CN204348409U - 一种铝合金芯智能环保型电力电缆 - Google Patents

Abstract

一种铝合金芯智能环保型电力电缆属于电力电缆技术领域，尤其涉及一种铝合金芯智能环保型电力电缆。本实用新型提供一种便于检测和显示电缆的实际运行温度，便于计算机远程联络和控制的铝合金芯智能环保型电力电缆。本实用新型由三根导电线芯、计算机联络与控制单元线、数据传输和测温单元线、低烟无卤高阻燃绕包带、低烟无卤高阻燃挤包内垫层、铜带绕包屏蔽层、低烟无卤高阻燃挤包隔离套、单层铝合金带连锁铠装层和低烟无卤高阻燃挤包外护套组成，其结构要点三根导电线芯、计算机联络与控制单元线、数据传输和测温单元线设置在低烟无卤高阻燃绕包带内侧。

Description

一种铝合金芯智能环保型电力电缆

技术领域

本实用新型属于电力电缆技术领域，尤其涉及一种铝合金芯智能环保型电力电缆。

背景技术

在电力系统建设中，长距离传输主要依靠架空电缆，中间部分的电力传输主要是靠中压电缆来完成；因此，中压电力电缆也具有传输容量大，输送半径长的特点，这也就对中压电力线路的安全等级有了更高的要求。由于我国铜资源较少，相对的铝资源比较丰富，因此人们很自然地就会想到以铝代铜，但在长期的实际应用中发现，由于纯铝的机械强度低和柔韧性差，在使用过程中会出现铝线开裂、折断，长期使用后铝线也会脆化，不利于维修。在安装工艺方面，使用机械连接人为控制差异很大，会出现紧固后过紧或过松，在压力作用下，原来的压紧力不够，接触点的压力减小使得接触电阻迅速增大，电流流过后造成接头处过热，如果不定期维修，就会引发断路、火灾等事故。

由于中压电缆传输距离很远，线路过长也就加大了线路的维护成本，因此需要对该线路有一个在线检测功能和远距离信号控制功能，这对于干线电力安全传输非常重要。以前的做法是靠人工巡查，这种做法消耗劳动强度大而且效率低，同时由于劳动强度大，忽视、漏检的风险也很大。中压电力电缆适用场合一般为城区电力传输，土地资源紧缺且昂贵。对于电力、信号控制和通信线路以前是三条线路并行敷设但互不干预，即建了一条电力输送通道，还要在建设二条信号控制线路和通信线路的建设，这样既浪费土地资源又浪费人力物力。最近几年随着国家对电信网、广播网、互联网三网融合推广力度的加大，智能电网的建设也在积极跟进。目前全国已经有多个省市推广和应用了光纤复合型智能电力电缆，该电缆就是在生产电力电缆时，在缆芯部位放置一根光纤电缆，以实现光纤与电缆的组合，用一根电缆来完成光电合一，避免重复布线，节约成本，所选用的光纤也都是采用B1和B4类的单模光纤。上述电缆的生产和安装过程中，由于不断地弯曲和拉伸，会造成光纤拉断或弯曲损耗过大，影响信号数据的传输，也不能完成远距离的信号控制，因此需要对传统的中压电力电缆进行结构改进和工艺创新。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种便于检测和显示电缆的实际运行温度，便于计算机远程联络和控制的铝合金芯智能环保型电力电缆。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型由三根导电线芯、计算机联络与控制单元线、数据传输和测温单元线、低烟无卤高阻燃绕包带、低烟无卤高阻燃挤包内垫层、铜带绕包屏蔽层、低烟无卤高阻燃挤包隔离套、单层铝合金带连锁铠装层和低烟无卤高阻燃挤包外护套组成，其结构要点三根导电线芯、计算机联络与控制单元线、数据传输和测温单元线设置在低烟无卤高阻燃绕包带内侧，低烟无卤高阻燃绕包带外侧由内至外依次设置所述铜带绕包屏蔽层、低烟无卤高阻燃挤包隔离套、单层铝合金带连锁铠装层、低烟无卤高阻燃挤包外护套；所述三根导电线芯的每根线芯由内到外依次为紧压圆形绞合铝合金导体、交联型聚烯烃半导电内屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、交联型聚烯烃半导电外屏蔽层。

作为另一种优选方案，本实用新型所述导电线芯采用三层同时挤出连续硫化氮气保护的交联工艺，具体工艺要求如下：

挤塑机机身温度±5℃

                            机头、导胶管温度±5℃

                                    管道硫化温度±5℃

硫化压力与氮气纯度：硫化压力：1.0—1.2Mpa；氮气纯度：≥90％；硫化管道必须可靠密封，确保氮气压力稳定。

                                   模具与出线速度m/min

绝缘和屏蔽表面塑化良好、无气孔、杂质，表面光滑圆整无脱节，紧密包覆，外径均匀一致；断面无气孔，砂眼和杂质缺陷。

内屏蔽、绝缘和外屏蔽采取挤压式模具一次性挤出，绝缘紧密挤包在内屏上，且容易剥离而不损伤绝缘体。绝缘厚度：绝缘厚度的最小测量值不小于标称值的90％-0.1mm；绝缘的偏心度(厚度之差与最大值之比)不大于0.08

作为另一种优选方案，本实用新型所述紧压圆形绞合铝合金导体紧压绞合以后，将成盘的绞合导体放入退火罐中，拧紧罐口的螺栓，把真空泵的气管接到退火罐体的出气口上，打开出气阀门，开动真空泵，开始抽真空；当真空度达至75㎝-Hg时,关闭阀门及真空泵的电源开关,摘下真空管，然后将装有铝合金导体的退火罐吊入加热炉中，缓慢加热，退火温度达到440-480℃后，开始计时并保持温度，退火时间到4-6小时后，将退火罐调出加热炉，慢慢冷却到室温；打开罐盖，吊出导体；在工作进行中，保持真空度不低于70cm-Hg。

作为另一种优选方案，本实用新型所述紧压圆形绞合铝合金导体采用的紧压工艺为：导体采用相同直径并且同芯式绞合，中心为1根，第二层为6根，第三层为12根，以后每层依次比临近的内层增加6根，最外层单线的绞合方向为左向，临层相反，最外层单线的绞合节距控制在导体外径的12倍以内，其余各层单线的绞合节距控制在18-28倍之间，每一层的纳米合金紧压模具的内径选择比实际测量的绞合外径小0.55-0.65mm，每个模具进行点滴的酒精润滑和降温，酒精纯度不低于95％，绞合导体不进行整芯焊接，单线焊接，任意两个接头之间大于0.5米。

作为另一种优选方案，本实用新型所述紧压圆形绞合铝合金导体采用纳米合金模具，模具外侧设置有45#钢圆形外套，模具的前端为前端口大于后端口的进线端，进线端后端为模具润滑区与工作区的第一弧形过度区，第一弧形过度区的后端为承线径，承线径的后端为定径区和出口区的第二弧形过度区，第二弧形过度区的后端为前端口大于后端口的出线端；所述进线端的长度为20mm，出线端的长度为10mm，模具的长度为40mm，出线端的后端口的直径为20mm，模具的外径为30mm，圆形外套的外径为50mm。

作为另一种优选方案，本实用新型所述紧压圆形绞合铝合金导体截面、承线径长度、绞合节距长度、退火温度、退火时间的对应关系采用下表：

作为另一种优选方案，本实用新型所述紧压圆形绞合铝合金导体由Fe、Si、Cu、Be、RE、Ce、La、Y、Al组成，质量百分数为Fe0.30-1.5、Si≤0.08、Cu0.005-0.30、Be0.001-0.30、RE0.10-0.8、Ce0.02-0.026、La0.016-0.02、Y0.014-0.019，余量为Al。

作为另一种优选方案，本实用新型所述计算机联络与控制单元线包括低烟无卤高阻燃挤包内垫层，低烟无卤高阻燃挤包内垫层内侧设置有六对计算机联络与控制单元线芯，每对计算机联络与控制单元线芯包括一根计算机联络线芯和一根控制单元线芯，计算机联络线芯和控制单元线芯均采用外侧包裹交联聚乙烯绝缘层的软铜导体，计算机联络线芯和控制单元线芯的外侧包裹绞对绕包带，绞对绕包带外侧由内至外依次设置有低烟无卤高阻燃挤包内垫层、铜丝编织总屏蔽、铜塑塑带绕包总屏蔽、低烟无卤高阻燃挤包外护层；所述每对计算机联络与控制单元线芯截面积为1.5mm²及以下时，最大绞合节距为80-100mm；2.5mm²及以上时，最大绞合节距应为100-120mm；星绞节距为120-150mm，相邻计算机联络与控制单元线芯采用不同绞合节距。

其次，本实用新型所述低烟无卤高阻燃挤包内垫层的外径与铜丝编织总屏蔽厚度的对应关系如下表：

另外，本实用新型所述数据传输和测温单元线包括PBT松套管，PBT松套管内设置有多根UV固化光纤，UV固化光纤之间填充有光纤填充油膏，PBT松套管外侧由内至外依次设置有磷化钢丝铠装、无卤阻燃包带、低烟无卤阻燃聚烯烃外护套，磷化钢丝铠装的缝隙间填充有电缆填充油膏；所述UV固化光纤采用B6类中的A类光纤。

本实用新型有益效果。

本实用新型集电力传输、在线测温和控温、在线故障定位、局部放电在线故障定位、载流量在线监测、电缆外护套状态分析、计算机远程联络、远程控制等多功能于一体，不仅可以智能的检测和显示电缆的实际运行温度，自动储存历史运行数据，随时查阅电缆的运行温度，还可以实现自动超温报警和在线反馈控制，既能使电缆最大限度的输送电能，又能确保电缆的安全运行，同时还可实现计算机远程联络和控制等操作。

本实用新型采用分相屏蔽铜带和铜带绕包屏蔽层的双层复合屏蔽结构，增强电缆的抗干扰效果。

本实用新型设置单层铝合金带连锁铠装层，其层与层之间的连锁咬合构造，确保电缆能经受外界强壮的破坏力，即便电缆遭受较大的压力和冲击力时，电缆亦不易被击穿，提高了电缆的安全功能；并且连锁铠装构造使电缆与外界阻隔，即便在火灾时，铠装层提高了电缆的阻燃耐火等级，降低了火灾的危险系数。

另外，本实用新型采用低烟无卤高阻燃绕包带、低烟无卤高阻燃挤包内垫层、低烟无卤高阻燃挤包隔离套、低烟无卤高阻燃挤包外护套；阻燃效果更好，环保无污染。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本项发明结构示意图。

图2是本实用新型计算机联络和控制单元线结构示意图。

图3是本实用新型光纤数据传输和测温单元线结构示意图。

图4是本实用新型纳米合金模具结构示意图。

在图1中，1-圆形紧压铝合金绞合导体；2-交联型聚烯烃半导电内屏蔽层；3-交联聚乙烯绝缘层；4-交联型聚烯烃半导电外屏蔽层；5-低烟无卤阻燃聚烯烃填充条；6-分相屏蔽铜带；7-低烟无卤高阻燃绕包带；8-低烟无卤高阻燃聚烯烃内垫层；9-铜带绕包屏蔽层；10-低烟无卤高阻燃挤包隔离套；11-单层铝合金带连锁铠装层；12-低烟无卤高阻燃挤包外护套；13-光纤数据传输和测温单元线；14-计算机联络与控制单元线。

在图2中，2-1--软铜导体；2-2--交联聚乙烯绝缘层；2-3--绞对绕包带；2-4—对绞铜丝屏蔽层；2-5--PP填充绳；2-6--低烟无卤高阻燃挤包内垫层；2-7--铜丝编织总屏蔽；2-8--铜塑塑带绕包总屏蔽；2-9--低烟无卤高阻燃挤包外护层。

在图3中，3-1--UV固化光纤；3-2--光纤填充油膏；3-3-PBT松套管；3-4--电缆填充油膏；3-5--磷化钢丝铠装；3-6--无卤阻燃包带；3-7--低烟无卤阻燃聚烯烃外护套。

在图4中，A-为45#钢圆形外套；B-为纳米合金模具；ΦD0-为进线端前端口内径；L-为模具承线径长度；ΦD-为绞合导体的直径；R-为模具润滑区与工作区的过度半径；r-为定径区和出口区的过度半径。

具体实施方式

如图所示，本实用新型由三根导电线芯、计算机联络与控制单元线、数据传输和测温单元线、低烟无卤高阻燃绕包带、低烟无卤高阻燃挤包内垫层、铜带绕包屏蔽层、低烟无卤高阻燃挤包隔离套、单层铝合金带连锁铠装层和低烟无卤高阻燃挤包外护套组成，其结构要点三根导电线芯、计算机联络与控制单元线、数据传输和测温单元线设置在低烟无卤高阻燃绕包带内侧，低烟无卤高阻燃绕包带外侧由内至外依次设置所述铜带绕包屏蔽层、低烟无卤高阻燃挤包隔离套、单层铝合金带连锁铠装层、低烟无卤高阻燃挤包外护套；所述三根导电线芯的每根线芯由内到外依次为紧压圆形绞合铝合金导体、交联型聚烯烃半导电内屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、交联型聚烯烃半导电外屏蔽层。

所述紧压圆形绞合铝合金导体紧压绞合以后，将成盘的绞合导体放入退火罐中，拧紧罐口的螺栓，把真空泵的气管接到退火罐体的出气口上，打开出气阀门，开动真空泵，开始抽真空；当真空度达至75㎝-Hg时,关闭阀门及真空泵的电源开关,摘下真空管，然后将装有铝合金导体的退火罐吊入加热炉中，缓慢加热，退火温度达到440-480℃后，开始计时并保持温度，退火时间到4-6小时后，将退火罐调出加热炉，慢慢冷却到室温；打开罐盖，吊出导体；在工作进行中，保持真空度不低于70cm-Hg。采用上述工艺，导体抗蠕变功能提高到130MPa以上，避免了因为冷流或蠕变致使的松懈问题；延伸率也提高到30％，运用更加安全可靠。

所述紧压圆形绞合铝合金导体采用的紧压工艺为：导体采用相同直径并且同芯式绞合，中心为1根，第二层为6根，第三层为12根，以后每层依次比临近的内层增加6根，最外层单线的绞合方向为左向，临层相反，最外层单线的绞合节距控制在导体外径的12倍以内，其余各层单线的绞合节距控制在18-28倍之间，每一层的纳米合金紧压模具的内径选择比实际测量的绞合外径小0.55-0.65mm，每个模具进行点滴的酒精润滑和降温，酒精纯度不低于95％，绞合导体不进行整芯焊接，单线焊接，任意两个接头之间大于0.5米。采用上述紧压工艺使圆形线紧压系数到达0.93，异型线的紧压系数能到达0.95，而普通铜、铝导体的紧压系数只能达到0.9。经过最大极限的紧压，能够弥补铝合金在体积导电率上的缺乏，使绞合导体线芯如实心导体，绞合线芯外径显著下降，增强了导电功能，在同等载流量情况下导体外径只比铜缆大10％。

所述紧压圆形绞合铝合金导体采用纳米合金模具，模具外侧设置有45#钢圆形外套，模具的前端为前端口大于后端口的进线端，进线端后端为模具润滑区与工作区的第一弧形过度区，第一弧形过度区的后端为承线径，承线径的后端为定径区和出口区的第二弧形过度区，第二弧形过度区的后端为前端口大于后端口的出线端；所述进线端的长度为20mm，出线端的长度为10mm，模具的长度为40mm，出线端的后端口的直径为20mm，模具的外径为30mm，圆形外套的外径为50mm。两处的过度半径必须保证圆滑过度，确保进出线顺畅，阻力最小。外套A采用45#钢质外套，降低了模具的制造成本，内模B采用纳米合金材料，提高了模具的使用寿命，也使得导体的表面更加光滑，无毛刺；内模B与外套A通过锥度配合镶嵌在一起，模具定径区的长度L是保证导体表面质量和模具使用寿命的关键，经过多次试验，最终确定此该产品最佳长度。

所述紧压圆形绞合铝合金导体截面、承线径长度、绞合节距长度、退火温度、退火时间的对应关系采用下表。

所述紧压圆形绞合铝合金导体由Fe、Si、Cu、Be、RE、Ce、La、Y、Al组成，质量百分数为Fe0.30-1.5、Si≤0.08、Cu0.005-0.30、Be0.001-0.30、RE0.10-0.8、Ce0.02-0.026、La0.016-0.02、Y0.014-0.019，余量为Al。下表为采用此组份铝合金导体的性能验数据。

由上表可知，改善了纯铝的抗拉强度，铝合金电缆可支持4000米长度的自重，铜电缆只能支持2750米。这种优势在大跨度的修建配线时体现得尤为杰出。

添加Ce0.02-0.026、La0.016-0.02、Y0.014-0.019能进一步改善铝合金的耐腐蚀功能，特别是电化学腐蚀，使得铝合金的抗腐蚀功能大大优于纯铝和铜，也就延长了铝合金电缆的使用寿命。

所述计算机联络与控制单元线包括低烟无卤高阻燃挤包内垫层，低烟无卤高阻燃挤包内垫层内侧设置有六对计算机联络与控制单元线芯，每对计算机联络与控制单元线芯包括一根计算机联络线芯和一根控制单元线芯，计算机联络线芯和控制单元线芯均采用外侧包裹交联聚乙烯绝缘层的软铜导体，计算机联络线芯和控制单元线芯的外侧包裹绞对绕包带，绞对绕包带外侧由内至外依次设置有低烟无卤高阻燃挤包内垫层、铜丝编织总屏蔽、铜塑塑带绕包总屏蔽、低烟无卤高阻燃挤包外护层；所述每对计算机联络与控制单元线芯截面积为1.5mm²及以下时，最大绞合节距为80-100mm；2.5mm²及以上时，最大绞合节距应为100-120mm；星绞节距为120-150mm，相邻计算机联络与控制单元线芯采用不同绞合节距。采用上述计算机联络与控制单元线的相关性能试验数据如下表。

所述低烟无卤高阻燃挤包内垫层的外径与铜丝编织总屏蔽厚度的对应关系如下表：

所述数据传输和测温单元线包括PBT松套管，PBT松套管内设置有多根UV固化光纤，UV固化光纤之间填充有光纤填充油膏，PBT松套管外侧由内至外依次设置有磷化钢丝铠装、无卤阻燃包带、低烟无卤阻燃聚烯烃外护套，磷化钢丝铠装的缝隙间填充有电缆填充油膏；所述UV固化光纤采用B6类中的A类光纤。B6类中的A类光纤适用于0、E、S、C和L波段(1260nm-1625nm)，满足B1类光纤的全部传输特性，并且在宏弯损耗参数上优于B1类和B4类光纤，弯曲半径可以取更小的值，传输效果更佳。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种铝合金芯智能环保型电力电缆，由三根导电线芯、计算机联络与控制单元线、数据传输和测温单元线、低烟无卤高阻燃绕包带、低烟无卤高阻燃挤包内垫层、铜带绕包屏蔽层、低烟无卤高阻燃挤包隔离套、单层铝合金带连锁铠装层和低烟无卤高阻燃挤包外护套组成，其特征在于三根导电线芯、计算机联络与控制单元线、数据传输和测温单元线设置在低烟无卤高阻燃绕包带内侧，低烟无卤高阻燃绕包带外侧由内至外依次设置所述铜带绕包屏蔽层、低烟无卤高阻燃挤包隔离套、单层铝合金带连锁铠装层、低烟无卤高阻燃挤包外护套；所述三根导电线芯的每根线芯由内到外依次为紧压圆形绞合铝合金导体、交联型聚烯烃半导电内屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、交联型聚烯烃半导电外屏蔽层。

2.根据权利要求1所述一种铝合金芯智能环保型电力电缆，其特征在于所述紧压圆形绞合铝合金导体采用纳米合金模具，模具外侧设置有45#钢圆形外套，模具的前端为前端口大于后端口的进线端，进线端后端为模具润滑区与工作区的第一弧形过度区，第一弧形过度区的后端为承线径，承线径的后端为定径区和出口区的第二弧形过度区，第二弧形过度区的后端为前端口大于后端口的出线端；所述进线端的长度为20mm，出线端的长度为10mm，模具的长度为40mm，出线端的后端口的直径为20mm，模具的外径为30mm，圆形外套的外径为50mm。

3.根据权利要求2所述一种铝合金芯智能环保型电力电缆，其特征在于所述计算机联络与控制单元线包括低烟无卤高阻燃挤包内垫层，低烟无卤高阻燃挤包内垫层内侧设置有六对计算机联络与控制单元线芯，每对计算机联络与控制单元线芯包括一根计算机联络线芯和一根控制单元线芯，计算机联络线芯和控制单元线芯均采用外侧包裹交联聚乙烯绝缘层的软铜导体，计算机联络线芯和控制单元线芯的外侧包裹绞对绕包带，绞对绕包带外侧由内至外依次设置有低烟无卤高阻燃挤包内垫层、铜丝编织总屏蔽、铜塑塑带绕包总屏蔽、低烟无卤高阻燃挤包外护层。

4.根据权利要求3所述一种铝合金芯智能环保型电力电缆，其特征在于所述数据传输和测温单元线包括PBT松套管，PBT松套管内设置有多根UV固化光纤，UV固化光纤之间填充有光纤填充油膏，PBT松套管外侧由内至外依次设置有磷化钢丝铠装、无卤阻燃包带、低烟无卤阻燃聚烯烃外护套，磷化钢丝铠装的缝隙间填充有电缆填充油膏；所述UV固化光纤采用B6类中的A类光纤。