CN215183252U - 塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了塔架式高压传输用的石墨烯‑金属复合线缆，其包括：复合线束，由若干丝束紧密填充石墨烯粉末构成；金属丝层，若干层所述金属丝层逐层缠绕在所述复合线束外，且相邻的金属丝层缠绕方向相反；石墨烯‑金属复合层，若干层所述石墨烯—金属复合层逐层缠绕在所述复合线束外，且相邻的石墨烯—金属复合层之间设有金属丝层。本实用新型利用金属丝绕线包埋石墨烯粉末的方式，实现石墨烯粉末之间的连通和固定，提高线缆中石墨烯截面积和体积占比，改善线缆承受电流的能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力输送技术领域，更具体的说是塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆。
背景技术
远距离高压输送，金属电缆电阻导致能源损耗依旧不可忽略。以33mm直径约400mm2截面积铝线缆1400A输电线缆为例，每十千米电阻多达28kΩ，每天消耗13.712亿千瓦时。即使是室温25℃，0.7Ω每十千米，800A输电，每天消耗1.195千万时，相当于大约1500吨标准煤。如何进一步降低电流阻耗，提高金属电缆传输电流上限值，是节能减排、碳达峰背景下大力发展水电等新能源新时代的重要课题和西电东送的时代使命。金属具有良好的导电性兼具有优秀的抗压抗拉强度和蠕变特性，在电力传输领域尤其是高压塔架式电力传输系统，难以替代。
但是，金属电流承受能力有限。碳材料，尤其是碳纳米管或者石墨烯，具有优异的导电性能，因为快速的电子迁移能力，电流承载能力理论值是其他材料承受电流极限的上千倍。石墨烯与金属复合制作线缆，是电力输送材料研究的热点和主要方向。金属和碳材料两者微观或者介观尺度结合，浸润性差，界面结合力弱等问题明显，金属-碳材料均匀分散难度高，现有制备工艺局限性较大。
实用新型内容
本实用新型提供一种塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆，以期解决背景技术中的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆，包括：复合线束，由若干丝束紧密填充石墨烯粉末构成；金属丝层，若干层所述金属丝层逐层缠绕在所述复合线束外，且相邻的金属丝层缠绕方向相反；石墨烯-金属复合层，若干层所述石墨烯—金属复合层逐层缠绕在所述复合线束外，且相邻的石墨烯—金属复合层之间设有金属丝层。
在一些实施例中，所述石墨烯-金属复合层为石墨烯-金属丝网复合层或石墨烯-泡沫金属复合层。
在一些实施例中，在石墨烯-金属复合层外侧放置一层用于防止石墨烯脱落的防护层。
在一些实施例中，所述防护层为金属箔或者金属丝网。
附图说明
图1是根据本申请一些实施例所示的塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆的生产流程图；
图2是根据本申请一些实施例所示的塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆的横切面结构图。
图中标记：1-复合线束，2-金属丝层，3-石墨烯-金属复合层。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
相反，本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。
图1是根据本申请一些实施例所示的塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆的生产流程图；图2是根据本申请一些实施例所示的塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆的横切面结构图。以下将结合图1-2对本申请实施例所涉及的石墨烯-金属复合线缆进行详细说明。值得注意的是，以下实施例仅仅用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
在本申请的实施例中，如图1-2所示，塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆可以包括：复合线束1，由若干丝束紧密填充石墨烯粉末构成；金属丝层2，若干层所述金属丝层2逐层缠绕在所述复合线束1外，且相邻的金属丝层2缠绕方向相反；石墨烯-金属复合层3，若干层所述石墨烯—金属复合层3逐层缠绕在所述复合线束1外，且相邻的石墨烯—金属复合层3之间设有金属丝层2。
本实用新型提供的复合线缆利用金属丝绕线包埋石墨烯粉末的方式，实现石墨烯粉末之间的连通和固定，提高线缆中石墨烯截面积和体积占比，改善线缆承受电流的能力。石墨烯粉末能在较密小孔的金属丝网或泡沫金属固定，在适当压力下，石墨烯粉末之间、石墨烯-金属之间充分接触且保持较好的导电能力。顺时针或逆时针卷绕金属丝线，架在塔架上，塔架的牵引力和线束重力共同作用能提供由线缆外周指向线芯中心的径向压应力。
在一些实施例中，所述石墨烯-金属复合层3为石墨烯-金属丝网复合层或石墨烯-泡沫金属复合层。
在一些实施例中，为了防止石墨烯脱落，薄泡沫金属外侧放置一层金属箔，其上可带有较小孔径金属丝网或金属网板。
本实施例通过以下步骤来制备：
步骤一、填充石墨烯粉末的丝束，进入绕线机顺时针包裹一层金属丝，而后卷绕上或者裹上一层石墨烯-金属复合层3；
步骤二、将上述步骤制得的线芯绕线包裹一层金属丝线，绕线方向与步骤一相反，即逆时针包裹一层金属丝线，而后卷绕上或裹上一层石墨烯-金属复合层3；
步骤三、金属丝和石墨烯-金属复合层3绕线绕带循环往复，直到接近预期的线缆直径。
优选的，每缠绕一层金属丝线，可用环形辊适当挤压；
当然，若是裸线，为了防止雨水的深入线芯，外层部分圈层层不卷绕或裹上石墨烯-泡沫金属层3，仅绕金属丝线并环形辊挤压；外层部分圈层的数量不小于2。
本申请所披露的塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆可能带来的有益效果包括但不限于：本实用新型，提出一个新思路，利用金属丝绕线包埋石墨烯粉末的方式，实现石墨烯粉末之间的连通和固定，提高线缆中石墨烯截面积和体积占比，改善线缆承受电流的能力。
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，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 (4)
1.塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆，其特征在于，包括：
复合线束，由若干丝束紧密填充石墨烯粉末构成；
金属丝层，若干层所述金属丝层逐层缠绕在所述复合线束外，且相邻的金属丝层缠绕方向相反；
石墨烯-金属复合层，若干层所述石墨烯—金属复合层逐层缠绕在所述复合线束外，且相邻的石墨烯—金属复合层之间设有金属丝层。
2.根据权利要求1所述的塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆，其特征在于，所述石墨烯-金属复合层为石墨烯-金属丝网复合层或石墨烯-泡沫金属复合层。
3.根据权利要求1所述的塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆，其特征在于，在石墨烯-金属复合层外侧放置一层用于防止石墨烯脱落的防护层。
4.根据权利要求3所述的塔架式高压传输用的石墨烯-金属复合线缆，其特征在于，所述防护层为金属箔或者金属丝网。
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- 2021-07-28 CN CN202121734390.7U patent/CN215183252U/zh active Active
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