CN205959672U - 一种降低热拐点的高能效导线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种降低热拐点的高能效导线，包括：一根或多根承力芯线/棒和导电包裹层组成，承力芯线/棒由一股或多股钢丝线或纤维增强的复合材料芯线/棒组成，且承力芯线/棒承受至少0.05%的张力应变，而且承力芯线/棒有一自选的绝缘层来避免承力芯线/棒与导电层可能出现的电耦合化学反应；所述的导电包裹层至少有一层包裹型的导电材料，所述的导电材料为铝或铜；所述的导电包裹层厚度>0.5mm，而且是不承受张力，导电包裹层主要是为了导电，同时也保护承力芯线/棒；所述的高能效导线是绕在圆盘上的。

Description

一种降低热拐点的高能效导线

技术领域

本实用新型涉及用于电力输配的带有预应力的电线电缆，特别地，本实用新型涉及带有承力芯线/棒如纤维增强复合材料的电线电缆。更具体地说，本实用新型依托承力芯线/棒的预应力处理使得铝、铝合金，铜，铜合金或铜微合金等导电材料在导线中几乎不承受张应力或处于压应力状态，而承力芯在导线架线前处于张应力状态，从而降低了导线的热拐点。

背景技术

传统的电力传输导线如钢芯铝绞线（ACSR）被广泛应用于电力输配网络。用热膨胀系数比钢低的复合材料增强的新型导线基于其优良的高温低弧垂特性已被应用于电网中来提高输电容量及效率并减少成本及满足电网的要求（如可靠性及安全性）。这些新型导线使用铝（完全退火的）或高温铝合金，并用金属基或高分子材料基复合材料承力芯增强。钢芯软铝绞线（ACSS）是另一种高温导线，其使用能够在高温下运行的退火处理后的软铝。

热拐点与导线中不同材料（如承力芯材料，导电材料）的组成相关，其定义为该温度以上导线中的导电材料不承受张力或处于压力状态。这些导线中的导电体如铝，铝合金，铜或者铜合金在导线架线后通常处于张应力状态，从而导致其热拐点高于绝大多数导线运行温度状态。导线达到其热拐点以前，其热膨胀实质上由导电材料如具有高热膨胀系数的铝或铜来决定，从而导致大的弧垂，限制了导线的输电容量，如图1所示。这对使用在电网增容改造或大跨度项目中的导线尤为重要，因为热弧垂通常制约该类导线的输电容量。

导线的热拐点除了与其构成材料的特性有关外，亦受到导线的张力及张力历史的影响。

间隙型导线（GAP）是一种通过抑制其热拐点的耐高温低弧垂的特种导线。这通过该导线在其特殊的安装过程中抑制其热拐点来达到。间隙型导线由钢丝及高温铝合金通过精确控制钢芯（即承力芯）与内层铝的间隙制成，该间隙保持并充填高温润滑油来协助钢芯与铝层在导线安装过程中必需的相对运动。间隙型导线必须通过拉紧在张力塔间的导线承力芯钢丝（剥离铝层后暴露出钢丝）来安装。该预应力工序可能需要48小时或更长时间，并且需要特殊的装置及架线工额外的劳动时间，因为架线工在拉伸工序后需要重访电塔完成最终的张力塔施工程序。该导线正确安装后的确表现出低弧垂性能，因其热拐点位于或接近安装温度，此时的导线热弧垂仅仅由钢丝的热膨胀控制（钢丝的热膨胀系数大约是铝的一半）。然而，间隙型导线通常非常昂贵且安装困难，它要求专业的培训及工具，现场施工需更多的时间。此外，该导线的承力芯几乎承受所有的载荷，其若断裂会缩回导线铝层内部，使得间隙型导线在现场的修复不可能，必须替换及安装张力塔间的整段间隙型导线，造成电力传输恢复的昂贵延迟，有报告指出间隙型导线内部的润滑油随着时间的推移有渗漏出的现象，并弄脏电线下面的物体，及造成导线表面疏水油性，形成水珠而带来电晕噪声。间隙型导线中的润滑油亦用来防止钢芯的腐蚀，润滑油的消失将导致间隙型导线的耐腐性能下降。

获得低的导线热拐点的另一种途径在中国专利CN102103896A1 被阐述. 该专利提及退火铝绞线于承载钢芯周围，而承载钢芯通过预应力处理。其声称制成的导线可承受150 °C高温下长期运行能力。该专利制作的导线于2013年用于一个主要的中国电力传输项目作为商品化试运行。由于广泛的局部灯笼现象及参差不齐的弧垂，该导线现场安装失败，并不得不被传统导线加以替换，该导线的进一步应用被中国国家电网禁止。该专利没有讨论热拐点，或者公开预应力水平的范围，或铝绞线中的应力水平，或确切的预应力承力芯线处理的工艺及设置。因为退火铝线较软，易于变形，承力钢芯预应力释放时可能使软铝绞线向外鼓起。当该导线被卷绕在收线盘上时，上下层导线形成的压力可能造松弛软铝线不可逆的变形。软铝线的这些永久变形不仅引起导线的局部灯笼现象而且易造成局部铝线断裂，在导线载流运行过程中产生热点甚至断线。由JPS通过类似的途径获得的耐热铝合金导线于2002年进行了尝试，也没有获得商业化成功，因为严重松弛的铝合金线存在同样的问题。针对高温操作，JPS还对导线承力钢丝芯用薄的铝包层进行保护，然而，导线芯上的铝包层在导线芯预拉伸绞合过程中会经受高达190MPA的张力，易造成振动疲劳损伤。该薄的铝包层不能有效支撑处于张力的导线芯并使其紧缩最小化，导线的末端在导线芯中的张力释放前必须进行固定，承力钢丝芯应力释放后，所有的铝线会变得非常松弛。该松弛的铝线及导线末端固定装置使得该类导线在制造及现场架线施工时难于处理。

高温导线如铟钢芯铝绞线（INVAR）及铝基陶瓷纤维复合芯铝绞线（ACCR），使用能够经受高温操作的铝-锆高温合金材料。这些导线通常有高的热拐点，常常达到甚至超过100°C，远远高于此类导线日常载流运行温度（见表1）。此类导线现场预拉伸处理很少被尝试。

钢芯软铝绞线（ACSS）的预张力处理偶尔被采用。ACSS导线处于电塔之间，在完成张力塔张力金具夹合工序之前对导线施加显著的张应力（载荷相当于40%的导线拉伸强度）数小时来完成。ACSS的预拉伸处理的确降低了热拐点及改善了热弧垂，然而，ACCS拉伸中高的应力要求增加了电塔安全运行的危险性，尤其是线路改造项目中的老旧传输电塔。

纤维增强有机高分子基复合材料承力芯及退火铝绞线制作的导线在过去十年中获得广泛认可及应用，这些导线有来自CTC GLOBAL公司的碳纤维复合芯铝绞线（ACCC），SOUTH Wire 公司的C7， Nexans 公司的Low Sag，及其他类似类型的导线。这些导线通常用碳纤维复合材料作为承力芯，承力芯与铝之间含有绝缘层以防止电耦合化学反应。碳纤维复合芯具有最低的热膨胀系数，这些导线在热拐点以上其热弧垂很小，载流运行温度可高达200°C，与传统的ACSR导线相比可传输更高的载流量（如N-1紧急情况时）。这些导线重量轻，强度高，其复合材料承力芯比钢丝承力芯更耐腐蚀。

然而，这些复合材料芯导线通常其热拐点在70°C或以上。在该温度以下，导线的热伸长率因仍然由铝绞线决定，显示出大的热弧垂。目前该类导线基本上都用于旧线路的增容改造。通常对这些导线不进行预应力处理，因为老旧电塔或许不能承受抑制导线热拐点所要求的高应力。如施工处理不当导致尖角情况，复合材料承力芯可能会因为过度的轴向压应力而导致增强纤维屈曲破坏，复合材料芯易损。较细小承力芯的复合材料导线具有更好的弯曲灵活性，但同时也容易出现尖角（铝绞线移位来适应承力芯线/棒的弯曲），当复合材料芯中的张力不足时，更易受到损伤。若承力芯受到仅仅部分损伤，导线断裂可能会被推迟几个月甚至几年，给电网的安全及可靠性带来严重威胁。如果复合材料芯导线能有效防止施工失误，其承力芯处于大的预张应力，而其导电材料几乎不承受张应力，该导线会很适合于安全操作与安装，保证电网的安全及可靠运行。

虽然这些导线中的退火铝提供最大的导电率，但在张应力下易于变形。这些导线依靠承力芯承载，通常要求特别的金具来夹紧固定。这些导线使用的金具成本有时高达整个工程造价的50%，这对很多电网是不愿接受的，尤其对费用敏感的工程，比如低压配电网应用。复合材料承力芯导线必须使用昂贵及特别的配件，如来自CTC Global公司的夹头及外壳技术或来自AFL公司的压合接头铝衬套方式。此外，这些导线必须特别严格遵循架线温度及时间要求，尤其是分岔线路，造成安装过程复杂昂贵。若同相导线的架线施工张力及时间不同，每根导线可能具有不同的热拐点及在安装后同相导线会有不同的弧垂，甚至导致导线运行温度改变时发生短路。例如，2011年中国一个220千伏的电网改造项目，施工工程师报告指出ACCC Drake相导线弧垂显示出大的差异，尽管同样的18KN的架线张力。一个相导线在2011年3月30日施工完毕，其弧垂在4月2日被观察显著增加了0.69米，4月3日增加到0.77米。同一线路同一地点的两根其他相导线在同样的18KN的架线张力下3月31日施工完毕，一根导线观察到的弧垂在4月2日提高了0.9米，4月3日增加到1.175米，另一根导线观察到的弧垂在4月2日提高了0.78米，4月3日增加到0.86米。这些导线弧垂变化不仅太大，而且随机不可预测，这对施工工程师及电网是个重大问题。若这些导线已经具有低的热拐点（尤其是不需要在老旧电网的改造项目时作预张力处理），则可以轻松的安装这些导线并准确获得目标弧垂，而且对架线过程中的难免的一些小误差及安装完成后没有敏感性（如架线时间，温度及同相导线间张力的变化）。

碳纤维复合材料芯铝导线的另一个挑战是它们在冰冻环境下大的弧垂。为保持弧垂避免电塔承受过度的架线张力，在导线第一次遭受冰载荷张应力下降后，工程师有时调整导线张力来进一步改善弧垂。这要求架线工额外的时间及努力。若这些导线施工前己具有低的热拐点，且对电塔没有高的预张应力处理要求，这些导线可被安装更高的位置而电塔无需承受更高的预张应力，这可较好用来处理来自冰冻载荷下的弧垂。

在低压运行的配电线路中，基于成本制约导线承受较高的电流密度。因为获取线路走廊用地来建造新的电力传输配电网络变得越来越困难，采用高温导线相当必要，因为这些高温导线既能解决紧急需要时的大容量，同时提供低线损，高能效。因为配电网高温导线通常较小，该高温导线系统应做到既省钱（在导线本身，配件及安装方面）又易于安装，维护，修复。

所以，电网需要能够高温运行的热拐点抑制的导线，而且该导线的热拐点抑制无需在电塔间对导线进行预张力处理及对电塔的安全造成的影响。此外，复合材料芯导线应既省钱又易于使用（包括：安装一致性，无灯笼现象，误操作几乎无影响，易于修复维护，更好节能，超低弧垂及与现有低价金具配件的兼容性）。本实用新型通过提供一套完整的导线系统方案来解决这些问题。本实用新型的导线通过确保导线中的承力芯处于预张应力而其足够多的导电体不承受张应力或处于压应力状态，而且在电塔架线前无导线损伤（包括灯笼现象）来实现发明导线系统的省钱（导线本身，安装，修复及金具），高输电容量及高能效，高温及冰冻条件下低弧垂，及温度的变化几乎无弧垂影响的种种特性。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述技术缺陷，而提供一种降低热拐点的高能效导线。

为实现本实用新型的目的，本实用新型提供了一种降低热拐点的高能效导线，包括：一根或多根承力芯线/棒和导电包裹层组成，承力芯线/棒由一股或多股钢丝线或纤维增强的复合材料芯线/棒组成，且承力芯线/棒承受至少0.05%的张力应变，而且承力芯线/棒有一自选的绝缘层来避免承力芯线/棒与导电层可能出现的电耦合化学反应；所述的导电包裹层至少有一层包裹型的导电材料；所述的导电材料为铝或铜；所述的导电包裹层厚度>0.5mm，而且是不承受张力，导电包裹层主要是为了导电，同时也保护承力芯线/棒；所述的高能效导线是绕在圆盘上的。

其中，承力芯线/棒由连续的增强纤维的一种构成：碳纤维或陶瓷纤维;玻璃纤维、玄武岩纤维，以及可能的其他类的绝缘层； 在一个树脂基内(热固型或热塑型或硅橡胶类的或金属型或陶瓷型，也可能有有机或无机的充填材料)组成，而且该承力芯线/棒可以是单根或多根，可以是实芯或空芯；当承力芯线/棒为空芯时，这承力芯线/棒可同时把光纤放入空心部分用于光通讯，尤其在地线或配电线路上应用；承力芯内放置的光纤可以单根或多根,还可以在导电层中,或承力芯与导电层的界面来进行实时的导线温度及电流,承力(包括载冰及强风)及弧垂监测控以确保线路安全可靠运行,实现电网智能化；导线至少可以有500m的生产长度；承力芯线/棒经历过预张力处理，它在通过第一施工滑轮前希望至少具有0.05%剩余张力；承力芯线/棒的线膨胀系数不超过15 x 10^-6 m/m/°C, 承力芯线/棒有至少3KN的径向抗压能力，以避免承力芯在金具压制时可能出现损伤。

其中，导电包裹层的铝或铝合金或铜或铜合金至少一层，也可以是由多层同心层铝或铝合金管或铜或铜合金管组成，或用铝或铝合金或铜或铜合金线绞绕于铝或铝合金或铜或铜合金包覆过的承力芯线/棒上；导电包裹层除了可以是多层包覆层，也可以是梯形、Z、S、C型、圆型的导电线丝，或者是这些线丝的混合；导电包覆层还可考虑螺旋浅槽,承力芯的截面也可进一步优化处理以便导线离开线盘后最大限度弹直,绕线时包覆导体层经历最小的额处压应力；承力芯被充分保护在导电包裹层内，杜绝了施工中可能遇到的尖角弯曲所造成的轴向压应力对承力芯的剪切破坏损伤，这对小承力芯的导线尤其重要。

其中，承力芯可以是单根，类似于CTC或Nexans的单根碳纤维导线；也可以是多根，类似于3M的ACCR，东京制钢及南线公司的C7，部分或全部的承力芯表面进行过处理来达到承力芯与包覆导电层之间的紧密牢靠牢固结合；表面特征包括凸出或凹陷构造，编织纤维层，或承力芯最外层缠绕了纤维束（与增强纤维方向不同）来增加包覆导电层与承力芯之间的结合及摩擦力；缠绕的纤维束可以留在承力芯表面，也可以去掉。

其中，所述导线适用于所有电压等级交直流线路，特别是配电线路（<110Kv），而且常用的施工工艺，普通导线工具及金具可以很完全的被采纳，高紧密度的铜，铝导电层同时最大增容及最小线损；所述导线尤其适用于大跨度及重冰区，因为它的强度对重量比很优越，而且热弧垂被很好的通过预张力应用在导线上而解决；导线的光滑表面，导体层的致密结构最大限度的降低风阻及冰载荷，而且承力芯可以用于很高的使用温度，因为承力芯不直接受到氧化或环境的负面影响；所述导线特别适用于环境污染严重，海边及有沙尘暴的沙漠地区，因为导线及其承力芯被其光滑无缝隙的表面材料保护；所述导线外层还可以附加高温绝缘层作为高温电缆，该绝缘层材料包括但不限于聚乙烯，高密度聚乙烯，交联聚乙烯，聚氯乙烯，聚四氟乙烯及有机硅类的材料，绝缘层还可以考虑加入有机或无机的填料，包括连续及不连续的纤维材料，比如玻璃类纤维，玄武岩纤维或其它类合适的纤维材料。

其中，所述导线采用铜，铜合金作导电层，非常适用于高铁，地铁，矿井等有轨电动车辆系统应用的承力线及接电线；所述导线通过在生产过程中预应力处理降低热拐点；承力芯有较低的热膨胀系数最高不大于15x10^-6/C，比如不大于8ⅹ10^-6/C，甚至不大于3 x 10^-6 /C或更底，而且该导线的热拐点可低于导线运行的最低温度；所述导线不管天气及运行状况可以保持几乎恒定的长度，不需要额外采取昂贵的维修困难的恒张力系统，就可以保证接电线一直保持水平；本发明的承力线及接电线遭遇断线故障时可以在现场进行快速紧急维修，该导线中承力芯不会因断线出现承力芯紧缩滑移，而且断线部分仍保留了其热拐点降低的优越特性；本发明导线与普通导线不同，导线施工拆损可以在导线外层检测看到，避免安全隐患。

与现有技术相比，本实用新型解决了背景技术上述的缺陷，提供了一种降低热拐点的高能效导线。

本实用新型的优点是在高温下无需在电塔之间对导线进行张力处理，而极大降低导线的热拐点；在新线路的输配电项目上，降低的热拐点减少了弧垂，提高了线路输电容量；由于热拐点的漂移使其易于安装及修复，并保持低弧垂，高输电容量及高能效；通过用导电材料包覆承力芯建立并保持了导线中的承力芯永久张应变及张应力；复合材料芯导线既省钱又易于使用，安装一致性，无灯笼现象，误操作几乎无影响，易于修复维护，更好节能，超低弧垂及与现有低价金具配件的兼容性。

附图说明

本实用新型依照一个或多个各种各样的具体实施方式用以下图解进行了较详细描述，提供的图仅仅为了说明，仅仅描述实用新型的所选实施例而非所有可能的形式，这些图有助于对本实用新型的理解，并不用于对本实用新型的范围进行限制（即不应被考虑限制本发明的广度，规模及适用性）。应该指出的是这些图为例证清晰及容易理解而不必要按比例绘制。

图1为不同种类的铝导线类型的典型热拐点的示意图。

图2为降低或抑制热拐点，导致ACCC，ACSS，ACSR及Invar类型的导线弧垂改善，预张应力处理后热拐点可大大低于环境温度的示意图。

图3为预张应力处理的在预张应力处理阶段之外保持正常张应力的承力芯包覆的示意图。

图4为导线外层绞合（圆形，TW，C，S，Z或其它构型是可接受的），与此同时包覆的承力芯在绞合操作来有效抑制导线热拐点过程中承受很高的张应力的示意图。

图5为安装过程中第一个槽轮前导线在现场的预张应力处理的示意图。

图6-图19为带有包覆承力芯的导线横截面的一些实例的示意图。

图6为单根承力芯及单个包覆层的导线的示意图；

图7为多根承力芯及单个包覆层的导线的示意图；

图8为带有中空芯（可为其他中空形状）及包覆层的导线的示意图；

图9及图10为异形承力芯导线的示意图；

图11为导线带有承力芯的锁定功能如开孔截面有助于承力芯与包覆层间的连结的示意图；

图12为特殊形状的导线如高速列车中的接电线，承力芯可为椭圆或其他形状如圆形的示意图；

图13为具有多个同心层导电材料（同样或不同的类型）的导线的示意图；

图14为具有中空承力芯的导线，光纤或电缆可插入中空的承力芯中的示意图；

图15及图16为外层具有C或TW绞线构造的导线的示意图；

图17为带有中空绞线的导线的示意图；

图18为外层以TW形状绞合的多层构造导线的示意图；

图19为光纤嵌入导线，光纤可处于承力芯或导电层内部的示意图。

图20-图24为包覆导线的示意图。

图20为承力芯在正中间的园型导线的示意图；

图21为非园型导线，其绕盘时很大部分导电体未承受很大压应力的示意图；

图22为非园型导线，其承力芯被有意下移以减少导线绕盘时对包覆层导体形成的压应力的示意图；

图23为非园型承力芯及非园型导线以减少包覆层压应力同时最大可能保留导线弹直性能的示意图；

图24为园型导线非园型承力芯下移，来达到最小弯曲压应力及保障最大弹直能力的示意图。

图1-2中：

Sag(m)-弧垂（米）

Temperature(℃)-温度（摄氏度）

Knee points-热拐点

Ambient-环境温度

ACSR-钢芯铝绞线

ACSS-钢芯软铝绞线

Invar-铟钢芯铝绞线

Gap-间隙型导线

ACCR-铝基陶瓷纤维复合芯铝绞线

ACCC-碳纤维复合铝绞线

图3-5中：

Pultrusion machine-拉挤机

Steel wire stranding-钢丝绞线

Composite core stranding-复合芯绞线

Normal back tension-正常向后放线张力

1^st tensioner-第1张力机

Pre-tensioning-预张应力处理

Conforming machine(s)-包覆机

2^nd tensioner-第2张力机

Normal running tension to conductor reel-正常放线张应力至导线卷盘

Stranding machine-绞线机

Normal running tension to conductor take-up reel-正常放线张应力至导线收线盘

Conductor reel-导线卷盘

Sheave wheal in 1st stringing tower-第1张力塔中滑轮

实用新型中的图不是用作对实用新型公开的精确形式的详尽或限制。应该认识到本实用新型可在实践中进行修改及调整，本实用新型仅受其要求的权利及对应物限制。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。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。

应当说明的是，本申请中所述的“连接”和用于表达“连接”的词语，如“相连接”、“相连”等，既包括某一部件与另一部件直接连接，也包括某一部件通过其他部件与另一部件相连接。

本实用新型的一个方面是没有在电塔之间对导线进行张力处理，而极大降低导线的热拐点。

更具体地，本实用新型实施依靠用铝，铝合金，铜或铜合金包括微合金作为导电介质的电导线中的承力芯预应力处理及预应力保留，而非依靠电塔对导线预应力调节。此外，导线承力芯包覆至少一层上述提及的导电材料。

导线中的承力芯线/棒可为单股或多股的钢，铟钢，高强，特高强或超特高强钢，高温钢，非金属纤维增强金属基复合材料，碳纤维增强热塑性或热固性复合材料，或用其他纤维增强的复合材料比如石英纤维，耐碱玻璃纤维，无碱玻璃纤维，S-玻璃纤维，H-玻璃纤维，碳化硅纤维，氮化硅纤维，氧化铝纤维，玄武岩纤维，特殊配方的二氧化硅纤维及这些纤维的混合等。导线中的承力芯线/棒可为上述提及的不同品种的混合物。复合材料承力芯中的增强材料可以是非连续的短纤维,或与导线轴向基本平行排列的或无序连续纤维。

本实用新型进一步具体化包括用退火软铝（如1350-O），铝（如1350-H19），铝合金（如Al-Zr合金，6201-T81，-T82，-T83 等），铜，铜合金（如铜锰合金，铜锡合金，铜微合金等）包覆的承力芯线/棒，其单层导电介质通过一台包覆机或多层构造的导线通过一系列包覆机来完成。包覆工艺不一定非得用包覆机来完成，包括对承力芯进一步拉伸可以用其它设备来达到类似的形态（即所要求的几何形状或应力状态）。包覆机或类似工艺及设备允许包覆导电材料淬火。包覆机可与承力芯配套的绞线机或用来制作碳纤维增强复合材料芯（比如来自CTC Global的ACCC承力芯及来自Nexans的Lo Sag承力芯）的拉挤机结合起来。额外的导电层可选择考虑用绞线机把导线丝绞合在经预张应力处理过的有包覆层的承力芯周围，外层最好考虑用Z，C，或S形导线丝进行绞合。例如，承力芯由多股高强钢丝组成，最内包覆导电层由铝或铝合金组成，而导线外部为铜材料包覆层。再例如，导线的承力芯为多股钢丝，包覆层为铝导电层，外层为Z型铝型材丝绞线。再比如，导线承力芯为多股碳纤维或陶瓷纤增强的复合材料芯，包覆导电层为铝，而外层为S型铝型材丝绞线。

包覆的导电材料在包覆过程中可达到500°C或以上温度，导电材料（如铝，铝合金，铜或铜合金等）的淬火有效限制了导线承力芯（比如高温钢，有机高分子基复合材料）在高温的暴露时间来保留承力芯的完整性及特性。承力芯四周的导电材料在环境温度或低于环境温度下的粘合及压紧对保留承力芯中残余张应力是重要的，否则，较高热膨胀系数的导电材料将对较低热膨胀系数的承力芯行使压应力，从而减少承力芯材预张应力处理的效果。

承力芯被充分拉伸，沿着其周围包覆铝，铜或它们各自合金的导电层并形成紧密结合的导电混合体棒缠绕到导线卷盘上。为保障导线易于卷绕在线盘上,及放线时容易弹直，导线型状可以是非园型(比如椭园型)且导饯的短轴被弯曲在线盘上从而达到更小的弯曲半经，而同时让承力芯有一长轴而实现导线酏工时的弹直。导线整体可以是园的，而它的承力芯是非园的，或者让多股承力芯按非园形来排列，承力芯矽长轴应作为绕盘时的弯曲方向以便导线能容易弹直且没有过份埙加包覆层的压应力。为进一步提高导线绕盘能力，包覆导电层可以分成几片(比如2，3，4片等)且每片直接粘贴在承力芯上并能承受足够的压应力。导线园盘绕一周时，每片导电包覆条可以绕行导线承力芯一圈或更多。该导电混合体棒可作为导线直接应用于直流应用或表面效应可忽略的交流应用（即导电层厚度小于交流线路频率所要求的表面效应深度），承力芯处于足够的残余张应力，铝导电层几乎不承受张应力或处于压应力状态。本实用新型也可以加上外层绝缘层(比如架空绝缘线)用来制作电缆。包覆导线的几种范例如图20-图24所示。

请注意，导线中的导体材料因为降低热拐点己经承受一定压应力，导线下部在弯绕时要承受额外压应力。在以上的范例基础上还可以做一些调整来优化降低弯曲压应力同时保留最大的弹直性能。还可以考虑在包覆层的导电体有意加上一定深度的凹槽(比如挤压，车加工或压制)而且凹槽螺旋在导线包覆层以便导线与最小的滑轮或线盘配套。

对于表面效应显著的交流应用，多层导电材料可同心包覆于承力芯周围，每层具有一定厚度来实现最少导电材料用量下的交流电阻的最小化及表面效应最大化。对于多层导电材料的大外径型导线，可考虑绞合的外层导线，因其有助于在合理尺寸的卷盘进行导线缠绕并方便导线架线。如果需要更多的铝或铜导电材料，最外层可以为TW，C， Z，S，或圆形线，因其不会导致永久的灯笼变形问题（导体材料的内层不发生变形，也不存在阻止导体外层在张力释放或减少时的相对收缩及移动）。相应地，光滑的外层表面及致密的构造可有效减少风载和积冰，使其在冰冻或大风天气条件下具有低的弧垂。对铜导线在交流线路中的应用，额外的铜导电层或每股铜线可进行介电处理以使表面效应及交流电阻最小化。导电层也可使用铜包裹铝，因为包裹后的导电层铜表面可使交流电路的导电率最大化，而导电层没有铜作为导电介质那么重及昂贵。例如，每层包覆层至少0.5毫米，比如至少2毫米，甚至是至少4毫米。包覆导电层截面积至少是承力芯总截面积的50%，比如至少是100%，甚至至少是承力芯总截面积的200%。

本专利还可在以上提及的导线进行额外预应力调节，这可通过下面描述的一对张力机的方法或在张力夹施工工序完成前按计算好的包覆承力芯的预切长度来完成，所有完成过程没有像传统导线在电塔的塔臂上施行大预张应力处理。例如，上述提及的导线于架线操作过程中在第一个槽轮前使用几套张力轮来进行预应力处理，其对电塔没有实施额外的负荷。这可通过两套张力机来简易地完成，第一套张力机对导线卷盘保持正常向后的放线张力，而第二套张力机恢复正常的架线张力以避免电塔尤其是改造工程中老旧的电塔过度的负荷。导线在第1及第2张力机间经受设定的预张应力，其通常是导线每天平均张力负荷的2倍左右，以确保预张应力驱使导线的热拐点低于导线通常的载流运行温度，以便铝线不受张应力达到最佳自阻尼，导线弧垂很大程度上不随温度而改变。应该注意到张力机中的大外径的张力轮及大外径的槽轮将有助于控制外层铝线松弛。导线工厂可以采用这儿描述的方法于绞合工艺过程中的大径导线预拉伸，这或许在中国专利中尝试了（未公开），这是可能的或许可做到的，但不建议用于多层绞合的导线，因卷盘上缠绕的此类导线会对其铝线造成显著的变形及损伤，尤其是导线的内层铝线，导致严重的灯笼现象及导线工地施工问题（同时必须使用承力芯终端固定装置以阻止承力芯缩进导线内部）。这儿描述的该工艺可同样适用于传统的ACSS，ACSR，ACCC，ACCR，Lo-Sag， C7，Invar导线等类型，此类导线的导电部分与芯线/棒间用不同的材料制成，它们可以用来有效影响其热拐点而对电塔没有实施高的预应力。

上述提及的导线也可在现场进行正常架线，尤其是对单根承力芯的导线如来自CTC Global 的ACCC或来自Nexans的Low-Sag。在两个张力塔之间，导线的一端已连接好一个张力塔，另一端可用锲形夹于承力芯（比如夹头与夹头外壳组件用于CTC Global制造的ACCC芯），解除导线拉伸夹头，使拉伸仅仅作用于承力芯来拉伸承力芯长度。当承力芯拔出时，作为导电层的材料如铝，铜或它们的合金层向后滑动，承力芯被剪去预先计算好的长度，其相当于承力芯遭受预先设定的达到需要的热拐点所需拉伸应力的伸长，而后在第二个张力塔完成封端。本实用新型导线中的包覆芯或常规导线（即不同于本实用新型的）中的承力芯剪除的长度的变化取决于要求的热拐点抑制程度。本方法尤其对两个张力塔间几乎没有悬挂塔的线路非常有效。为了有助于承力芯的滑动，可在导线承力芯或包覆后的承力芯（被拉伸及剪除）与紧靠承力芯（或包覆后的承力芯）并可滑动的导电层之间稍微多一点润滑剂或者在两者之间有意留有小的间隙。

虽然本实用新型中描述的导线主要用于高温应用，这些导线亦可用于新线路的输配电项目，其降低的热拐点减少了弧垂，提高了线路输电容量。预拉伸处理消除了导电材料（铝，铜或它们的合金）中的张应力，导致导线优越的自阻尼效应以及更高的架设张力，这同时减少导线舞动倾向及电塔的高度和数量，降低工程建设成本。更短的电塔对电网公司及其服务社区从环境上更有吸引力。承力芯的包覆层亦起着类似于与复合材料芯配套使用的AFL金具要求的额外铝套管，使本实用新型导线与所有传统的压合金具匹配而无需任何额外的配件，工具或专业培训要求。有时候，普通金具内的压接钢管可能会稍微加长以便适合高强度矽复合材料包覆芯，举例说，把压接钢管长度最少增加1%，比如至少增加2%，甚至至少增加5%。

本实用新型可用于光缆地线，光纤可放在由纤维增强复合材料制成的中空承力芯或钢管中，导电材料包覆于预张力处理的中空承力芯周围。本实用新型的另一个实施例为配电线，预张力处理的中空复合材料芯用铝，铝合金，铜或铜合金包覆，该导线承力芯的空芯作为光纤的导线管。本实用新型的另一种实施例为由中空承力芯制成的大直径导线，中空承力芯用铝或铝合金包覆并经预张力处理用于超高压或特高压应用，电晕效应被最小化，承力芯被装填光纤或仅仅中空。

本实用新型进一步使复合材料导线能够安全施工及经久耐用，承力芯的外层包覆大大提高了承力芯的有效直径，减少了承力芯极度尖角的可能，避免了对包覆层内的承力芯过多的轴向压应力的发生。承力芯保留的大预张应力，特别是用纤维增强的单向复合材料承力芯，独特地有效抵消了由导线弯曲或尖角产生的承力芯轴向压应力，最小化或甚至消除了在这样的复合材料芯导线中的纤维屈曲损伤。包覆的承力芯导线可直接用传统的夹头固定，及常规的低成本工具施工。承力芯包覆密封表面极大提高了导线的耐腐性能，因为污染物质不能轻易进入导线，导线内的复合材料芯被有效屏蔽，阻止了氧或水气的进入及紫外线或臭氧的破坏影响（与现有的复合芯铝绞导线构造不同）。不同于应用在一些商业导线（铝包钢或铝包铟钢）中钢芯上的包裹层，其会很大程度增大包覆承力芯的整体热膨胀系数并恶化弧垂性能。本专利包裹层具有足够的厚度，对包覆的承力芯提供寿命保护，包括电蚀保护。商业导线所采用的薄的包裹方法，当薄的铝包裹层由于导线中的振动及摩擦（薄的铝包裹层与铝线间）被破坏，会在电解质浸透（如水或导电污染物）协助下铝与钢的电耦合加速了导线内部的腐蚀，缩短了导线的寿命。其中一个例子是，导线的承力芯断头如果在张力夹或接线夹内被有效封密，水或导电电解液将无可能浸入到复合材料承力芯，碳纤维与包覆导体间矽电化学腐蚀反应将无法进行(电解液在界面的存在为必要条件)，如此则钢丝承力芯或碳纤维复合材料承力芯不需要电化学腐蚀保护层。碳纤维复合材料承力芯将不需要一个玻璃纤维或绝缘树脂层。另一种可能性是以玻璃类纤维(包括玄武岩)为主或全部增强的复合材料承力芯可以用于使用寿命要求长的电线电缆应用(因为没有水对玻纤的应力腐蚀可能)。本实用新型的包覆的或包裹的导电材料不承受张应力或处于压应力状态，其不影响包覆承力芯的整体有效热膨胀系数，保持了承力芯由于其较低的热膨胀系数而拥有的导线本身的优越弧垂特性。

根据以上提到的描述，可清楚地进一步了解本实用新型应用范围。应知道，本实用新型可从任一单个方面或者一个或多个不同方面的结合来实施。应进一步知道，图解及实施例仅仅为例证，其并非限制本实用新型的范围。

以下本实用新型的优选实施例详细描述及伴随的图片及相关说明使前面所述及本实用新型的其他对象进一步显而易见。然而，可以预见的是一般熟悉电力传输电缆或导线的人能够根据本实用新型的结构及构造的说明及描述通过修改某些细节加以应用。因此，这些图片及说明不应作为对该实用新型范围的限制，而是作为广义教学加以理解。

本实用新型是一种热拐点大幅抑制或降低的电线电缆。本实用新型的实施例对铝，铝合金，铜或铜合金导线中的承力芯独特应用预张应力处理并使其保留了预应力，而没有依赖导线在电力输配线路之间电塔上的预应力处理。铝导电层的导电率应最小不小于50%ICAS，比如至少55%ICAS，甚至不低于62%ICAS。铜导电材料的导电率应最小65%ICAS，比如至少75%ICAS，甚至不低于95%ICAS。本实用新型独特结合了包覆导电材料或介质的承力芯预拉伸方面，包覆足够抗压强度及厚度的导电介质大幅保留了承力芯中的预张应力，在导线现场安装后使导电介质几乎不受张应力或处于压应力，产生的包覆承力芯保留了整体低热膨胀特性。

本实用新型优选的实施例依靠两种或以上不同材料组成导线，比如承力芯与导电介质。本实用新型制作的导线具有内在低的热拐点。不像Gap导线要求复杂的安装工具及工艺，其导线，夹具，安装及维修是非常昂贵的。本实用新型的导线由于热拐点的漂移使其易于安装及修复，并保持低弧垂，高输电容量及高能效。

本实施例适用于现有的多种导线类型，比如钢丝铝绞线（ACSR）；复合材料芯导线如ACCR（3M公司），ACCC（CTC Global公司），C7（South Wire公司），Lo Sag（Nexans公司），多股芯线（Tokyo Rope公司）；钢丝软铝绞线（ACSS）及铟钢（invar）导线，如图2所示。其优选实施例包含导线中包覆导电介质（注意非导电介质或许兼容但并非首选）的预应力处理的承力芯，该导线易于修复，安装简洁，与现有的低成本金具兼容，非常适合于应付冰冻风载及解决微风振动与舞动效应，与此同时提供最大的输电容量及能效。与承力芯直接接触的导电层希望具有足够的耐压强度及厚度来保持承力芯中的残余张应力，该层可用不同于导电层中的其他导电材料，例如，内层用铜，铜合金（包括铜微合金），导电层余下的部分用铝或铝合金；或者，与承力芯的接触层用铝合金，退火铝或退火铝合金，而导电层其余部分用铝，铜，或其他类似的组合。

导线的热拐点与安装后的导电材料如铝，铝合金,铜或铜合金张应力水平相关。导线热拐点温度定义为在此温度以上导电介质不受张应力或处于压应力。导线热拐点取决于导线构造（组成材料及各自百分比，架线条件如温度，张应力及载荷经历）。例如，对以下类似25MM直径大小的导线在300米的安装跨度及210℃的架线温度（除一个架线温度为50℃外）条件下，安装后它们各自的热拐点列于表1：

表1：典型导线在300米跨度及21℃的安装温度下预张应力处理对热拐点的影响

	ACCC	ACSR	ACSS	STACIR	ACCR
						导线直径	25.15	25.15	25.38	25.3	25.55
额定拉伸强度RTS(KN)	135	112	100	98	114
						重量(Kg/km)	1245	1301	1300	1282	1101
直流电阻 (20C in Ohm/km)	0.06717	0.08768	0.08525	0.08690	0.08283
						电流容量(max temp in oC)	1624 (200)	1003 (100)	1589 (210)	1509 (210)	1509 (210)
热拐点, oC (Stringing Tension @ 20% RTS)	75	116	103	110	78
						热拐点, oC (Stringing Tension @ 15% RTS)	73	106	101	97	72
热拐点, oC (Stringing Tension @ 19.8 KN, and % RTS)	72 (14.7% RTS)	112 (17.6 %RTS)	103 (20 % RTS)	110 (20.3% RTS)	75 (17.5% RTS)
						热拐点, oC (Stringing Tension @ 20% RTS;@ 5℃ )	63	101	92	94	66
预张力处理 (相当于10MM厚的冰载) in KN	29.8	28.6	24.7	25.5	30.3
						热拐点, oC (after equivalent of 10 mm ice load)	30	89	52	90	54
预张力处理(相当于15MM厚的冰载) in KN	35	35.1	30.2	31.9	37.4
						热拐点, oC (after equivalent of 15 mm ice load)	9.78	80	22	87	45
预张力处理 (相当于20MM厚的冰载) in KN	40.5	42.3	36.1	39.1	45.2
						热拐点, oC (after equivalent of 20 mm ice load)	-16	67	-14	82	36
预张力处理 (相当于25MM厚的冰载) in KN	45.8	49.9	42.3	46.8	53.4
						热拐点, oC (after equivalent of 25 mm ice load)	-50	53	-54	75	24

本实用新型认识到使用退火铝的导线如ACCC及ACSS，其更易被预张应力（或冰载后）处理来显著降低其热拐点。例如，把碳纤维复合材料承力芯导线降低其热拐点至零下50度是可能的，使得导线在其整个操作温度变化范围内弧垂对温度不敏感。未经预张应力处理的碳纤维承力芯导线在安装过程中其热拐点对温度及张力的变化是敏感的，并容易导致弧垂误差及变化。通过对该导线的简单预张应力处理（使承力芯处于张应力，导电铝不受张应力或处于压应力）完全消除该问题是可能的。这种类型的导线可用于弧垂对环境变化敏感且不能接受的应用，如高速铁路应用。ACSS导线亦可经预张应力处理获得优越的热弧垂特性（堪比GAP导线），但它的钢丝承力芯比碳纤维复合材料芯热伸长还是大的。

导线热拐点也受安装温度影响，如表1所示当安装温度从21°C降至5°C。为改善弧垂特性，在钢丝铝绞线ACSR导线安装中现场工程师普遍采用降低安装温度或提高张应力（温度变化）来调节与蠕变相关的弧垂。导线较低温度下预张应力比高温度下预张应力对热拐点具有更大的抑制作用。

对传统的多层绞合导线，在工厂环境中对整个导线预张应力处理会导致导电线的永久伸长与变形。如同导线绞合的典型加工过程，当预张应力导线卷绕在卷盘上，卷盘上顶层导线与底层导线之间的压力将导致预张力处理过的导线中铝线尤其是内层铝线的永久扭曲变形，这会导致阻止所有导电铝线在拉伸载荷或温度变化时的正确重新定位，导致导线不可接受的灯笼现象。传统导线在工厂预张应力处理时需要终端夹具来避免预张应力处理过的承力芯抽芯（若没有夹具，承力芯缩回铝线层内部），使得在工厂及施工现场的导线处理变得非常麻烦。

为避免GAP导线降低热拐点带来的复杂昂贵的现场安装，及解决伴随导线工厂预张应力处理常常引发的灯笼问题，本实用新型通过用导电材料包覆承力芯建立并保持了导线中的承力芯永久张应变及张应力。导线包裹层应有足够的厚度及耐压强度使大量的剩余张应力保持在导线承力芯中以获得导线安装后的低热拐点及低热弧垂特性。

使用包覆承力芯在导线应用有不少，但绝大多数没有进行预张应力处理，它们不具有最佳热弧垂特性，包覆的承力芯通常有更糟的热弧垂因其表现出比承力芯本身更高的热膨胀。导线生产厂家应用于承力芯上的铝包裹层或涂层通常很薄。他们与本实用新型有本质上的区别：1）他们用作不同的目的，不是作为预应力处理及通过用预张应力处理承力芯来降低导线的热拐点；2）包裹层或涂层太薄不能适用于本实用新型，因为承力芯预张应力处理后保持高的张应力要求有足够厚度的包覆层。

总之，现有技术中的涂层或铝包裹层绝大部分用来保护钢承力芯，而且包裹层或涂层的面积与钢芯面积本身相比具有相对小的横截面积，因为它们目的是用来阻止钢芯受到的腐蚀。因为承力芯与导电包裹层或涂层经受同样的应力条件（或没有拉伸，或一起拉伸），混合的承力芯（带有包裹层或涂层）会具有比承力芯材料本身更高的热膨胀系数，产生更大的高温热弧垂。

为了避免承力芯热膨胀的增加，承力芯的包覆材料在承力芯预张应力处理过程中特别是承力芯预应力处理结束后应不受张应力或最好处于压应力。受拉伸的承力芯的包覆可以通过包覆机与拉伸装置的结合来完成。承力芯与导电包覆金属的冶金结合是较理想的但不是必需的。若需要，可施加粘结剂(比如Chemlok 250)于导线承力芯的表面来进一步促进承力芯与包覆金属层间的黏附。此外，可以利用承力芯的表面特征来促进包裹层与承力芯的环环相扣（例如，绞合的承力芯譬如C7中的多股复合材料芯或传统导线中的多股钢芯；凸出或低凹表面特征的拉挤复合材料芯；及承力芯表面的故意粗糙化，譬如针对CTCGlobal公司的ACCC芯，用一股或多股绝缘玻璃纤维或玄武岩纤维等类似的纤维及其他类型的绝缘材料缠绕在承力芯上）。导电包覆层首选铝，铝合金，铜和铜合金，但亦可是其它金属如铅，锡，铟锡氧化物，银，金或带有导电粒子的非金属材料。这样的建立见图3所示。导电包覆金属在包覆机中经摩擦力作用下将会软化甚至融熔化。若承力芯由碳纤维增强有机高分子基复合材料制造，材料的玻璃转化温度（热固性材料Tg）或熔点（热塑性材料）应足够高以避免他们与包覆金属接触时发生老化分解。材料的Tg应至少100℃，最好150℃以上。这可通过利用酸酐类的硬化剂固化环氧树脂很容易达到。热的包覆金属层在60秒内最好在20秒内冷却至常温或以下温度。承力芯可以全是玻璃纤维或全是玄武岩纤维增强的复合材料或两者的混合，包括但不限于A玻纤，E玻纤，H玻纤，S玻纤，R玻纤及AR玻纤。

值得注意的是本实用新型中承力芯预拉伸时包覆层不刻意受张应力，承力芯中预张应力释放后包覆层承受压应力，使得承力芯收缩最小化。复合材料制作的承力芯强度达到80ksi以上，模量5-40msi，CTE大约-1x10-6 到8x10-6 /°C。大多数复合材料芯弹性模量，比如ACCC芯的模量为15-22msi，比典型的钢丝模量（约28msi)小很多。应用包覆层及对复合材料承力芯做预张力处理是理想的，因为要求的拉伸载荷相对比较小，包覆层可更易于及更有效地使承力芯的收缩减至最低程度。此外，不像前面讨论的参考资料中的目前技术，本实用新型中实施的承力芯包裹层独特地允许包覆后的承力芯低热膨胀系数特性保留，使得产生的导线热弧垂最小。当承力芯祗恰当的包覆后，包括把承力芯两端用防水的硅胶类材料密封好, 复合材料承力芯可以用全碳纤维复合材料而无需绝缘层。这可以大幅度提高导线综合性能(更轻，更低的热膨胀系数最多1ⅹ10 ―6/C, 更高强度，更大弹性模量, 可进一步增大电塔间垮度，少用电塔，更大增容及更好的节能减排)。

包覆包裹层的步骤可与拉挤机或复合材料芯绞合机结合起来，或者结合于多元的承力芯线/股/棒导线芯制造设备，进一步降低成本。也可选择性地不用第一套张力机，如果拉挤工艺设备或承力芯线绞合机能够处理预拉伸包覆成型中的速度与张力，或者拉线拉挤工艺中拉伸端有足够的拉伸力，承力芯是置于包覆材料的空心管内，承力芯及包覆材料管一起通过单个或一系列拉挤模，被挤压及拉伸而达到最终的尺寸及构造。在整个包覆过程，承力芯线/棒本身一直保留一个张力状态，导线被卷绕到导线卷盘前包覆承力芯的预张力通过第2个张力机降低张力水平。如果导线卷绕时可以承受较大的张力，导线也可以不用第二个张力机。若能在生产过程不同的步骤中精确控制不同的速度来达到张力目的，张力机可不必使用。其他张紧装置或方法可用来代替图3中的一对张力机。如不用包覆等类似的设备，可考虑把导电层材料挤压套在承力芯外围，或者用挤压拉挤出的型材，然后包裹在承力芯外围，并进行焊接，及进一步挤拉。铝线还可以被绞绕在承力芯上，然后通过径向加压把铝层黏附在承力芯上。此外，承力芯的张力拉伸可通过在拉伸阶段控制牵引速度差而实现，同时在开始及卷绕阶段保持恒定的速度。

导线中的预张应力水平取决于导线大小，构造，应用环境及要求的目标热拐点温度。若目标是让导线的热拐点达到或接近架线温度（如环境温度），承力芯要求的张应力仅仅只要大约同样的架线弧垂张力（通常额定导线强度的10-20%），加5-50%的架线弧垂张应力，最好额外10-30%来保持铝线架线后不受张应力，与导线在电塔间预拉伸处理通常要求的40%导线拉伸强度的张力相比显著降低了。若要求更低的热拐点，则需要较高的预张应力。值得注意的是复合材料芯使用的碳纤维具有轻质高强及低热弧垂。包覆的纤维增强复合材料承力芯非常适用于现场安装，因为富有弹性的承力芯可促进该导线从卷盘上由绕到直的回弹。例如，承力芯被张应力处理张力应变最小是0.05%，比如至少0.15%，甚至至少0.3%。

对于导线交流方面的应用，表面效应要求导电层应处于表面效应深度以内，在包覆工艺过程中承力芯最好有多个同心导电介质层包覆。交流电路透入深度随频率而变化。对纯铜而言60Hz达到的最大深度约为8毫米，25Hz约为13毫米。对纯铝而言25Hz达到的最大深度约为11毫米，60Hz约为17毫米。每个导电层厚度应小于获得低交流电阻时的最大允许深度。这可通过一系列包覆设备来获得。例如，每个铜包覆层厚度最大12毫米,比如至多10毫米，甚至至多才8毫米。每个铝包覆层厚度最多16毫米，比如至多12毫米，甚至是至多才10毫米。高导电材料比如铜，可考虑在导电层或绞线间用介电材料涂层来优化表面效应。此外，为进一步提高导线的弯曲柔韧性，导电层的最后一层或几层可考虑绞合圆形，TW，C，Z，S等构造形式的导线丝，实施如图4所示，预拉伸处理过的包覆承力芯在绞合过程中进一步受拉伸预应力处理，使导电层，包括最外层不受张应力或处于压应力状态。这效果也可通过导线牵引程序来完成，包括本实用新型在内的外层为绞合的导线经张力机及多个悬挂塔上安装的滑轮，在两个张力电塔间先固定导线的一端在其中之一个张力塔，另一端在完成导线封端前拉出包覆的承力芯并根据预计算的长度相当于芯材在导线预张应力处理时的伸长进行裁剪。该步骤可用足够的润滑剂（如油，油脂或其他类似的物质于绞线层与包覆层之间）进一步帮助促进绞线层与包覆后承力芯之间的相应滑动；此外，也可以通过一对牵引张力机对该架空导线在施工现场进行导线的预张应力处理来显著降低导线的热拐点，如图5所示。这些描述的步骤及图4与5描述的实施方法也可直接适用于传统的导线如Invar，ACSS，ACCR，ACCC，Lo Sag及C7等等，也包括适用于承力芯未使用包覆层的各导线。铜包覆铝线或铜外包覆层作为导电层也许更为可取，因为电流集中在铜表面层达最大导电率而没有纯铜导线昂贵的成本及重量。

图4及5实施的导线预张应力处理从导线的灯笼变形角度考虑是可接受而且不会出问题的。不像中国专利或JPS方法中描述的工艺，本实用新型导线仅仅有很有限的外层绞合。因为不存在如中国专利或JPS方法中导线内层的所有铝导线在压紧入卷盘或现场操作时可能发生扭曲的情况发生，外层导电线可相对自由移位而不受阻（本专利没有内层导电线）。图5中公开的实践方法也完全适用于传统导线，在导线安装后若发生线路损伤，来修复这样处理的导线仍然确实出现一些挑战（但没有Gap导线那样严重）。这是因为芯线中的承力芯仍会缩回导电线层的内部，使得查找断裂的承力芯困难以及导线连接操作前现场进行修补导线的张力调整以达到一定热拐点变得困难。

本实用新型中一些导线的构造说明于图6-图19。包覆的芯线可有单根承力芯或多根承力芯绞合在一起或松散包装，承力芯可为圆形或其他形状如椭圆或带有表面特征改进的圆形来促进承力芯与包覆层间的粘结或机械锁紧。这些承力芯可用钢，铟钢，高强或超高强或特高强钢；连续的或不连续的陶瓷纤维，碳纤维或其他适合的纤维增强的金属基复合材料；用碳纤维，玻璃纤维，石英或其它增强纤维增强的热固性或热塑性有机高分子基复合材料，且该复合材料可以添加或不添加额外的填料包括纳米填料。复合材料中的增强材料可为连续的或不连续的。碳纤维复合材料与导电层间有一层绝缘层，这可为玻璃或玄武岩纤维增强复合材料（平行于轴向方向，或编织绝缘玻璃纤维，或缠绕绝缘玻璃纤维层）或一层绝缘层(包括树脂绝缘层)或绝缘涂层。当包覆导体与碳纤维承力芯问缺少绝缘层时，承力芯的断头一定要充分的密封好以防水浸入。包覆的承力芯可为中空的，中空的承力芯材可容纳光纤或电缆，可用于传输配电网络（光纤到家）或复合光缆地线。导线本身可为单层包覆的承力芯。导电层亦可为同心包覆圆形完全光滑表面的导线，层间带有或不带有介电涂层。导电表面可带有拉挤出的表面特征以瓦解微风振动的蜗旋脱落。层间可带有润滑剂来促进一些相对移动，但导电层与承力芯间的接触必须紧密的机械粘结或化学粘结以确保各自构成部分中的残余应力及应变大量保持。外层可绞合入导线，可以是不同型式的绞线，比如圆形，梯形，C，S，Z及其他合适的形状，最好是自锁绞线如Z，S及C绞线，来达到大量降低风阻的光滑表面。其他导线构造亦是允许的，比如高速列车接电线应用中的泪珠形导线。导电体可为退火的或不退火的铝或铝合金，铜或铜合金，或它们的混合体。

承力芯与包覆层的界面可用承力芯中的表面特征进一步优化，表面特征增强承力芯与包覆层间的界面锁定与粘结以保留维持拉伸处理过程中的应力。这包括但不限于承力芯表面凸出的特征及承力芯沿轴向旋转。此外，同样的特征可用于紧随其后的导电层间界面。作为一个模例，纤维增强复合材料承力芯可用玻璃纤维缠绕其表面形成螺丝形状或扭面。钢丝可用类似的表面特质成型。导电体如铝或铜或他们各自的合金基质中简单预拉伸增强纤维获得预拉伸应力效果的承力芯。本实用新型的方法可在用铝的包覆设备中实践。增强纤维可以是本专利中公开的类型，比如陶瓷纤维，非金属纤维，碳纤维，玻璃纤维及其他类似的纤维类型。

树脂基芯制作的导线高温操作要求稳定性及长时间暴露在高温下的承力芯性能。CTC Global公司的ACCC芯依靠电偶合反应防护层（即玻璃纤维层）来抵御氧侵入碳纤维部分。Nexans，Southwire及其他一些公司尝试用一层保护涂层来改善其复合材料芯高温下的耐久性。涂层通常非常薄（小于0.5毫米），用来抵御高温操作时氧的侵入。这些涂层非常脆弱，因其非常薄不能承受铝线对承力芯间持续的摩擦运动，热膨胀不匹配可导致铝涂层剥落，暴露的承力芯将面临高温氧化分解等老化寿命问题。本专利也适用于特殊高温承力芯，其树脂是从可转化为陶瓷材料的高分孑材料，其陶瓷转化物可以是碳氧硅的化合物。高温树脂材料还包括双马树脂，聚酰亚胺，氰酸脂及有机硅橡胶类材料，其使用温度可超过250℃。在该情形下，包覆层的抗氧化能力也许变得没有必要。

承力芯应具有600MPa的最小的拉伸强度，以支撑预张应力的应用。对金属承力芯，预张应力须至少达到或超过该材料的比例极限强度进入塑性变形。此外，承力芯须承受来自传统夹具压接的径向压缩，包覆过程可能出现的径向应力，及导电层折叠及模塑工艺中出现的径向压力，径向抗压强度必须要求一个最小的水平，径向抗压强度至少要求3KN，最好在15KN以上，尤其是没有塑性变形的复合材料芯。

本实用新型不受限制于上述导线的例子及改变导线热拐点的方法，上述描述的元件及材料参数，技术规格及标准的变化涉及导线的结构及导线拐点的改变，其无需违背本实用新型的教学来制作。前述对实施方式的说明用于解释和说明，其并非意在穷举或者对本实用新型进行限制。特定实施方式的各个元件或特征或参数一般并不限于该特定实施方式，相反，在适用时其也可以相互替换，并可用于所实施方式中。同一事物还可按多种方式进行变化，这些变化不会被视作背离了本实用新型，并且所有这些修改均意在被包括在本实用新型的范围内。

以下非限制性的应用实例为本实用新型的说明，不应以任何形式解释为对应用范围的限制。基于本实用新型的所有导线选择及构造，一些在图6-19中予以描述，是可适用于以下应用实例，每个实例的好处也可非常适用于其他应用领域。

实施例1: 电网增容改造

输电线路增容改造通常的电压范围在110KV-500KV，现有的电塔尽可能利用以减少工程成本及断电时间。线路改造可带电进行，改造过程中不需要安排断电。线路改造的主要重点是在现有的架空间距约束条件下及尽可能利用现有的基础设施来使输电线路容量最大化。本实用新型的导线对该应用是最适合的，包括最高致密度导线(几乎100%同心层，比典型的致密绞合导线93%填充率的CTC Global公司的ACCC导线还要高)，在正常操作条件下提供可能的最高容量(最低的电阻损耗)。在导线操作于高温的紧急载流运行情况下，本实用新型的导线特别适用，因其承力芯免于氧侵入及热老化，允许导线在其整个温度范围内长期运行。本实用新型的同心包覆导线不存在传统导线在灯笼变形后的承力芯暴露于紫外线，潮湿，臭氧等环境下的负面影响。承力芯上的金属包覆层亦有效保护承力芯免于遭受来自这些环境因素的有害影响。需要强调的是包覆导电层并不需要经历压应力处理来实现保护承力芯受环境的负面影响(氧化，臭氧，电晕，及水汽)。

降低导线中的热拐点将显著减少热弧垂约束（导线热弧垂不受高热膨胀系数的导电材料如铝，铜或它们各自的合金的影响）。低的热拐点消除了全退火铝高温导线的敏感性，否则导线中的快速显著的铝蠕变导致导线最终拐点及弧垂的不确定性。导线中的铝不受张应力或处于压应力使其蠕变在导线中完全去除，架线后导线步入最终的弧垂状态（无蠕变效应，假设没有严重的冰载条件进一步降低热拐点）。这允许导线在电塔载荷极限内安装获得最大的架空间距（最大化输电容量及应付极端冰载）。其亦显著简化了安装工艺及有效解决高温导线尤其是分岔导线中的弧垂变化问题。可预测的低弧垂有助于电网有效管理其电力传输资产，因为热弧垂再也不会成为紧急计划及状态时的限制因素。

导线中的导电材料疲劳损伤通常制约导线寿命。本实用新型中的导线导电构成部分几乎不受张应力，微风振动寿命影响可以得到有效控制，无须以前线路中要求的防震锤，节约了工程成本。若设计工程师要求抗微风振动疲劳损伤的额外保护，可考虑使用Stock-Bridge防震锤或螺型防震杆式减振器。图6-19所示的具有特殊凸出表面特征导线可用来进一步应付微风振动。对于本实用新型大的及重的导线类型，可采用额外的减振方法，如附加于导线的无载导线段，导线附加连接点之间不同的段长来处理所有的频率范围。

较新类型的导线所用金具往往是昂贵的，因它需要考虑使用特殊昂贵的金具来无损伤地锁紧芯线。本实用新型中的承力芯已自然地被一层导电材料保护，其允许与传统的金具压接工艺相匹配，夹具直接压接于承力芯来实现机械载荷传递。对于多元承力芯如C7中的复合材料承力芯，Tokyo Rope及ACCR类型导线，用本专利来避免多根承力芯之间的接触点过分承力而损伤是有利也必要的。

大部分新安装的导线由于高压线路的电晕效应而充满噪音。本实用新型的导线具有密封圆表面，典型导线绞线操作中使用的润滑剂是不必要的，从而消除了通常与新导线相关的噪声效应。

单向纤维增强复合材料承力芯（ACCC，ACCR，C7，Lo-Sag，Tokyo Rope等等）往往是脆性的，误操作产生的过度轴向压力易导致纤维断裂。包覆层不仅保护了承力芯来自误操作的直接损伤，而且使得承力芯的有效直径（即包覆层外层）更大从而缓和了尖角的发生。拥有持久的拉伸应变及拉伸应力的承力芯具有一种内置机制来有效地缓和及对冲来自弯曲产生的压压力，使得新导线的施工操作安全及省钱。需要强调的是如果因不当施工造成导线损伤，本实用新型导线不会像间隙型导线那样出现抽芯或承力芯缩短，而且本实用新型导线可以被很容易的修复。该导线尤其适用于架线难度大的地区及项目(地型困难复杂，设备缺乏或人员不熟练)。

实施例2：新建输配电网的应用

新建项目通常对材料及劳力成本（如导线成本，夹具成本及电塔成本）更敏感。一些新建项目针对长距离传输及特高压，必须控制电晕效应，最小化导线电阻及线损。

本实用新型实施包括用额外导线层沿着包覆的预张应力处理过的承力芯进行导线绞合来提高作为特高压应用的导线直径，有助于方便操作（要求较小的卷轴盘绕）。对于60Hz的交流电路铝导线，表面效应要求导电层的最大厚度为17毫米。大的导线需考虑多层构造。由于大面积包覆铝已处于预应力，对导线进行额外预张应力处理而使外导线层处于压应力或不受张应力是非常容易的。这将减少导线中的灯笼变形趋势。若需要，额外的预应力可参考图4及5或本实用新型中建议的承力芯修剪来实施。额外的导电层可为铝，退火铝，铝合金，铜或铜合金，或其他类型的导电介质。首选的实施为铝或铝合金，其可承受更大的压力（压力下不易向外膨胀），与退火铝相比更耐刮，来保护导线表面完整性，抵御恶劣施工现场条件下的轻微事故或磨蚀性风筝线缠在高压线上的侵蚀。

基于导线热拐点的抑制，导线运行温度高于其热拐点时导电介质如铝不受张力（或处于压力），导线具有优越的自阻尼性能，可承受高的架设张力，比如25-40% RTS（相比目前较典型的10-20% RTS架设张力）。这不仅减少了线路导线舞动的倾向（导线舞动对电力线路是非常有害的，由于不同地区有不同的原因，其非常难以解决），而且可获得最佳的导线离地高度，从而减少电塔的高度或增加电塔间的跨度来降低工程成本。紧凑的构造使绝大部分导电铝（如完全退火的）达到最大致密包装，与目前最佳的导线如ACCC相比，本实用新型的导线可获得更高的充填率，使其具有最高的输电容量及最小线损的更好能效。导线热拐点降至施工温度以下可以极大简化导线施工复杂性及施工成本，因为导线弧垂可以很容易达到一致。这点对多分叉线路尤其重要，不然同相导线会有不同热拐点，弧垂会随温度产生不同的变化且明显的不一样，严重影响线路安全运行。

为了解决超高压及特高压应用中的电晕效应，可使用带有中空芯，中空导电线或扩大横截面的导线。为进一步最小化电晕效应，可对铝外层表面采用亲水表面处理来避免水珠集结。传统低成本的夹具可轻易适用于本实用新型导线，因为包覆的承力芯对直接压接更加牢固，承力芯受到包覆层更好的保护来抵御误操作及环境效应（如导线损伤，腐蚀，紫外线，臭氧，湿气等等）导致的导线寿命限制，使输电线具有更高的安全性及可靠性。为尽量减少导线表面损伤，导线外表层应考虑用硬铝或铝合金，或铜合金以便减小超高压或特高压线路中的电晕现象。

实施例3：特殊情况（超长跨度跨江跨河，严重冰冻及腐蚀严重地区）下的应用

跨江跨河及大跨度应用或严重冰冻地区需要高强高模量的致密导线。若该电力传输线路受到热弧垂的约束，则要求部分或整个热拐点的抑制。若传输线路弧垂架空距离受到冰载荷或导线重量驱使，则要求使用高强轻质的纤维增强复合材料承力芯）借助一部分或多数铝合金（例如铝锆合金，6201-T81）或铜及铜合金承载来降低弧垂（导线热拐点受较少的抑制，即额外的导电材料层（预应力处理过的承力芯包覆导电层以外）不承受预应力处理。）对导线充分预应力处理使其接近设计冰载荷以便导线在高张力作用下具有最大架空距离而同时对电塔没有过度的机械张力载荷。这要求承力芯预张力处理能够伸长至少0.1%，最好至少0.25%。微风振动在长跨度的应用中通常是危险的，使用导线的热拐点被大幅下降（如拐点降低超过30度）是非常重要的，降低拐点温度至微风振动最常在冬季发生的典型温度以下将可以把导电线的自阻尼最大化。致密的自然光滑外形如封闭的同心表面导电层将最小化冰的积聚及大大减少风载。若导线有足够尺寸，外层额外绞合的导电层其绞线应首选构造如Z，TW，C及S绞型线减小风载。对关键传输跨度的导线损伤探测，实时监控导线的精确弧垂，导线温度及导线应力，可通过装入单根或多根光纤于承力芯与第一包覆层（光纤最好未拉伸处理以保持其使用寿命）间界面。如图6-19描述的，这些分布式光纤也可置于导电层之间或导电层内部及承力芯中。

本实用新型的导线尤其适用于腐蚀和侵蚀地区。导线表面完全封闭，没有通道供污染物，粗糙的砂子或颗粒进入导线内部。传统导线导电绞线间的间隙是容易的通道，导致电线内部腐蚀。对于金属性质的承力芯，包覆的导电材料完全将其与外界屏蔽使其免受腐蚀的影响。本实用新型导线尤其适用于重污染区或沿海及沙尘暴多发地带。这并不一定要包覆导体经历压应力处理。

当导线应用对导线热拐点不敏感时，但要求与低成本金具匹配，且易于安装及修复，导线生产过程中的预应力处理步骤虽然不绝对需要但仍为可选及首选的，因为冰载荷或导线重量驱使的电路段导线应用通常选用铝合金，这会导致大幅抬高导线热拐点。适当降低热拐点使其低于日常的工作温度有助于应付微风振动及控制热弧垂以便处理N-1及N-2的紧急情况时高输电容量要求，而同时，拐点没有过量的降低（即极度重冰事件发生的温度以上）以便遭受极度重冰袭击时，导线有铝合金部分承载来应付及控制载冰弧垂。

实施例4：配电线路及光缆地线应用

电力配电线路不涉及电晕效应，因其操作电压低于110KV。导线可以是裸露或绝缘的。配电导线中电流密度通常是较高的（传输导线的2-4倍），线损及能效在配电网是非常相关的及重要的。导线，金具及安装的成本在配电线路中更重要。配电线路中通常有容量限制，但N-1 或N-2 紧急情况需要时将要求更高的导线容量。对于60Hz的交流线路，铝导线的表面效应深度为16.9毫米，铜导线为8.5毫米。本实用新型的包覆承力芯导线非常适用于配电线路网络：A）该导线是致密的，充填率接近100%，最小化了电阻及线损而最大化了线路容量。由于承力芯预应力处理的结果，导线热拐点大幅降低，碳纤维复合材料承力芯几乎无热弧垂，甚至本实用新型相关的钢芯承力芯导线的热弧垂亦是非常易控制的。致密配电导线相对较小的半径有助于导线卷绕到导线卷盘上，同时它又足够大，使导线中的承力芯免受误操作尤其是尖角的损伤。使用小的复合材料承力芯绞合导线虽然具有非常优越的弯曲半径范围，然而，它也极易遭受尖角情况损伤，这是因为复合材料承力芯遭受急弯点处的非常小的半径时，会造成过度的轴向压应力及纤维屈曲破坏。本实用新型中的配电导线尤其是使用碳纤维复合材料承力芯，承力芯预应力处理及拉伸应力的保留减轻了甚至消除了轴向压力导致纤维屈曲断裂的危险性。包覆的导电层消除了复合材料芯遭受导线内极端尖角导致危险的轴向压力的可能性。本实用新型亦消除了灯笼变形的危险，因本实用新型的导电线不存在这种可能性，承力芯免遭影响导线寿命的湿气，紫外线及氧的侵入。导线的包覆与现有的金具及传统的张力夹及联接线夹所采用的压制工艺完全匹配。导线的致密结构使其适用于与低成本MaClean联接线夹及张力夹具通过简单插入导线或来自PLP等公司（即承力芯处于预应力的导线）的简单的螺旋夹具来实现张力夹或联接线夹的目的，使现场修复高效率及省钱。另外，本实用新型导线接线也许可以用低价的PLP或类似的预制钢丝接线夹实施。导线的压制也因为导线的优越耐压能力可考虑采用DMC压制钳。本实用新型导线也可采用传统的绝缘材料来应用于架空绝缘线。这绝缘材料包括但不限于聚乙烯(普通型，高密度，交联型), PⅤC, Teflon，及有机硅橡胶材料。如果导线运行温度超过100度,有机硅材料应较合适。因硅橡胶材料有优秀的绝缘及抗紫外线老化性能而被普遍用于绝缘子。硅橡胶的过度柔软性可以用无机或有机的填料来改善。硅橡胶也可以通过热压，挤拉及挤压成型绝缘外套，包括采用连续或非连续性的玻璃纤维或幺武岩纤维在硅胶中来提高电阻性能及相线短路冲撞耐久性能。

除了低成本，抵抗误操作及高容量（常温及高温下），本实用新型导线（即表2中的新-铝New-Al）具有最佳高能效。例如，在下列表2分布导线中，本实用新型的导线有类似的其它导线类型的外径。但具有高强度及低电阻。本实用新型导线在四个分布式导线选择中运行温度最低，其具有最高的容量（几乎为铝合金导线AAAC的两倍）及最低的线损。假设批发电价为 $100/MWhr，本实用新型导线与同等大小的碳纤维导线ACCC相比效率提高10%以上，与同等大小的铝合金导线AAAC相比效率提高25%以上。每年，该实用新型导线与同等大小的碳纤维导线ACCC相比每米节省大约$1.85，与同等大小的铝合金导线AAAC相比由于线损降低每米可节省-$6.8 。对于重冰地区（如30毫米的冰），或导线有较长的跨度距离（如200米），本实用新型的导线（即新-铝锆New-AlZr）弧垂亦是最佳的。本实用新型的低成本，高容量,节能减排型配网导线同时也有效解决雷电造成普通配网导线短路断线问题以及农网中的低电压问题。

表2：同等导线大小的配电导线比较

配网线路亦可被考虑用来传送光纤到家。使用中空芯导线（预应力处理的），芯线中穿入未拉伸的光纤电缆，电网公司有非常便宜的方法来促进“光纤到家”的解决策略。用于光缆应用的本实用新型地线几乎没有额外的弧垂，使用中空包覆的承力芯可以很好解决光缆地线对由复合材料承力芯组成的相线弧垂不协调问题，中空芯内部的光纤或光缆还可用于连续监测温度，载荷，电流，张力，或者，该光纤也可主要地用作光纤通讯（电讯公司）。

实施例5：高速列车应用

高铁中的接电线必须保持相当大的机械张力，因为受电弓会在接电线中产生机械振荡，该振动波的传递必须快于火车以避免产生驻波引起接电线损伤甚至断裂。张紧的电线可使振动波传递加快。火车的速度受到接电线的张力对重量比率平方根值的限制。这要求高强铜线，要么是导电率低的铜镁合金（0.5%Mg），要么是对环境有害的镉铜合金。对于中速及高速列车系统，维持极高电线张力的机械装置被使用来保持接电线沿高速轨道的平直度。随着环境温度的变化，承力线及接电线相应发生膨胀或收缩，导致讨厌的线弧垂。承力线及接电线长度的变化通常成为获取并保持高速列车速度的问题，其导致昂贵的频繁调整及维修。接电线通常通过重物或偶尔采用的液压紧线器进行拉伸以确保张力及线弧垂免受温度影响。每根电线张力通常介于9-20KN。使用的重物沿着绑在柱上的棒或管上下滑动来阻止电线的摇摆。这样持续的张紧机械装置的维护是昂贵的，如果列车提速需要时的铁路张紧机械装备系统需要更新升级，工程造价会非常昂贵。

本实用新型理想适用于高速列车应用，因为由铜或铜合金制造的承力线及接电线的热膨胀产生的弧垂须受到严格控制。通过本实用新型描述的把铜或铜合金包覆在碳纤维增强复合材料承力芯上做承力线及接电线，可使承力线及接电线几乎不受环境温度变化的影响。若使用交流电流，铜中的表面效应深度在25Hz约为13.2毫米。对大部分应用，单层铜包覆的承力芯导线应该足够。对要求横切面更大导线，可考虑采用多层铜或铜合金或者外层用Z，TW，Round，S或C型绞合达到致密性以降低风载，冰载及获得最大导电率及最小电阻。若必要，每层铜或铜线可应用介电材料处理以适应导线交流应用的表面效应。包覆的承力芯预应力处理后其热拐点应低于列车运行的最低操作温度，从而保证承力线及接电线保持几乎不变的长度及弧垂，因为它们不受环境温度影响。不像Gap导线可获得低的热弧垂但不可能进行现场修复，用导电层包覆的碳纤维复合材料承力芯做承力线及接电线，由于承力芯线与导电包覆铜层都是导线的一个整体部分，使其非常容易修复。导线损伤发生时包覆铜或铜合金层的低热膨胀复合材料承力芯的回缩受到抑制（不像Gap设计的导线），导线在现场很容易得到完整修复。

包覆碳纤维复合材料芯制作的铜承力线通过大幅降低其热拐点，可消除对重物或液压张紧器的需要。例如，25 KN力足够抑制外径为14.8毫米及碳纤维复合材料芯9毫米承力线的热拐点至零下25度。碳纤维复合材料承力芯制造的接电线能使高铁获得更高的运行速度。例如，含有30%碳纤维复合材料芯（强度2400Mpa，密度1.9g/cc）及70%退火铜（强度210Mpa，密度8.96g/cc）的接电线可具备867Mpa强度，及6.84g/cc的密度，其强度对密度比率为127，远高于铜镁合金（0.5% Mg）的强度对密度比率60。如果通过结合铜微合金（LaFarga，99.8%铜，99% ICAS导电率，480 Mpa强度，8.96密度）及使用来自Toray公司的最新碳纤维（T1100，模量45MSI，强度大于1000KSI）制作的碳复合材料（强度3500Mpa，密度1.76）芯做接电线，还可进一步提高接电线强度对密度比率。对含有30%碳复合材料芯（强度1386Mpa，密度6.8g/cc）的接电线其强度对密度比率可达到204，使当前技术无法达到的更高速度成为可能。对于承力线及接电线应用，本实用新型还可允许考虑使用铝或铝合金包覆的具有低热膨胀系数的承力芯，比如由CTC Global，Nexans或Southwire制造的承力芯或类似它们的材料做承力芯。例如，使用70%退火铝（强度60Mpa，密度2.7g/cc）及30%碳纤维复合材料（密度1.76g/cc，强度3500Mpa）的混合接电线其强度对密度比率达400以上。为在磨损，腐蚀及接触电阻方面获得更好的接电线性能，可考虑在铝或铝合金上涂覆一层铜，例如，通过电镀，电浆镀膜或其他方法。需要时,足够厚度的铜导线层可以通过本实用新型描述的包覆机实现。此外，承力线及接电线可考虑使用铟钢作为承力芯及铜或铜合金（或铝及铝合金或铜包覆铝）作为导电材料来制作，导电介质处于压应力或不受张应力而承力芯处于张应力，同时利用铟钢的低热膨胀系数。还可以考虑直接嵌入低热膨胀系数的增强线或纤维如处于预应力条件下的碳纤维或铟钢丝，直接加入到导电介质材料如铜，铝，它们的合金或混合体或其它类似的导电介质中，产生的导电材料处于压应力或不受张应力而增强线或纤维处于张应力状态。减少的热膨胀系数及更高的弹性模量，外加热拐点的降低，可更容易解决来自环境温度变化及冰载或风载事件产生的弧垂变化。使用铝及具有低热膨胀系数的碳复合材料芯制作的低成本承力线及接电线系统是很有应用前景的，它可以广泛用来替代目前的铜系列所有电动有轨交通的承力线及接电线系统。需要注意的是,如果承力芯断口有有效防水密封,包覆过的承力芯可以由几乎全部的碳纤维复合材料制作。本实用新型的这种范例可以最大限度的减轻承力芯及导线重量,提高强度及弹性模量,降低热膨胀系数。例如,包覆导线有最小70 Mpa/g/cc的强度对重量比,比如至少150 Mpa/g/cc的强度对重量比,甚至至少180 Mpa/g/cc的强度对重量比。再例如,导线中的承力芯强度最小应可达到2000Mpa,比如至少3000Mpa,甚至是至少3600Mpa;导线的承力芯的热膨胀系数最大不超过12x10-6 /C, 比如至多不超过6x10-6 /C,甚至是至多不超过1x10-6 /C。

此外，本实用新型的承力线及接电线使用处于压应力及基本不受张应力及张应力疲劳影响的铜，铜包覆的碳纤维复合芯接电线及承力线应展示优越的疲劳寿命，因为碳复合材料芯为抗疲劳性能方面最好的材料之一。另外，铜包覆复合材料芯导线易于修复（本实用新型芯线没有收缩回缩的可能，而回缩在由类似材料制作的铜间隙型导线中定会发生）。而且，传统使用于铜导线的金具可用于本实用新型的导线，从而减少了系统成本。该导线的安装应相当直接了当，不像使用碳复合材料的铜间隙型导线，导线内部或许需要润滑油，而且安装非常费时，及施工现场涉及非常高的张力。铜包覆碳纤维复合材料芯导线预张力处理解决方案非常适用于高速列车应用：因承力线及接电线的弧垂几乎不受环境温度变化的影响，导线的安装修复简单及省钱，疲劳寿命优越，张力密度比率比现有的最佳选择（铜镁合金）好200%，让更高的列车速度成为可能。本实用新型的解决方案对新建高铁线路及高铁的改建应该很有吸引力，值得注意的是，圆的铜或合金仍可使用该实用新型，导线的充填因数或许在70%左右，理想地，铜的包装密度应接近100%以达到低能耗以及最大的降低冰或风对有轨电动运输系统中的承力线及接电线所造成的导线长度及弧垂影响。

虽然本实用新型首选的实施例已用专一术语进行了描述，前述对实施方式的描述说明用于解释和说明。应当知道，特定实施方式的各个元件或特征一般并不限于该特定实施方式。相反，即使没有详细示出或描述，在适用时，其也可以相互替换并可用于所选实施方式中。同一事物还可按多种方式进行变化，这些变化不会被视作背离了本实用新型，并且所有这些修改均意在被包括在本实用新型的范围内。这样实施例的变动其包括但不限于等效特性或部件的替换，及各种各样特性的互换，其可由本行业普通技术人员来实践但没有违背以下权利要求的精神或范围。

Claims (6)

1.一种降低热拐点的高能效导线，其特征在于：包括：一根或多根承力芯线/棒和导电包裹层组成，承力芯线/棒由一股或多股钢丝线或纤维增强的复合材料芯线/棒组成，且承力芯线/棒承受至少0.05%的张力应变，而且承力芯线/棒有一自选的绝缘层来避免承力芯线/棒与导电层可能出现的电耦合化学反应；所述的导电包裹层至少有一层包裹型的导电材料；所述的导电材料为铝或铜；所述的导电包裹层厚度>0.5mm，而且是不承受张力，导电包裹层主要是为了导电，同时也保护承力芯线/棒；所述的高能效导线是绕在圆盘上的。

2.根据权利要求1所述的一种降低热拐点的高能效导线，其特征在于：所述的承力芯线/棒由以下连续增强纤维的一种构成：碳纤维或陶瓷纤维，玻璃纤维，玄武岩纤维；在一个树脂基内组成，而且该承力芯线/棒可以是单根或多根，可以是实芯或空芯；当承力芯线/棒为空芯时，这承力芯线/棒可同时把光纤放入空心部分用于光通讯，在地线或配电线路上应用；承力芯线/棒内放置的光纤可以单根或多根，光纤还可以在导电层中,或在承力芯线/棒与导电层的界面来进行实时监测导线温度及电流，承力及弧垂；所述导线至少有500m的生产长度；承力芯线/棒经过预张力处理，它在通过第一施工滑轮前至少具有0.05%剩余张力；承力芯线/棒的线膨胀系数不超过15 x 10^-6 m/m/°C，承力芯线/棒有至少3KN的径向抗压能力。

3.根据权利要求1所述的一种降低热拐点的高能效导线，其特征在于：所述的导电包裹层的导电材料为梯形、Z、S、C型、圆型的导电线丝，或者是这些线丝的混合；所述的导电包覆层还可以为螺旋浅槽状，使承力芯线/棒被充分保护。

4.根据权利要求1所述的一种降低热拐点的高能效导线，其特征在于：承力芯线/棒可以是单根，也可以是多根，部分或全部的承力芯线/棒表面进行过处理来达到承力芯线/棒与包覆导电层之间的紧密牢靠牢固结合。

5.根据权利要求1所述的一种降低热拐点的高能效导线，其特征在于：所述导线适用于所有电压等级；所述导线外层还可以附加高温绝缘层作为高温电缆。

6.根据权利要求1所述的一种降低热拐点的高能效导线，其特征在于：所述导线通过在生产过程中预应力处理降低热拐点；承力芯线/棒有较低的热膨胀系数最高不大于15x10^-6/C，而且该导线的热拐点可低于导线运行的最低温度。