CN205264406U - 一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，包括导电发热体(1)和碳纤维传热层(53)，所述碳纤维传热层(53)包覆在导电发热体(1)外侧。优选地，所述导电发热体(1)与碳纤维传热层(53)之间设置第二补强传热层(54)。优选地，所述碳纤维传热层(53)外侧包覆第一补强传热层(52)。本实用新型的碳纤维芯棒用于融冰型导线中，当需要对融冰型导线进行融冰处理时，仅对导电发热体通电，导电发热体所产生的热量向外传递至导线表面，使导线表面的覆冰受热融化，实现导线的融冰效果；同时，采用本实用新型还可使融冰型导线具有高强度、重量轻、弛度小、耐腐蚀等突出优点。

Description

一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒

技术领域

本实用新型涉及导线技术领域，尤其是涉及一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒。

背景技术

传统的输电导线多采用钢芯铝绞线，其基本结构是在钢芯线外侧绕制铝绞线，这种钢芯铝绞线自身重量较重，如果是长期在冰雪天气环境中运行，尤其是应用于重覆冰地区时，导线上很容易结冰，而且冰层的不断加厚更增加了导线的覆冰重量，很容易使输电导线因自身强度、承载能力不足而发生断裂，从而导致停电事故。

为了防止输电导线因覆冰重量太重而断裂，就需要对输电导线上的覆冰进行及时融冰处理。目前，在输电线路的融冰抗冰技术领域，较为成熟、可行的是基于输电线路热效应的热融冰方法，可分为交流融冰和直流融冰两类。传统的钢芯耐热铝合金绞线的实际融冰效果并不理想，而且，由于其自身重量较重、钢芯不耐腐蚀等，因此，将其应用于高寒、高海拔、重覆冰地区的架空输电导线，依然存在比较多的安全隐患。特别是近年来，由于极端严寒天气对输电线路的破坏性严重，针对输电线路的高效融冰抗冰技术的研发就显得极为迫切和重要，尤其是对于长期冰雪天气中如何进行融冰以提高输电线路的运行安全性，以及在夜间电流通过量较小、导线温度较低时如何进行智能融冰调控以提高输电线路的运行稳定性，等等，都有很大的研发空间。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，提高融冰型导线的抗覆冰能力，进而提高输电线路的运行安全性、稳定性。

本实用新型要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，包括导电发热体和碳纤维传热层，所述的碳纤维传热层包覆在导电发热体外侧。

优选地，所述导电发热体与碳纤维传热层之间设置第二补强传热层。

优选地，所述的第二补强传热层采用无碱玻纤丝固结而成。

优选地，所述的第二补强传热层采用无碱玻纤布固结而成。

优选地，所述的碳纤维传热层外侧包覆第一补强传热层。

优选地，所述碳纤维芯棒外表面包覆导热涂层。

优选地，所述的导热涂层是导热绝缘氟树脂涂层。

优选地，所述的导热涂层外表面包覆耐磨防护层。

优选地，所述的耐磨防护层是有机硅树脂涂层，或者是氟树脂涂层，或者是环氧树脂涂层。

优选地，所述导电发热体是铝合金导线，或者是铜合金导线，或者是银合金导线。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：将本实用新型的碳纤维芯棒用于融冰型导线中，且导线中的导电体与碳纤维芯棒之间、导电发热体与导电体之间是电气绝缘，由于碳纤维芯棒内置了导电发热体，在融冰型导线正常运行时，仅通过导电体进行输电，当需要对导线进行融冰处理时，仅对导电发热体通电，将导线的正常负荷电流作为导线的融冰电流，由于导电发热体与导电体在电气上相互独立，且导电发热体的截面积远小于导电体的截面积，在导线通电部分的截面积变小的情况下，其电阻变大，相应地，导电发热体的发热量就大大增加，导电发热体所产生的热量向外传递至导线表面，使覆盖在导线表面的冰层受热融化，从而可实现导线覆冰的融冰效果而无需停电；同时，由于碳纤维材料本身具有高强度、重量轻、运行温度高等特点，因此，本实用新型用于融冰型导线后，使得该融冰型导线具有高强度、重量轻、弛度小、载流量大、运行温度高和耐腐蚀等优点，是高寒、高海拔、重覆冰地区的首选。

附图说明

图1为本实用新型一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒的构造图。

图2为融冰型导线的构造图。

图中标记：1-导电发热体，2-导电体，3-导热涂层，4-疏水涂层，5-碳纤维芯棒，6-导热填充层，51-耐磨防护层，52-第一补强传热层，53-碳纤维传热层，54-第二补强传热层。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示的一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，为层状结构，主要包括导电发热体1和碳纤维传热层53，所述的碳纤维传热层53包覆在导电发热体1外侧；在导电发热体1与碳纤维传热层53之间设置第二补强传热层54，所述的第二补强传热层54可以采用无碱玻纤丝固结而成，既能提高碳纤维芯棒5的绝缘性能和抗拉强度；也可以采用无碱玻纤布固结而成，除了提高碳纤维芯棒5的绝缘性能和抗拉强度之外，还能够防止其产生横向劈叉，增强了碳纤维芯棒5的抗冲击力学性能。在碳纤维传热层53外侧包覆第一补强传热层52，在第一补强传热层52外侧包覆导热涂层3，在导热涂层3外表面包覆耐磨防护层51，采用这种结构的碳纤维芯棒5，其中的第一补强传热层52、第二补强传热层54和导热涂层3可以提高碳纤维芯棒5的传热、导热性能，在碳纤维芯棒5用作融冰型导线的芯棒后，由导电发热体1所产生的热量逐层向外传递至融冰型导线表面，从而使覆盖在融冰型导线表面的冰层受热融化，实现了导线上覆冰的融冰效果。

本实用新型的用于融冰型导线的碳纤维芯棒5在应用于融冰型导线时，所述的融冰型导线的具体结构如图2所示，所述碳纤维芯棒5是融冰型导线的芯棒，在碳纤维芯棒5外侧包覆导电体2，所述导电体2与碳纤维芯棒5之间电气绝缘，所述导电发热体1与导电体2之间电气绝缘。所述的导电发热体1通常采用铝合金导线，或者是铜合金导线，或者是银合金导线，以提高导电发热体1的通电发热量。为了提高融冰型导线的传热、导热能力，可以在碳纤维芯棒5外表面、导电体2外表面涂覆耐高温导热绝缘氟树脂涂料作为导热涂层3，在碳纤维芯棒5与导电体2之间、导电体2与导电体2之间填充足量的导热绝缘氟树脂作为导热填充层6，以提高融冰型导线的融冰效果。考虑到融冰型导线通常是用于架空输电线路中，导线在正常工作过程中可能受到风力等作用而摆动，为了减轻融冰型导线中的碳纤维芯棒5与相互接触的导电体2之间的摩擦损耗，可以在碳纤维芯棒5外表面包覆耐磨防护层51，所述耐磨防护层51可以是有机硅树脂涂层，或者是氟树脂涂层，或者是环氧树脂涂层。

上述的融冰型导线作为架空输电导线，可以通过切换位于导线外层的导电体2和位于导线内层的导电发热体1进行电流传输即可实现融冰目的。具体而言，在导线正常输电运行时，仅通过导电体2进行输电，当需要对导线进行融冰处理时，切换成仅对导电发热体1通电，此时，将导线的正常负荷电流作为导线的融冰电流。由于导电发热体1与导电体2在电气上相互独立，且导电发热体1的截面积远小于导电体2的截面积，因此，切换之后，导线通电部分的截面积变小，其电阻变大，导电发热体1的发热量大大增加，导电发热体1所产生的热量逐层向外传递至导线表面，使覆盖在导线表面的冰层受热融化，从而实现了导线上覆冰的融冰效果而无需停电。由于在碳纤维芯棒5与导电体2之间、导电体2与导电体2之间设置导热填充层6，使导线的传热性能大为提高。为了使导线上覆冰融化后的冰水尽快脱离导线，可以在导线外表面包覆氟硅树脂涂层作为疏水涂层4，并使该疏水涂层4的疏水角达到120°以上，从而使导线覆冰严重程度远低于其他导线。通过在导线最外层上涂覆疏水涂层4，该疏水涂层4与导热填充层6配合，使融冰型导线具有了融冰和抗冰的双重功能，可实现导线在正常输电过程中不断电也可同时进行融冰，并使导线的融冰效果最大化，特别适用于高寒、重覆冰地区使用，极大地提高了输电线路的运行安全性、稳定性。

上述的融冰型导线可以采用如下方法制造：

第1步，制造碳纤维芯棒5。可以采用碳纤维作为增强相，耐高温导热树脂作为连续相来制备碳纤维传热层53，然后在碳纤维传热层53中间预置导电发热体1，用碳纤维包裹导电发热体1，通过连续拉挤工艺制备成碳纤维芯棒5。

所述的碳纤维芯棒5也可以是以碳纤维丝为主，同时以玻纤丝、芳纶丝或者氨纶丝浸入耐高温导热树脂中，再通过浸入成型模具来制备碳纤维传热层53，然后用碳纤维传热层53包裹导电发热体1，最后使用拉挤成型的方法进行连续生产。其中的导电发热体1可以是铝合金导线，或者是铜合金导线，或者是银合金导线，最好是可承受250℃高温。其中的树脂体系为热固型或热塑型，通过添加高导热填料后，使树脂整体导热性能良好，耐热性能在200℃以上。

第2步，在碳纤维芯棒5、导电体2外表面涂覆耐高温导热绝缘氟树脂涂料作为导热涂层3，所述导热涂层3的涂覆厚度最好是使导线绞合时碳纤维芯棒5和导电体2之间无缝隙。所述导热涂层3的固化时间为30分钟-1小时之间，根据具体固化温度的不同，固化时间通常为35分钟、40分钟、45分钟、50分钟、55分钟等，并且，在30分钟之内要完成已涂覆导热涂层3的导电体2和碳纤维芯棒5的绞合。

由于纤维芯棒5与导电体2之间、导电体2与导电体2之间存在空气，而空气是热的不良导体，为了对空气带来的导热问题进行改善，同时优化外层导电体2和碳纤维芯棒5之间的结合性能，为此，可以在碳纤维芯棒5与导电体2之间、导电体2与导电体2之间填充足量的导热绝缘氟树脂作为导热填充层6，所述导热填充层6不仅可以增强传热效果，而且还有利于减轻碳纤维芯棒5与导电体2之间、导电体2与导电体2之间的摩擦损耗。

所述的导热涂层3可以特种改性氟树脂为基体，并配以固化剂、成膜助剂等而制成，其中可以添加功能导热材料，以增强其导热性能，也可以通过添加气相法二氧化硅或者纳米碳酸钙等填料补强后，使其耐温可达300摄氏度以上，触变性可达堆高15mm不流淌，从而使导热涂层3成为耐高温绝缘导热涂层，极大地提高了导热涂层3的导热性能。

第3步，利用绞线机将上述经过涂覆导热绝缘氟树脂的碳纤维芯棒5和导电体2单线进行绞合，导电体2单线在碳纤维芯棒5外层绞合若干根，以此进行连续生产，直至达到所需导线直径、长度。

第4步，在导电体2与碳纤维芯棒5绞合生产完成后，将导热填充层6充分固化45分钟到80分钟，根据具体固化温度的不同，固化时间通常为50分钟、55分钟、60分钟、65分钟、70分钟、75分钟等。

第5步，在导热填充层6固化完全后，对导线的外表面喷涂导热疏水氟硅树脂，并使导线外表面上完全覆盖氟硅树脂涂层作为疏水涂层4。喷涂完成后，对疏水涂层4进行固化处理，固化时间为5分钟到20分钟。根据具体固化温度的不同，固化时间通常为10分钟、13分钟、15分钟、18分钟等。

所述的疏水涂层4可以采用氟硅树脂为基体，并加入含氟固化剂、加入纳米溶胶、耐高温助剂、导热填料等制成，其疏水角可达120°以上，耐高温300摄氏度以上，将其涂覆在导线的最外层，从而形成一个高导热疏水保护涂层，同时兼具耐高温和高导热性能，进一步增强了导线的融冰抗冰性能。

在疏水涂层4固化处理完成后，即可最终得到融冰型碳纤维复合材料芯导线。

需要说明的是，上述的导电发热体1、导电体2也可以铜合金或者铝合金或者银合金为材料，先利用大拉机拉制成铜合金或者铝合金或者银合金导电体单线，再由多股导电体单线绞制而成。其中的单股导电体单线的截面形状为圆形或者椭圆形，在具体绞制时，可以单股独立绞制，或者是多股先预绞合股后、再用合股后的股线绞制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，其特征在于：包括导电发热体(1)和碳纤维传热层(53)，所述的碳纤维传热层(53)包覆在导电发热体(1)外侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，其特征在于：所述导电发热体(1)与碳纤维传热层(53)之间设置第二补强传热层(54)。

3.根据权利要求2所述的一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，其特征在于：所述的第二补强传热层(54)采用无碱玻纤丝固结而成。

4.根据权利要求2所述的一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，其特征在于：所述的第二补强传热层(54)采用无碱玻纤布固结而成。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，其特征在于：所述的碳纤维传热层(53)外侧包覆第一补强传热层(52)。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，其特征在于：所述碳纤维芯棒外表面包覆导热涂层(3)。

7.根据权利要求6所述的一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，其特征在于：所述的导热涂层(3)是导热绝缘氟树脂涂层。

8.根据权利要求6所述的一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，其特征在于：所述的导热涂层(3)外表面包覆耐磨防护层(51)。

9.根据权利要求8所述的一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，其特征在于：所述的耐磨防护层(51)是有机硅树脂涂层，或者是氟树脂涂层，或者是环氧树脂涂层。

10.根据权利要求1-4任一项所述的一种用于融冰型导线的碳纤维芯棒，其特征在于：所述导电发热体(1)是铝合金导线，或者是铜合金导线，或者是银合金导线。