CN115862941A - 铝包钢芯架空绝缘电缆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电线电缆技术领域，尤其涉及一种铝包钢芯架空绝缘电缆及其制备方法。其中铝包钢芯架空绝缘电缆包括绞线芯，绞线芯包括中心圆线和围绕中心圆线绞合的若干层环形线圈，环形线圈由若干个单元线组合而成，单元线、中心圆线均采用双金属线，双金属线包括作为内芯的圆铅淬火钢丝，内芯外包覆有铝层，绞线芯外挤包有绝缘层。该铝包钢芯架空绝缘电缆采用高导电率铝包钢芯绞线芯，具有导体轻、外径小、拉重比大、高伸率、高导电率、强度大、安全性好、载流能力强、弧垂小等优点，大大降低了工程造价。

Description

铝包钢芯架空绝缘电缆及其制备方法

技术领域

本发明涉及电线电缆技术领域，尤其涉及一种铝包钢芯架空绝缘电缆及其制备方法，用于架空输电线路输送电能。

背景技术

为推进能源革命，完善能源产供销体系，建设智慧能源系统，优化电力生产和输送通道布局，提升向边缘地区输配电能力，目前在城市的老旧电网改造中大都采用了架空绝缘电缆。常用的架空绝缘电缆根据使用条件不同采用的导体也不同，不同导体各有其优缺点，如何进一步增加档距、提高电缆拉重比、载流量、降低造价成本是研究的重点。

铝芯架空绝缘电缆导体硬铝线结构重量轻，拉力适中，电缆易于弯曲，安装方便，而且工程造价低，可方便安装在现有杆塔上使用，一般改造或新建工程多采用此种电缆，但是铝芯线拉断力小，弧垂大，杆塔档距小、数量多，铝丝伸长率强度低，抗过载抗疲劳特性差。

钢芯铝绞线芯架空绝缘电缆导体相对于铝芯线，拉断力大、抗过载能力较强，但是紧压后的铝导体疲劳特性差、重量重，导致该线成本高，易产生疲劳振动断线问题。

因此为提高架空绝缘电缆的载流量、拉重比、使用寿命及安全性能，降低造价成本，需要对电缆进一步优化。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种铝包钢芯架空绝缘电缆，结合铝芯线和钢芯线各自优势，提高架空绝缘电缆的载流能力、拉重比、使用寿命等性能。

本发明的另一目的在于提供一种铝包钢芯架空绝缘电缆的制备方法。

为达上述目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种铝包钢芯架空绝缘电缆，其包括绞线芯，绞线芯包括中心圆线和围绕中心圆线绞合的若干层环形线圈，环形线圈由若干个单元线组合而成，单元线、中心圆线均采用双金属线，双金属线包括作为内芯的圆铅淬火钢丝，内芯外包覆有铝层，绞线芯外挤包有绝缘层。

特别地，单元线为圆型、T型或SZ型线。

特别地，相邻层环形线圈的绞向相反。

特别地，绞合后单元线的导电率≥50％IACS，断后伸长率≥2.5％，1％伸长时的应力≥350MPa，抗拉强度≥500MPa。

特别地，绝缘层采用交联聚乙烯绝缘材料。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种基于上述的铝包钢芯架空绝缘电缆的制备方法，包括步骤：

S100：制作双金属线，清理钢丝盘条，去除氧化铁皮，按需要形状和尺寸设计对应外形的包覆模内径尺寸，通过挤压机包覆铝层，形成坯料杆；

S200：拉制单元线和中心圆线，设计拉丝模具，将双金属线坯料杆经多模拉制，制得所需规格的单元线和中心圆线；

S300：绞合成绞线芯，将多个单元线环绕中心圆线进行绞合，于中心圆线外形成若干层环形线圈的结构；

S400：将绞线芯进行时效处理；

S500：挤压绝缘层，在绞线芯外挤压一层交联聚乙烯绝缘材料。

特别地，步骤S100中，包覆模内径尺寸的设计值比理论需求计算值大1％。

特别地，步骤S200中，最小拉丝模具外形结构设计尺寸比理论需求尺寸大2％。

特别地，步骤S300中，绞合时采用正规绞或束绞。

综上，本发明的有益效果为，与现有技术相比，所述铝包钢芯架空绝缘电缆及其制备方法具有以下优点：

(1)对比钢芯铝绞线芯架空绝缘电缆，绞线芯中各单丝之间均为铝接触，不存在不同金属之间的电化学腐蚀，极大地减缓导线的腐蚀速度，减缓电磁损耗和电化学腐蚀，降低线路损耗，提高电缆使用寿命；

(2)各单元线采用T型或SZ型结构，结构更紧密，电缆外观无绞痕更美观，易于敷设安装，对比同截面钢芯铝绞线芯电缆，外径减小，绝缘材料成本降低，减少了后道工序成本，降低了综合成本；对比钢比大于50％的钢芯铝绞线芯，拉重比虽有所降低，但提高了载流量，达到增容效果；对比钢比10％～25％的钢芯铝绞线芯，在载流量持平或略有提高的前提下，拉重比提高，降低弧垂，提高了线路安全性；对比钢比小于10％的钢芯铝绞线芯，载流量略有降低，拉重比明显提高，弧垂小，大大提高了线路安全性；

(3)由此制备的绞线芯绞后中心圆线和单元线的导电率≥50％IACS，伸长率≥2.5％，1％伸长时的应力≥350MPa，抗拉强度≥500MPa，对比铝芯架空绝缘电缆，弧垂小，大大提高了拉重比，提高了线路安全性，可增大档距，降低造价成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的铝包钢芯架空绝缘电缆的结构示意图一；

图2是本发明实施例提供的铝包钢芯架空绝缘电缆的结构示意图二。

图中：

1-中心圆线；2-单元线；3-绝缘层；4-内芯；5-铝层。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图1和图2所示，本优选实施例提供一种铝包钢芯架空绝缘电缆，包括绞线芯，绞线芯包括中心圆线1和围绕中心圆线1绞合的若干层环形线圈，环形线圈由若干个单元线2组合而成，绞线芯外挤包有绝缘层3。

其中，单元线2、中心圆线1均采用双金属线，双金属线包括作为内芯4的圆铅淬火钢丝，内芯4外包覆有铝层5。圆铅淬火钢丝为钢号72A级及以上，强度1180MPa～1380MPa，伸长率≥7.5％，且绞合后单元线2及中心圆线1的导电率≥50％IACS，断后伸长率≥2.5％，1％伸长时的应力≥350MPa，抗拉强度≥500MPa。

由此，对比钢芯铝绞线芯架空绝缘电缆，各双金属线之间均为铝接触，不存在不同金属之间的电化学腐蚀，可极大减缓导线的腐蚀速度，减缓电磁损耗和电化学腐蚀，降低线路损耗，提高电缆使用寿命。

此处的单元线2可以为圆型、T型(图1所示)、SZ型线(图2所示)或是其它异型形状，保证结构紧密，使得电缆外观无绞痕更美观，易于敷设安装，对比同截面钢芯铝绞线芯电缆，外径减小，绝缘材料成本降低，减少了后道工序成本，降低了综合成本；对比钢比大于50％的钢芯铝绞线芯，拉重比虽有所降低，但提高了载流量，达到增容效果；对比钢比10％～25％的钢芯铝绞线芯，在载流量持平或略有提高的前提下，拉重比提高，降低弧垂，提高了线路安全性；对比钢比小于10％的钢芯铝绞线芯，载流量略有降低，拉重比明显提高，弧垂小，大大提高了线路安全性。由此制备的绞线芯绞后中心圆线和单元线的导电率≥50％IACS，伸长率≥2.5％，1％伸长时的应力≥350MPa，抗拉强度≥500MPa，对比铝芯架空绝缘电缆，弧垂小，大大提高了拉重比，提高了线路安全性。

特别地，相邻层环形线圈的绞向相反。

此处的绝缘层3采用交联聚乙烯绝缘材料，标称厚度为1.0mm～2.4mm，平均厚度≥标称厚度，最薄点不小于标称厚度*0.9-0.1，绝缘应为耐候型，性能符合GB/T12527或者GB/T14049。

此外，本实施例还提供一种基于上述铝包钢芯架空绝缘电缆的制备方法，其包括以下步骤：

S100：制作双金属线，清理钢丝盘条，去除氧化铁皮，按需要形状和尺寸设计对应外形的包覆模内径尺寸，包覆模内径尺寸的设计值应比理论需求计算值大1％，通过挤压机包覆铝层5，形成坯料杆。

S200：拉制单元线2和中心圆线1，设计拉丝模具，最小拉丝模具外形结构设计尺寸应比理论需求尺寸大2％，将双金属线坯料杆经多模拉制，制得所需规格的单元线2和中心圆线1。

S300：绞合成绞线芯，将多个单元线2环绕中心圆线1进行绞合，于中心圆线1外形成若干层环形线圈的结构，绞合时采用正规绞或束绞，结构可以是1+5+9,1+6+10,1+5+9+13,1+6+10+14等。

S400：将绞线芯进行时效处理，保证高伸率和高导电率。

S500：挤压绝缘层3，在绞线芯外挤压一层交联聚乙烯绝缘材料。

下面，对比铝芯、不同钢比钢芯铝绞线芯架空绝缘电缆，进一步说明该铝包钢芯架空绝缘电缆的性能优势。

对比例1：

铝芯架空绝缘电缆、钢比为58.3％的钢芯铝绞线芯架空绝缘电缆与同外径导体的铝包钢芯架空绝缘电缆的性能对比；钢比为58.3％的钢芯铝绞线芯架空绝缘电缆与同截面导体的铝包钢芯架空绝缘电缆的性能对比，见下表1。

表1

对比例2：

铝芯架空绝缘电缆、钢比为16.2％的钢芯铝绞线芯架空绝缘电缆与同外径导体的铝包钢芯架空绝缘电缆的性能对比；钢比为16.2％的钢芯铝绞线芯架空绝缘电缆与同截面导体的铝包钢芯架空绝缘电缆的性能对比，见下表2。

表2

对比例3：

铝芯架空绝缘电缆、钢比为12.9％的钢芯铝绞线芯架空绝缘电缆与同外径导体的铝包钢芯架空绝缘电缆的性能对比；钢比为12.9％的钢芯铝绞线芯架空绝缘电缆与同截面导体的铝包钢芯架空绝缘电缆的性能对比，见下表3。

表3

对比例4：

铝芯架空绝缘电缆、钢比为5.6％的钢芯铝绞线芯架空绝缘电缆与同外径导体的铝包钢芯架空绝缘电缆的性能对比；钢比为5.6％的钢芯铝绞线芯架空绝缘电缆与同截面导体的铝包钢芯架空绝缘电缆的性能对比，见下表4。

表4

由此得出，对比铝芯架空绝缘电缆，铝包钢芯架空绝缘电缆拉重比提高了110％，提高了线路安全性，增大了塔杆档距，降低了工程造价。

对比同截面钢比大于50％的钢芯铝绞线芯，铝包钢芯架空绝缘电缆拉重比降低约10％，但载流量提高了约30％，达到增容节耗目的；对比同截面钢比10％～25％的钢芯铝绞线芯，在载流量持平或略有提高的前提下，拉重比提高了15％～25％；对比同截面钢比小于10％的钢芯铝绞线芯，载流量略有降低约5％，拉重比提高51％，提高了线路安全性，增大了塔杆档距，降低了工程造价。

对比同外径钢比大于50％的钢芯铝绞线芯导体，拉重比降低约10％，但载流量提高了至少50％，达到增容节耗目的；对比同外径钢比10％～25％的钢芯铝绞线芯导体，载流量提高约10％，拉重比提高了10％～20％；对比同外径钢比小于10％的钢芯铝绞线芯导体，在载流量相差不大的前提下，拉重比提高了约30％，提高了线路安全性，增大了塔杆档距，降低了工程造价。

以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种铝包钢芯架空绝缘电缆，其特征在于，包括绞线芯，所述绞线芯包括中心圆线和围绕所述中心圆线绞合的若干层环形线圈，所述环形线圈由若干个单元线组合而成，所述单元线、所述中心圆线均采用双金属线，所述双金属线包括作为内芯的圆铅淬火钢丝，所述内芯外包覆有铝层，所述绞线芯外挤包有绝缘层。

2.根据权利要求1所述的铝包钢芯架空绝缘电缆，其特征在于：所述单元线为圆型、T型或SZ型线。

3.根据权利要求1所述的铝包钢芯架空绝缘电缆，其特征在于：相邻层环形线圈的绞向相反。

4.根据权利要求1所述的铝包钢芯架空绝缘电缆，其特征在于：绞合后所述单元线的导电率≥50％IACS，断后伸长率≥2.5％，1％伸长时的应力≥350MPa，抗拉强度≥500MPa。

5.根据权利要求1所述的铝包钢芯架空绝缘电缆，其特征在于：所述绝缘层采用交联聚乙烯绝缘材料。

6.一种基于权利要求1至5中任一项所述的铝包钢芯架空绝缘电缆的制备方法，其特征在于，包括步骤

S100：制作双金属线，清理钢丝盘条，去除氧化铁皮，按需要形状和尺寸设计对应外形的包覆模内径尺寸，通过挤压机包覆铝层，形成坯料杆；

S200：拉制单元线和中心圆线，设计拉丝模具，将双金属线坯料杆经多模拉制，制得所需规格的单元线和中心圆线；

S300：绞合成绞线芯，将多个单元线环绕中心圆线进行绞合，于中心圆线外形成若干层环形线圈的结构；

S400：将绞线芯进行时效处理；

S500：挤压绝缘层，在绞线芯外挤压一层交联聚乙烯绝缘材料。

7.据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S100中，包覆模内径尺寸的设计值比理论需求计算值大1％。

8.据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S200中，最小拉丝模具外形结构设计尺寸比理论需求尺寸大2％。

9.据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S300中，绞合时采用正规绞或束绞。

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