一端绕过所述滑轮右侧，延伸至所述第四导热板上端并与所述第四导热板上端固定连接；
第一伸缩杆，所述第一伸缩杆设置在所述第一固定板上方，所述第一伸缩杆固定端与所述固定环左侧内壁固定连接，所述第一伸缩杆伸缩端朝向所述保护套并设置转动杆，所述转动杆中心与所述第一伸缩杆伸缩端铰接连接，所述转动杆靠近所述第三导热板一端与第一连接柱一端固定连接，所述第一连接柱靠近所述第三导热板一端设置第一滚轮，所述第一滚轮外壁与所述第三导热板左侧壁接触，所述转动杆另一端与第二连接柱一端固定连接，所述第二连接柱另一端靠近所述连接板上表面并设置第二滚轮，所述第二滚轮外壁与所述连接板上表面接触；
第三弹簧，所述第三弹簧设置在所述转动杆远离所述第一连接柱一端，所述第三弹簧一端与所述固定环左侧内壁固定连接，所述第三弹簧另一端与所述转动杆上端固定连接。
优选的，所述保护套外部还设置有降温装置，所述降温装置包括：
冷却环，所述冷却环套设在所述保护套外部，所述冷却环设置为圆环柱体；
第二伸缩杆，所述第二伸缩杆设置在所述冷却环内壁，所述第二伸缩杆固定端与所述冷却环下端内壁固定连接，所述第二伸缩杆伸缩端朝向所述保护套并设置第一夹板，所述第一夹板上表面与所述保护套下端外壁接触；
第三伸缩杆，所述第三伸缩杆设置在所述冷却环内壁，所述第三伸缩杆固定端与所述冷却环上端内壁固定连接，所述第三伸缩杆伸缩端朝向所述保护套并设置第二夹板，所述第二夹板上表面与所述保护套上端外壁接触；
两个冷却板，两个所述冷却板对称设置在所述保护套左右两侧，所述冷却板朝向所述保护套一侧与所述保护套外壁贴合，所述冷却板内设置空腔；
进水管，所述进水管设置在所述冷却板远离所述保护套一侧，所述进水管远离所述冷却板一端设置储液箱，所述储液箱一侧与所述冷却环内壁固定连接，所述储液箱内设置冷却液，所述进水管延伸至所述储液箱内部并设置水泵，所述储液箱通过所述进水管与所述空腔连通；
出水管，所述出水管设置在所述进水管上方，所述出水管一端与所述空腔连通，所述出水管另一端与所述储液箱内部连通。
优选的，还包括：
第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述保护套内壁，用于检测所述保护套内壁的实时温度；
第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述储液箱内，用于检测所述储液箱内冷却液的初始温度；
流量调节器，所述流量调节器设置在所述水泵内，用于调节所述水泵的出水流量；
第一控制器，所述第一控制器设置在所述储液箱外壁，所述第一控制器分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述流量调节器及所述水泵电性连接；
当所述第一温度传感器检测的所述保护套内壁的实时温度大于预设最高温度时，所述第一控制器控制所述水泵开启，所述第一控制器控制所述流量调节器将所述水泵的出水流量调节至目标出水流量，所述水泵的目标出水流量通过以下公式计算：
Figure BDA0003099426100000041
其中，θ1为所述水泵的目标出水量，C1为所述保护套的材料的比热容，M1为所述保护套的质量，K1为所述水泵开启时刻，所述第一温度传感器检测的所述保护套内壁的实时温度，K0为所述保护套内壁的预设最低温度，C2为所述储液箱内所述冷却液的比热容，ρ2为所述储液箱内所述冷却液的密度，t2为所述水泵的预设工作时长，K2为所述第二温度传感器检测的所述储液箱内冷却液的初始温度。
优选的，还包括：
电流检测装置，所述电流检测装置与所述纤维主芯电性连接，用于检测通过所述纤维主芯的实时电流；
温度检测装置，所述温度检测装置设置在所述保护套外部，用于检测所述保护套外部的实时温度；
计时器，所述计时器设置在所述保护套外部，用于检测所述纤维主芯的通电时长；
报警器，所述报警器设置在所述保护套外部；
第二控制器，所述第二控制器设置在所述保护套外部，所述第二控制器分别与所述电流检测装置、所述温度检测装置、所述计时器及所述报警器电性连接；
所述第二控制器基于所述电流检测装置、所述温度检测装置及所述计时器的检测值控制所述报警器工作，包括以下步骤：
步骤1：基于所述电流检测装置及所述计时器的检测值，通过公式(1)计算所述纤维主芯的实际寿命指数：
Figure BDA0003099426100000051
其中，f1为所述纤维主芯的实际寿命指数，N为所述计时器记录的所述纤维主芯的通电总时长，Ia为第a时刻所述电流检测装置检测的通过所述纤维主芯的实时电流，I0为通过所述纤维主芯的预设电流；
步骤2：基于步骤1及所述温度检测装置的检测结果，通过公式(2)计算所述纤维主芯的实际寿命值：
Figure BDA0003099426100000061
其中，T1为所述纤维主芯的实际寿命值，KY为所述纤维主芯能承受的预设最高温度，Ka为第a时刻所述温度检测装置检测的所述保护套外部的实时温度，exp为以自然常数e为底的指数函数，KS为所述纤维主芯的预设最低温度，θ为所述纤维主芯的材料的综合老化系数；
步骤3：所述第二控制器将所述纤维主芯的实际寿命值与所述纤维主芯的预设寿命值进行比较，当所述纤维主芯的实际寿命值大于所述纤维主芯的预设寿命值时，所述第二控制器控制所述报警器发出报警提示。
一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线的制造工艺，用于制造上述一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，包括以下步骤：
步骤101：取100重量份的环氧树脂和120重量份-180重量份的固化剂，将环氧树脂与固化剂混合投入容器内，开始搅拌，使环氧树脂与固化剂混合均匀，从而形成热固性树脂，将热固性树脂静置，热固性树脂流入热固性树脂槽内；
步骤102：利用第一牵引装置牵引纤维材料纱架上的碳纤维，碳纤维经过除湿器后去除碳纤维中的水分，然后碳纤维经过热固性树脂槽在表面浸渍热固性树脂材料，经过加热器初步固化后，再经过绕包机，绕包机在碳纤维上绕包或者编织形成保护层，形成的单股纤维通过纤维收线盘收集，并在第二牵引装置牵引下，多束单股纤维经过绞线机绞合，绞合后在第三牵引装置牵引下，再经过热固化加热管固化，并通过包带机在外层以纵包或者绕包形式包一层保护层，形成绞合型碳纤维复合芯并通过拉索收线盘收集；
步骤103：将各种形状的铝股线与绞合型碳纤维芯组合，经过模具对各种不同形状的铝股线进行定型紧压绞合，形成成品。
本发明的技术方案具有以下优点：本发明提供了一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，包括纤维主芯及保护套，所述保护套包覆在所述纤维主芯外侧，所述纤维主芯由单股纤维或多束所述单股纤维绞合形成，所述单股纤维外侧设置有耐高温层，所述耐高温层外侧设置有保护层。本发明中，由于在单股纤维外侧设置有耐高温层，提高了纤维主芯的整体耐高温性能，使得架空导线能够在高温下有效运行，延长了架空导线的使用寿命，使架空导线能够长期使用，保证电网长期安全运行。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及说明书附图中所特别指出的装置来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明中一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线整体结构示意图；
图2为本发明中单股纤维示意图；
图3为本发明中固定装置示意图；
图4为本发明中固定装置分布图；
图5为本发明中降温装置示意图。
图中：1、纤维主芯；3、保护套；4、单股纤维；5、耐高温层；6、保护层；7、固定环；8、支撑柱；9、第一导热板；10、套筒；11、第一弹簧；12、滑柱；13、连接板；14、第二导热板；15、第一固定板；16、第三导热板；17、第二固定板；18、第四导热板；19、第二弹簧；20、第三固定板；21、滑轮；22、钢丝绳；23、第一伸缩杆；24、转动杆；25、第一连接柱；26、第一滚轮；27、第二连接柱；28、第二滚轮；29、第三弹簧；30、冷却环；31、第二伸缩杆；32、第一夹板；33、第三伸缩杆；34、第二夹板；35、冷却板；36、空腔；37、进水管；38、储液箱；39、出水管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例1：
本发明实施例提供了一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，如图1-5所示，包括：纤维主芯1及保护套3，所述保护套3包覆在所述纤维主芯1外侧，所述纤维主芯1由单股纤维4或多束所述单股纤维4绞合形成，所述单股纤维4外侧设置有耐高温层5，所述耐高温层5外侧设置有保护层6。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：本发明提供的架空导线包括纤维主芯1，并且在纤维主芯1外部包覆有保护套3，纤维主芯1由单股纤维4或多束单股纤维4绞合形成了，单股纤维4可以为绞合型碳纤维复合芯，本发明采用碳纤维复合芯，相比传统的钢芯耐热铝合金绞线，碳纤维复合芯的输送能力更高，可以大大减少输电损失，同时，碳纤维复合芯的耐热性能远高于钢芯导线，可以在160摄氏度的高温环境下运行，适应高峰用电的需求，同时在单股纤维4外侧设置有耐高温层5，耐高温层5外侧设置有保护层6，保护层6起到保护耐高温层5的作用，耐高温层5采用耐高温材料制成，耐高温层5可采用热固性树脂，热固性树脂在固化后，由于分子间交联，形成网状结构，固化后交联密度增大，使得耐高温层5热变形温度升高，耐热性增强，可以提高单股纤维4的耐高温能力，从而提高了纤维主芯1的整体耐高温性能，该架空导线成品在热固性树脂的作用下具有耐高温的性能，该架空导线在210℃的工作环境下至少可使用30年，且在240℃的工作环境下至少可使用400小时，使得架空导线能够在高温下有效运行，延长了架空导线的使用寿命，使架空导线能够长期使用，保证电网长期安全运行。
实施例2
在上述实施例1的基础上，如图2所示，所述耐高温层5为热固性树脂，所述热固性树脂由100重量份的环氧树脂和120重量份-180重量份的固化剂组成。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：耐高温层5采用热固性树脂，热固性树脂是一种高分子聚合物材料，分子链是通过化学交联在一起，形成一个刚性的三维网络结构，在聚合过程中这种交联结构不能重复加工成型，热固性树脂具有优良的综合性能：包括高强度、耐热性好、电性能优良、抗腐蚀、耐老化、尺寸稳定性好等，本发明的热固性树脂由100重量份的环氧树脂和120重量份-180重量份的固化剂组成，固化剂可以选用含硅氮苯并咪唑型环氧树脂固化剂或聚硼氮硅烷固化剂中的一种，固化剂的重量份与耐高温层5的目标耐热温度有关，将固化剂与环氧树脂混合并搅拌均匀形成了热固性树脂，环氧树脂是由环氧树脂为基的双组分耐高温胶粘剂，环氧树脂固化物具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、粘结性及电绝缘性等特点，主要适用于耐高温金属、陶瓷等的胶接，环氧树脂的使用温度工作温度为-50～+180℃，短时可达+250℃，使用耐高温的固化剂能够对环氧树脂改性，提高了环氧树脂耐高温能力，从而提高热固性树脂整体的耐热性，最后将热固性树脂添加到单股纤维4表面，进一步提高了单股纤维4的耐热性。
实施例3
在实施例1或2的基础上，如图1所示，所述纤维主芯1设置有多层，当所述纤维主芯1至少绞合两层时，相邻两层所述纤维主芯1的所述单股纤维4的绞合方向相反；
所述单股纤维4的截面呈圆形、梯形或其他形状。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：纤维主芯1设置有多层，且当纤维主芯1至少绞合两层时，相邻两层纤维主芯1的单股纤维4的绞合方向相反，大大提高了纤维主芯1结构的稳定性，单股纤维4的截面根据客户需求可以选择不同的截面形状，单股纤维4的截面呈圆形、梯形或其他形状，提高了该架空导线的实用性，便于制作架空导线。
实施例4
在实施例1的基础上，所述保护套3为聚乙烯护套。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：保护套3可以采用聚乙烯护套，保护套3能够加强架空导线的绝缘性能，同时对内层有保护作用。
实施例5
在实施例1的基础上，如图3、图4所示，所述保护套3外部设置有若干固定装置，若干固定装置沿所述保护套3轴向等间距布置，所述固定装置包括：
固定环7，所述固定环7套设在所述保护套3外部；
支撑柱8，所述支撑柱8设置在所述固定环7下端内壁，所述支撑柱8朝向所述保护套3一端设置第一导热板9，所述第一导热板9上表面与所述保护套3下端外壁接触；
套筒10，所述套筒10设置在所述固定环7上端内壁，所述套筒10内设置有第一弹簧11，所述第一弹簧11一端与所述套筒10内壁固定连接，所述第一弹簧11另一端设置滑柱12，所述滑柱12与所述套筒10内壁滑动连接，所述滑柱12朝向所述保护套3一端设置连接板13，所述连接板13朝向所述保护套3一侧设置第二导热板14，所述第二导热板14下表面与所述保护套3上端外壁接触；
第一固定板15，所述第一固定板15设置在所述固定环7左侧内壁，所述第一固定板15上设置第三导热板16，所述第三导热板16一端与所述第一固定板15远离所述固定环7一端铰接连接，所述第三导热板16侧壁与所述保护套3左侧外壁相适配；
第二固定板17，所述第二固定板17设置在所述固定环7右侧内壁，所述第二固定板17上设置有第四导热板18，所述第四导热板18一端与所述第二固定板17远离所述固定环7一端铰接连接，所述第四导热板18另一端设置第二弹簧19，所述第二弹簧19一端与所述第四导热板18远离所述固定环7一侧外壁固定连接，所述第二弹簧19另一端与所述固定环7右侧内壁固定连接，所述第四导热板18侧壁与所述保护套3右侧外壁相适配；
第三固定板20，所述第三固定板20设置在所述第二固定板17上方，所述第三固定板20一端与所述固定环7右侧内壁固定连接，所述第三固定板20另一端设置滑轮21；
钢丝绳22，所述钢丝绳22一端与所述滑柱12外壁固定连接，所述钢丝绳22另一端绕过所述滑轮21右侧，延伸至所述第四导热板18上端并与所述第四导热板18上端固定连接；
第一伸缩杆23，所述第一伸缩杆23设置在所述第一固定板15上方，所述第一伸缩杆23固定端与所述固定环7左侧内壁固定连接，所述第一伸缩杆23伸缩端朝向所述保护套3并设置转动杆24，所述转动杆24中心与所述第一伸缩杆23伸缩端铰接连接，所述转动杆24靠近所述第三导热板16一端与第一连接柱25一端固定连接，所述第一连接柱25靠近所述第三导热板16一端设置第一滚轮26，所述第一滚轮26外壁与所述第三导热板16左侧壁接触，所述转动杆24另一端与第二连接柱27一端固定连接，所述第二连接柱27另一端靠近所述连接板13上表面并设置第二滚轮28，所述第二滚轮28外壁与所述连接板13上表面接触；
第三弹簧29，所述第三弹簧29设置在所述转动杆24远离所述第一连接柱25一端，所述第三弹簧29一端与所述固定环7左侧内壁固定连接，所述第三弹簧29另一端与所述转动杆24上端固定连接。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：在保护套3外部沿保护套3轴向等间距设置若干固定装置，安装固定装置时，从架空导线的一端将固定环7套设在保护套3上，此时，第一导热板9上表面与保护套3下端外壁接触，第二导热板14在第一弹簧11的作用下与保护套3上端外壁接触，在第一导热板9与第二导热板14的夹持作用下，固定环7固定在保护套3外部，同时，第三导热板16的下端与保护套3外侧壁接触，第四导热板18的上端与保护套3的外侧壁接触，在第三导热板16与第四导热板18的共同限位作用下，固定环7无法在保护套3上左右晃动，提高了固定环7在保护套3上的稳定性，当架空导线受热膨胀时，第一导热板9与第二导热板14同时与保护套3接触，完成一部分热量的快速导出，间接提高了架空导线的耐高温性能，随着架空导线的逐渐膨胀，第二导热板14带动连接板13向上运动，连接板13带动滑柱12沿套筒10内壁向上滑动，第一弹簧11压缩，滑柱12向上运动拉动钢丝绳22，钢丝绳22通过滑轮21的换向拉动第四导热板18以与第二固定板17的铰接位置为圆心顺时针转动，使得第四导热板18逐渐与保护套3外壁贴合，随着架空导线的受热增大，滑柱12上升高度增加，第四导热板18与保护套3外壁的贴合面积也逐渐增大，加快了热量的导出，便于快速散热，降低了架空导线的温度，从而延长了架空导线的使用寿命，随着连接板13的上升，连接板13通过第二滚轮28及第二连接柱27带动转动杆24逆时针转动，转动杆24带动第一连接柱25向第三导热板16方向运动，第一滚轮26带动第三导热板16以与第一固定板15铰接位置为圆心进行顺时针转动，第三导热板16逐渐与保护套3外壁贴合，且随着架空导线的温度升高，第三导热板16与保护套3左侧外壁的贴合面积也逐渐增大，全面吸收架空导线内部导体产生的热量，加快了热量的导出，有助于内部导体的散热，进一步降低了架空导线的温度，延长了架空导线的使用寿命，并且，随着架空导线温度的升高，第三导热板16与第四导热板18对保护套3的夹紧力逐渐增大，可以防止架空导线内部的纤维主芯1绞合的股线松开，提高了纤维主芯1绞合股线的稳定性与紧密性，提高了架空导线的抗压抗爆性能。
实施例6
在实施例1的基础上，如图5所示，所述保护套3外部还设置有降温装置，所述降温装置包括：
冷却环30，所述冷却环30套设在所述保护套3外部，所述冷却环30设置为圆环柱体；
第二伸缩杆31，所述第二伸缩杆31设置在所述冷却环30内壁，所述第二伸缩杆31固定端与所述冷却环30下端内壁固定连接，所述第二伸缩杆31伸缩端朝向所述保护套3并设置第一夹板32，所述第一夹板32上表面与所述保护套3下端外壁接触；
第三伸缩杆33，所述第三伸缩杆33设置在所述冷却环30内壁，所述第三伸缩杆33固定端与所述冷却环30上端内壁固定连接，所述第三伸缩杆33伸缩端朝向所述保护套3并设置第二夹板34，所述第二夹板34上表面与所述保护套3上端外壁接触；
两个冷却板35，两个所述冷却板35对称设置在所述保护套3左右两侧，所述冷却板35朝向所述保护套3一侧与所述保护套3外壁贴合，所述冷却板35内设置空腔36；
进水管37，所述进水管37设置在所述冷却板35远离所述保护套3一侧，所述进水管37远离所述冷却板35一端设置储液箱38，所述储液箱38一侧与所述冷却环30内壁固定连接，所述储液箱38内设置冷却液，所述进水管37延伸至所述储液箱38内部并设置水泵，所述储液箱38通过所述进水管37与所述空腔36连通；
出水管39，所述出水管39设置在所述进水管37上方，所述出水管39一端与所述空腔36连通，所述出水管39另一端与所述储液箱38内部连通。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：安装降温装置时，先将冷却环30套设在保护套3外部，然后控制第二伸缩杆31与第三伸缩杆33伸出，使得第一夹板32与第二夹板34夹紧保护套3，从而使冷却环30安装在保护套3外部，然后两个冷却板35分别能够与保护套3的外侧壁贴合，当保护套3内部的温度过高时，启动水泵，水泵带动储液箱38中的水流入进水管37，然后从进水管37流入冷却板35的空腔36内，然后在通过出水管39回流至储液箱38内，通过水泵的作用能实现冷却液在冷却板35空腔36内的循环，从而为保护套3快速降温，降低了保护套3内部的温度，避免保护套3内部的纤维主芯1长时间在高温环境下工作，进一步延长了架空导线整体的使用寿命。
实施例7
在实施例6的基础上，还包括：
第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述保护套3内壁，用于检测所述保护套3内壁的实时温度；
第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述储液箱38内，用于检测所述储液箱38内冷却液的初始温度；
流量调节器，所述流量调节器设置在所述水泵内，用于调节所述水泵的出水流量；
第一控制器，所述第一控制器设置在所述储液箱38外壁，所述第一控制器分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述流量调节器及所述水泵电性连接；
当所述第一温度传感器检测的所述保护套3内壁的实时温度大于预设最高温度时，所述第一控制器控制所述水泵开启，所述第一控制器控制所述流量调节器将所述水泵的出水流量调节至目标出水流量，所述水泵的目标出水流量通过以下公式计算：
Figure BDA0003099426100000151
其中，Q1为所述水泵的目标出水量，C1为所述保护套3的材料的比热容，M1为所述保护套3的质量，K1为所述水泵开启时刻，所述第一温度传感器检测的所述保护套3内壁的实时温度，K0为所述保护套3内壁的预设最低温度，C2为所述储液箱38内所述冷却液的比热容，ρ2为所述储液箱38内所述冷却液的密度，t2为所述水泵的预设工作时长，K2为所述第二温度传感器检测的所述储液箱38内冷却液的初始温度。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：在保护套3内壁设置有第一温度传感器，用于检测保护套3内壁的实时温度，当第一温度传感器检测的保护套3内壁的实时温度大于预设最高温度时，第一控制器能够控制水泵自动开启，并且能够在预设时长内完成保护套3的冷却，无需人为控制，减小了劳动强度，并且，在储液箱38中设置有第二温度传感器，第二温度传感器能够检测储液箱38内冷却液的初始温度，根据第一温度传感器检测的温度以及第二温度传感器检测的温度的不同，第一控制器能够控制流量调节器对水泵的出水流量调节，从而使得冷却板35能够在预设时长内完成对保护套3的冷却，利用公式可以准确计算水泵的目标出水流量，然后第一控制器根据公式的计算结果将水泵的实际出水流量自动调节至目标出水流量，大大提高了架空导线的智能化程度，进一步加快了冷却，提高了散热速度。
实施例8
在实施例1的基础上，还包括：
电流检测装置，所述电流检测装置与所述纤维主芯1电性连接，用于检测通过所述纤维主芯1的实时电流；
温度检测装置，所述温度检测装置设置在所述保护套3外部，用于检测所述保护套3外部的实时温度；
计时器，所述计时器设置在所述保护套3外部，用于检测所述纤维主芯1的通电时长；
报警器，所述报警器设置在所述保护套3外部；
第二控制器，所述第二控制器设置在所述保护套3外部，所述第二控制器分别与所述电流检测装置、所述温度检测装置、所述计时器及所述报警器电性连接；
所述第二控制器基于所述电流检测装置、所述温度检测装置及所述计时器的检测值控制所述报警器工作，包括以下步骤：
步骤1：基于所述电流检测装置及所述计时器的检测值，通过公式(1)计算所述纤维主芯1的实际寿命指数：
Figure BDA0003099426100000161
其中，f1为所述纤维主芯1的实际寿命指数，N为所述计时器记录的所述纤维主芯1的通电总时长，Ia为第a时刻所述电流检测装置检测的通过所述纤维主芯1的实时电流，I0为通过所述纤维主芯1的预设电流；
步骤2：基于步骤1及所述温度检测装置的检测结果，通过公式(2)计算所述纤维主芯1的实际寿命值：
Figure BDA0003099426100000171
其中，T1为所述纤维主芯1的实际寿命值，KY为所述纤维主芯1能承受的预设最高温度，Ka为第a时刻所述温度检测装置检测的所述保护套3外部的实时温度，exp为以自然常数e为底的指数函数，KS为所述纤维主芯1的预设最低温度，θ为所述纤维主芯1的材料的综合老化系数；
步骤3：所述第二控制器将所述纤维主芯1的实际寿命值与所述纤维主芯1的预设寿命值进行比较，当所述纤维主芯1的实际寿命值大于所述纤维主芯1的预设寿命值时，所述第二控制器控制所述报警器发出报警提示。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：随着架空导线的使用，纤维主芯1的寿命会逐渐减少，并且，在实际使用过程中，温度的不同也会影响纤维主芯1的使用寿命，现有技术中还没有根据温度变化而计算纤维主芯1寿命的方法，因此，本方案通过设置电流检测装置检测通过纤维主芯1的实时电流，然后设置温度检测装置检测保护套3外部的实时温度，并且利用计时器记录纤维主芯1的通电时长，从而对纤维主芯1的实际寿命进行预测，通过公式(1)能够准确计算纤维主芯1的实际寿命指数，然后基于温度检测装置的检测结果，通过公式(2)计算纤维主芯1的实际寿命值，其中，计算过程中结合了纤维主芯1的材料的综合老化系数，使得公式(2)的计算结果更加准确可靠，综合老化系数的大小与纤维主芯1的材料有关，综合老化系数取值范围为0.98-1.3，最后，根据公式(2)的计算结果，第二控制器能够将纤维主芯1的实际寿命值与纤维主芯1的预设寿命值进行比较，当纤维主芯1的实际寿命值大于预设寿命值时，第二控制器控制报警器发出报警提示，从而提醒工作人员对架空导线进行更换，通过该方案能够根据纤维主芯1温度的不同来准确计算纤维主芯1的实际寿命，并且能够通过报警器的报警提醒更换，提高了架空导线管理的智能化程度，完成架空导线的及时更换，能够保证架空导线的输送能力，大大减少了因纤维主芯1达到使用寿命继续工作而造成的输电损失，及时更换到达寿命的纤维主芯1，有利于保证电网的安全运行。
一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线的制造工艺，用于制造上述一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，包括以下步骤：
步骤101：取100重量份的环氧树脂和120重量份-180重量份的固化剂，将环氧树脂与固化剂混合投入容器内，开始搅拌，使环氧树脂与固化剂混合均匀，从而形成热固性树脂，将热固性树脂静置，热固性树脂流入热固性树脂槽内；
步骤102：利用第一牵引装置牵引纤维材料纱架上的碳纤维，碳纤维经过除湿器后去除碳纤维中的水分，然后碳纤维经过热固性树脂槽在表面浸渍热固性树脂材料，经过加热器初步固化后，再经过绕包机，绕包机在碳纤维上绕包或者编织形成保护层6，形成的单股纤维4通过纤维收线盘收集，并在第二牵引装置牵引下，多束单股纤维4经过绞线机绞合，绞合后在第三牵引装置牵引下，再经过热固化加热管固化，并通过包带机在外层以纵包或者绕包形式包一层保护层6，形成绞合型碳纤维复合芯并通过拉索收线盘收集；
步骤103：将各种形状的铝股线与绞合型碳纤维芯组合，经过模具对各种不同形状的铝股线进行定型紧压绞合，形成成品。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：先取100重量份的环氧树脂和120重量份-180重量份的固化剂，并将环氧树脂与固化剂混合投入容器内，开始搅拌，使环氧树脂与固化剂混合均匀，从而形成热固性树脂，将热固性树脂静置，热固性树脂流入热固性树脂槽内，然后利用第一牵引装置牵引纤维材料纱架上的碳纤维，碳纤维经过除湿器后去除碳纤维中的水分，然后碳纤维经过热固性树脂槽在表面浸渍热固性树脂材料，经过加热器初步固化后，再经过绕包机，绕包机在碳纤维上绕包或者编织形成保护层6，形成的单股纤维4通过纤维收线盘收集，并在第二牵引装置牵引下，多束单股纤维4经过绞线机绞合，绞合后在第三牵引装置牵引下，再经过热固化加热管固化，并通过包带机在外层以纵包或者绕包形式包一层保护层6，形成绞合型碳纤维复合芯并通过拉索收线盘收集，最后将各种形状的铝股线与绞合型碳纤维芯组合，经过模具对各种不同形状的铝股线进行定型紧压绞合，形成架空导线成品，该架空导线成品在热固性树脂的作用下具有耐高温的性能，该架空导线在210℃的工作环境下至少可使用30年，且在240℃的工作环境下至少可使用400小时，大大提高了架空导线的使用寿命，使架空导线能够长期使用，保证电网长期安全运行。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，其特征在于，包括：纤维主芯(1)及保护套(3)，所述保护套(3)包覆在所述纤维主芯(1)外侧，所述纤维主芯(1)由单股纤维(4)或多束所述单股纤维(4)绞合形成，所述单股纤维(4)外侧设置有耐高温层(5)，所述耐高温层(5)外侧设置有保护层(6)；
所述保护套(3)外部设置有若干固定装置，若干固定装置沿所述保护套(3)轴向等间距布置，所述固定装置包括：
固定环(7)，所述固定环(7)套设在所述保护套(3)外部；
支撑柱(8)，所述支撑柱(8)设置在所述固定环(7)下端内壁，所述支撑柱(8)朝向所述保护套(3)一端设置第一导热板(9)，所述第一导热板(9)上表面与所述保护套(3)下端外壁接触；
套筒(10)，所述套筒(10)设置在所述固定环(7)上端内壁，所述套筒(10)内设置有第一弹簧(11)，所述第一弹簧(11)一端与所述套筒(10)内壁固定连接，所述第一弹簧(11)另一端设置滑柱(12)，所述滑柱(12)与所述套筒(10)内壁滑动连接，所述滑柱(12)朝向所述保护套(3)一端设置连接板(13)，所述连接板(13)朝向所述保护套(3)一侧设置第二导热板(14)，所述第二导热板(14)下表面与所述保护套(3)上端外壁接触；
第一固定板(15)，所述第一固定板(15)设置在所述固定环(7)左侧内壁，所述第一固定板(15)上设置第三导热板(16)，所述第三导热板(16)一端与所述第一固定板(15)远离所述固定环(7)一端铰接连接，所述第三导热板(16)侧壁与所述保护套(3)左侧外壁相适配；
第二固定板(17)，所述第二固定板(17)设置在所述固定环(7)右侧内壁，所述第二固定板(17)上设置有第四导热板(18)，所述第四导热板(18)一端与所述第二固定板(17)远离所述固定环(7)一端铰接连接，所述第四导热板(18)另一端设置第二弹簧(19)，所述第二弹簧(19)一端与所述第四导热板(18)远离所述固定环(7)一侧外壁固定连接，所述第二弹簧(19)另一端与所述固定环(7)右侧内壁固定连接，所述第四导热板(18)侧壁与所述保护套(3)右侧外壁相适配；
第三固定板(20)，所述第三固定板(20)设置在所述第二固定板(17)上方，所述第三固定板(20)一端与所述固定环(7)右侧内壁固定连接，所述第三固定板(20)另一端设置滑轮(21)；
钢丝绳(22)，所述钢丝绳(22)一端与所述滑柱(12)外壁固定连接，所述钢丝绳(22)另一端绕过所述滑轮(21)右侧，延伸至所述第四导热板(18)上端并与所述第四导热板(18)上端固定连接；
第一伸缩杆(23)，所述第一伸缩杆(23)设置在所述第一固定板(15)上方，所述第一伸缩杆(23)固定端与所述固定环(7)左侧内壁固定连接，所述第一伸缩杆(23)伸缩端朝向所述保护套(3)并设置转动杆(24)，所述转动杆(24)中心与所述第一伸缩杆(23)伸缩端铰接连接，所述转动杆(24)靠近所述第三导热板(16)一端与第一连接柱(25)一端固定连接，所述第一连接柱(25)靠近所述第三导热板(16)一端设置第一滚轮(26)，所述第一滚轮(26)外壁与所述第三导热板(16)左侧壁接触，所述转动杆(24)另一端与第二连接柱(27)一端固定连接，所述第二连接柱(27)另一端靠近所述连接板(13)上表面并设置第二滚轮(28)，所述第二滚轮(28)外壁与所述连接板(13)上表面接触；
第三弹簧(29)，所述第三弹簧(29)设置在所述转动杆(24)远离所述第一连接柱(25)一端，所述第三弹簧(29)一端与所述固定环(7)左侧内壁固定连接，所述第三弹簧(29)另一端与所述转动杆(24)上端固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，其特征在于，所述耐高温层(5)为热固性树脂，所述热固性树脂由100重量份的环氧树脂和120重量份-180重量份的固化剂组成。
3.根据权利要求1所述的一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，其特征在于，所述纤维主芯(1)设置有多层，当所述纤维主芯(1)至少绞合两层时，相邻两层所述纤维主芯(1)的所述单股纤维(4)的绞合方向相反。
4.根据权利要求1所述的一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，其特征在于，所述单股纤维(4)的截面呈圆形或梯形。
5.根据权利要求1所述的一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，其特征在于，所述保护套(3)为聚乙烯护套。
6.根据权利要求1所述的一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，其特征在于，所述保护套(3)外部还设置有降温装置，所述降温装置包括：
冷却环(30)，所述冷却环(30)套设在所述保护套(3)外部，所述冷却环(30)设置为圆环柱体；
第二伸缩杆(31)，所述第二伸缩杆(31)设置在所述冷却环(30)内壁，所述第二伸缩杆(31)固定端与所述冷却环(30)下端内壁固定连接，所述第二伸缩杆(31)伸缩端朝向所述保护套(3)并设置第一夹板(32)，所述第一夹板(32)上表面与所述保护套(3)下端外壁接触；
第三伸缩杆(33)，所述第三伸缩杆(33)设置在所述冷却环(30)内壁，所述第三伸缩杆(33)固定端与所述冷却环(30)上端内壁固定连接，所述第三伸缩杆(33)伸缩端朝向所述保护套(3)并设置第二夹板(34)，所述第二夹板(34)上表面与所述保护套(3)上端外壁接触；
两个冷却板(35)，两个所述冷却板(35)对称设置在所述保护套(3)左右两侧，所述冷却板(35)朝向所述保护套(3)一侧与所述保护套(3)外壁贴合，所述冷却板(35)内设置空腔(36)；
进水管(37)，所述进水管(37)设置在所述冷却板(35)远离所述保护套(3)一侧，所述进水管(37)远离所述冷却板(35)一端设置储液箱(38)，所述储液箱(38)一侧与所述冷却环(30)内壁固定连接，所述储液箱(38)内设置冷却液，所述进水管(37)延伸至所述储液箱(38)内部并设置水泵，所述储液箱(38)通过所述进水管(37)与所述空腔(36)连通；
出水管(39)，所述出水管(39)设置在所述进水管(37)上方，所述出水管(39)一端与所述空腔(36)连通，所述出水管(39)另一端与所述储液箱(38)内部连通。
7.根据权利要求6所述的一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，其特征在于，还包括：
第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述保护套(3)内壁，用于检测所述保护套(3)内壁的实时温度；
第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述储液箱(38)内，用于检测所述储液箱(38)内冷却液的初始温度；
流量调节器，所述流量调节器设置在所述水泵内，用于调节所述水泵的出水流量；
第一控制器，所述第一控制器设置在所述储液箱(38)外壁，所述第一控制器分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述流量调节器及所述水泵电性连接；
当所述第一温度传感器检测的所述保护套(3)内壁的实时温度大于预设最高温度时，所述第一控制器控制所述水泵开启，所述第一控制器控制所述流量调节器将所述水泵的出水流量调节至目标出水流量，所述水泵的目标出水流量通过以下公式计算：
Figure FDA0003416882180000041
其中，Q1为所述水泵的目标出水量，C1为所述保护套(3)的材料的比热容，M1为所述保护套(3)的质量，K1为所述水泵开启时刻，所述第一温度传感器检测的所述保护套(3)内壁的实时温度，K0为所述保护套(3)内壁的预设最低温度，C2为所述储液箱(38)内所述冷却液的比热容，ρ2为所述储液箱(38)内所述冷却液的密度，t2为所述水泵的预设工作时长，K2为所述第二温度传感器检测的所述储液箱(38)内冷却液的初始温度。
8.根据权利要求1所述的一种具有绞合型碳纤维复合芯的超耐高温架空导线，其特征在于，还包括：
电流检测装置，所述电流检测装置与所述纤维主芯(1)电性连接，用于检测通过所述纤维主芯(1)的实时电流；
温度检测装置，所述温度检测装置设置在所述保护套(3)外部，用于检测所述保护套(3)外部的实时温度；
计时器，所述计时器设置在所述保护套(3)外部，用于检测所述纤维主芯(1)的通电时长；
报警器，所述报警器设置在所述保护套(3)外部；
第二控制器，所述第二控制器设置在所述保护套(3)外部，所述第二控制器分别与所述电流检测装置、所述温度检测装置、所述计时器及所述报警器电性连接；
所述第二控制器基于所述电流检测装置、所述温度检测装置及所述计时器的检测值控制所述报警器工作，包括以下步骤：
步骤1：基于所述电流检测装置及所述计时器的检测值，通过公式(1)计算所述纤维主芯(1)的实际寿命指数：
Figure FDA0003416882180000051
其中，f1为所述纤维主芯(1)的实际寿命指数，N为所述计时器记录的所述纤维主芯(1)的通电总时长，Ia为第a时刻所述电流检测装置检测的通过所述纤维主芯(1)的实时电流，I0为通过所述纤维主芯(1)的预设电流；
步骤2：基于步骤1及所述温度检测装置的检测结果，通过公式(2)计算所述纤维主芯(1)的实际寿命值：
Figure FDA0003416882180000061
其中，T1为所述纤维主芯(1)的实际寿命值，KY为所述纤维主芯(1)能承受的预设最高温度，Ka为第a时刻所述温度检测装置检测的所述保护套(3)外部的实时温度，exp为以自然常数e为底的指数函数，KS为所述纤维主芯(1)的预设最低温度，θ为所述纤维主芯(1)的材料的综合老化系数；
步骤3：所述第二控制器将所述纤维主芯(1)的实际寿命值与所述纤维主芯(1)的预设寿命值进行比较，当所述纤维主芯(1)的实际寿命值大于所述纤维主芯(1)的预设寿命值时，所述第二控制器控制所述报警器发出报警提示。
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