TWI694651B - 用於高架電纜的中心張力構件、包含中心張力構件的高架電纜、包含高架電纜的高架輸電系統,以及構建高架輸電系統的方法 - Google Patents
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Abstract
提供一種用於高架電纜的中心張力構件、一種包含中心張力構件的高架電纜、一種包含高架電纜的高架輸電系統,以及一種構建高架輸電系統的方法。特別是,本發明的該中心張力構件能夠使高架電纜具有低下垂的特性,當高架電纜被捲線筒、滾筒、滑輪等纏繞以製造或安裝時可具有足夠的抗彎曲性(bending resistance)以防止被損壞,並且能夠抑制其腐蝕,以及設置在中心張力構件周圍的導體可降低高架電纜的總電阻以提高電力傳輸率,且可抑制由在使用高架電纜的環境中連續產生的振動所引起的疲勞裂紋的發生。
Description
本發明涉及一種用於高架電纜的中心張力構件、一種包含中心張力構件的高架電纜、一種包含高架電纜的高架輸電系統、以及一種構建高架輸電系統的方法。特別是,本發明涉及一種用於高架電纜的中心張力構件、包含中心張力構件的高架電纜、包含高架電纜的高架輸電系統、以及構建高架輸電系統的方法,該中心張力構件能夠使高架電纜具有低下垂的特性,當高架電纜被捲線筒、滾筒、滑輪等纏繞以製造或安裝時可具有足夠的抗彎曲性(bending resistance)以防止被損壞,並且能夠抑制其腐蝕,以及設置在中心張力構件周圍的導體可降低高架電纜的總電阻以提高電力傳輸率,且可抑制由在使用高架電纜的環境中連續產生的振動所引起的疲勞裂紋的發生。
使用連接高架傳輸方法,將高纜線塔設的高架電纜連接至地下傳輸方法中埋入地底下的地下電力電纜,可從電廠通過變電站向城市或工廠供應電力。高架傳輸方法佔全國所有電力傳輸方式的90%。
通常,將多個鋁合金導體沿著一中心張力構件的外周扭曲以製造高張力的鋼芯鋁絞線(Aluminum Conductor Steel Reinforced,ACSR)的高架電纜。
然而,由於使用鋼芯作為中心張力構件的重量較重,所以ACSR高架電纜的下垂率較高,且增加鋁導體的重量以增加高架電纜的功率傳輸速率是有限的。與相同的下垂率相比,已嘗試使用纖維增強複合材料作為中心張力構件來製造輕型的高架電纜,以降低高架電纜的下垂率或提高電力傳輸率。
圖1是具有以纖維增強複合材料製成的中心張力構件的習知的高架電纜的示意性橫截面圖。
如圖1所示,該習知的高架電纜可包含中心張力構件10和設置在中心張力構件10周圍的導線20。中心張力構件10可包含用於達到高張力特性的核心部11、及用於抑制導線20因雙金屬腐蝕(bimetallic corrosion)(即核心部11與導體線20之間的電化學腐蝕)而被腐蝕的防腐蝕層12。
具體而言,在韓國專利公開第2007-0014109號和第2014-0053398號以及韓國專利第1046215號中公開了鋁導體複合芯(Aluminum Conductor Composite Core,ACCC)的高架電纜,可作為具有纖維增強複合材料的中心張力構件的習知高架電纜的例子。
ACCC高架電纜包含具有以環氧樹脂浸漬的碳纖維增強材料所構成的內芯的中心張力構件、及以環氧樹脂浸漬的玻璃纖維增強材料所構成的外芯形成在內芯的外圓周表面上。該外芯可作為防腐蝕層12。
於此,中心張力構件的內芯和外芯經由同時浸漬用於形成內芯的碳纖維和以環氧樹脂形成外芯的玻璃纖維並拉擠碳纖維和玻璃纖維而一體地形成。
日本未審查的第1998-321047號和1994-103831號專利申請公開中給出了一種藉由使用纖維增強塑膠材料作為核心部11和金屬材料作為防腐蝕層12的手段來抑制導線20腐蝕並降低高架電纜的總電阻的技術。
然而,在韓國和日本現有技術文獻中公開的中心張力構件和包含其的高架電纜中,核心部11和防腐蝕層12是一起作動的。因此,當高架電纜被捲線筒、滾筒、滑輪等纏繞以製造或安裝時,部分施加到中心張力構件上的彎曲力可能會轉移到具有相對較低硬度的防腐蝕層12而使得防腐蝕層12受損。
此外,安裝在纜線塔上的高架電纜總是因為風等因素產生振動,這樣連續的振動會導致其產生疲勞裂紋。當電解質滲透裂紋內時,可能發生電化學腐蝕,從而破壞了高架電纜。
因此,迫切需要用於高架電纜的中心張力構件、包含中心張力構件的高架電纜,包含高架電纜的高架輸電系統,以及構造高架輸電系統的方法,其能夠使高架電纜具有低的下垂特性,且當高架電纜被捲線筒、滾筒、滑輪纏繞來製造或安裝時可具有足夠的抗彎曲性以防止損壞,還能夠抑制其腐蝕,以及設置在中心張力構件周圍的導體可降低高架電纜的總電阻以提高電力傳輸率,並且抑制在使用高架電纜的環境中導致的連續振動所引起的疲勞裂紋。
本發明涉及一種用於高架電纜的中心張力構件、一種包含中心張力構件的高架電纜、一種包含高架電纜的高架輸電系統、及一種構建高架輸電系統的方法,能夠使高架電纜具有低的下垂特性(low-sagging feature),且當高架電纜被捲線筒、滾筒、滑輪纏繞來製造或安裝時可具有足夠的抗彎曲性以防止損壞。
本發明還涉及一種用於高架電纜的中心張力構件、一種包含中心張力構件的高架電纜、一種包含高架電纜的高架輸電系統、及一種構建高架輸電系統的方法,其能夠抑制設置在中心張力構件周圍的導體的腐蝕。
本發明還涉及一種用於高架電纜的中心張力構件、一種包含中心張力構件的高架電纜、一種包含高架電纜的高架輸電系統、及一種構建高架輸電系統的方法,其能夠降低高架電纜的總電阻以提高電力傳輸率。
本發明還涉及一種用於高架電纜的中心張力構件、一種包含中心張力構件的高架電纜、一種包含高架電纜的高架輸電系統、及一種構建高架輸電系統的方法,其能夠抑制在高架電纜的使用環境所引起的連續振動所導致的疲勞裂紋。
為實現這些目的,本發明提供了一種中心張力構件,用於高架電纜,包含:一核心部,包含一樹脂基體以及至少部分浸漬有該樹脂基體的多個強化纖維,該核心部在該中心張力構件的一長度方向上連續地延伸;一防腐蝕層,用以覆蓋該核心部,且由具有導電性的一金屬材料所構成;以及一微小間隙,形成在該核心部和該防腐蝕層之間。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該防腐蝕層的該金屬材料包含多個沉澱物,其中位於一直徑為100μm的一圓形內的多個沉澱物中,面積為2.0mm2
或更大的沉澱物的數量是1或更少,或面積為2.0mm2
或以上的沉澱物的數量在2至15的範圍內,該些沉澱物之間的一平均距離在20至60mm的範圍內,該平均距離是具有2.0mm2
或更大的面積的該些沉澱物中的一特定沉澱物與距離該特定沉澱物100μm或更小的距離且具有2.0mm2
或更大的面積的其他沉澱物之間的距離的平均值。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該防腐蝕層的該金屬材料包含多個沉澱物,其中位於一直徑為100μm的一圓內,具有面積為2.0mm2
以上的該些沉澱物的數量為40個或更少;以及該些沉澱物之間的一平均距離在10至40mm的範圍內,該平均距離是具有2.0mm2
或更大的面積的該些沉澱物中的一特定沉澱物與較接近該特定沉澱物的另外10個沉澱物之間的距離的平均值。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該防腐蝕層的該金屬材料包含多個沉澱物,其中位於一直徑為100μm的一圓內,具有面積為2.0mm2
以上的該些沉澱物的數量為24個或更少;以及該些沉澱物之間的一平均距離在21至40mm的範圍內,該平均距離是具有2.0mm2
或更大的面積的該些沉澱物中的一特定沉澱物與較接近該特定沉澱物的另外10個沉澱物之間的距離的平均值。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該中心張力構件的一特定橫截面的一參數X在0.1至0.8的範圍內,該參數X由下面的方程式1所定義:X=(Dcore
/1.23)α
×(Agap
/Acore
)β
,其中α為0.9,β為0.86,Dcore
表示在該中心張力構件的該特定橫截面上該核心部的一平均直徑,Agap
表示該特定橫截面上該微小間隙的一總截面積,Acore
表示該特定橫截面上該核心部的一橫截面積,該參數X是四捨五入到小數點後兩位的值。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該核心部的一直徑在該中心張力構件的一特定橫截面上的範圍在5至11mm內;該防腐蝕層的一中空部的一橫截面積在15至103 mm2
的範圍內,以及該微小間隙的一總截面積在0.15至7.1mm2
的範圍內。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該防腐蝕層由具有導電率為55至64%(International Annealing Copper Standard,IACS)的一金屬材料所構成。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該金屬材料係鋁。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該防腐蝕層的厚度為0.3至2.5 mm。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該核心部的抗拉強度為200 kgf/mm2
或更多,該核心部的一彈性模數為110GPa或更多,該核心部的一熱膨脹係數(CTE)為2.0μm/ m℃或更少。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該核心部是由一熱固性樹脂基體浸漬該些強化纖維獲得的一纖維增強塑膠所構成;其中該些強化纖維的含量相對於該核心部的總重量為50至90重量百分比。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該熱固性樹脂基體包含一基底樹脂、一硬化劑、一硬化加速劑、及一脫模劑,其中該基底樹脂是由選自環氧類樹脂(epoxy-based resin)、不飽和聚酯樹脂(unsaturated polyester resin)、雙馬來醯亞胺樹脂(bismaleimide resin)、及聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)的至少一種材料形成。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該環氧類樹脂包含二縮水甘油醚雙酚A型環氧樹脂(diglycidyl ether bisphenol-A epoxy resin)、多官能環氧樹脂(multifunctional epoxy resin)以及二縮水甘油醚雙酚F樹脂(diglycidyl ether bisphenol-F resin)。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中相對於100重量份該基底樹脂,該熱固性樹脂基體包含70至150重量份酸酐基硬化劑或20至50重量份作為該硬化劑的胺基硬化劑、1至3重量份咪唑基硬化加速劑或2至4重量份作為硬化加速劑的三氟化硼乙基胺硬化加速劑、和1至5重量份的該脫模劑。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中各該強化纖維為直徑為3至35μm的一高強度連續纖維,且具有140kgf/mm2
以上的抗拉強度以及0以下的CTE。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該些強化纖維包含選自由碳纖維、玻璃纖維、合成有機纖維、硼纖維、陶瓷纖維、芳族聚醯胺纖維(aramid fiber)、氧化鋁纖維、碳化矽纖維和聚苯並噁唑纖維(polybenzoxazole fiber)組成的群組中的至少其中之一者。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該些強化纖維用一耦合劑(coupling agent)進行表面處理。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該防腐蝕層由鋁或鋁合金形成。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該金屬材料包含一鋁合金,該鋁合金具有0.01至1.0重量百分比的鐵(Fe)、0.01至1.0重量百分比的矽(Si)、0.01至2重量百分比的錳(Mn)、0.01至0.5重量百分比的鋅(Zn)和包含0.01至0.5重量百分比的選自銅(Cu)、鎂(Mg)、鈦(Ti)和釩(V)中的至少一種合金元素、以及包含具有鋁(Al)和不可避免的雜質的一剩餘部分。
為實現這些目的,本發明提供的中心張力構件,其中該金屬材料包含一鋁合金,該鋁合金具有0.05至0.5重量百分比的鐵(Fe)、0.01至0.2重量百分比的矽(Si)、0.6至1.2重量百分比的錳(Mn)、0.15至0.45重量百分比的銅(Cu)、還包含0.01至0.1重量百分比的鈦(Ti)、及包含具有鋁(Al)和不可避免的雜質的一剩餘部分。
為實現這些目的,本發明提供一種高架電纜,包含:中心張力構件;以及一導體,由圍繞該中心張力構件排列的多個鋁合金或多個鋁線所組成。
為實現這些目的,本發明提供的高架電纜中,在該些鋁合金或該些鋁線的多個表面上形成一表面硬度增強層。
為實現這些目的,本發明提供一種高架輸電系統,被安裝於一纜線塔以傳輸電力,該高架輸電系統包含如請求項21所述之該高架電纜,其中,該高架電纜的兩端或該中心張力構件是密封的。
為實現這些目的,本發明提供的高架輸電系統,更包含多個密封夾具,位於在該高架電纜兩端;其中各該密封夾具包含一內夾件和一外夾件;其中該內夾件包含一中空部,該中心張力構件通過部分地移除該高架電纜的一端處的一導體而露出的一部分插入該中空部中,該中空部用以支持插入該中空部中的該中心張力構件;以及該外夾件包含一中空部,其中插入有支持插入該內夾件的該中空部的該高架電纜的暴露的該中心張力構件的該內夾件,該外夾件用以將該內夾件保持插入於該外夾件的該中空部以及保持該高架電纜的該導體。
為實現這些目的,本發明提供的高架輸電系統,其中該些密封夾具包含:該內夾件的一壓縮部;以及該外夾件的一壓縮部。
為實現這些目的,本發明提供的高架輸電系統,其中該外夾件包含一密封材料入口,用以將一密封材料注入該外夾件的該中空部;其中該導體與該內夾件之間的一空間填充有經由該密封材料入口注入的該密封材料。
為實現這些目的,本發明提供的高架輸電系統,其中該內夾件是由抗拉強度比該外夾件的一材料高的一材料所構成;該外夾件由導電率比該內夾件的該材料高的該材料所構成。
為實現這些目的,本發明提供的高架輸電系統,其中該內夾件更包含在該內夾件的一表面上形成一合金化熱鍍鋅層。
為實現這些目的,本發明提供一種建構高架輸電系統的方法,該方法包含:(a)從固定有多個密封夾具的一高架電纜的一端部分地移除該導體;(b)將該導體被部分地移除的該高架電纜的該端插入該些密封夾具中的該外夾件的一中空部並以穿過該中空部;(c)該中心張力構件露出在該高架電纜的該端的一部分,插入該些密封夾具中的一內夾件的一中空部,並壓縮該內夾件的該中空部的一部分;(d)經由該外夾件上的一密封材料入口注入一密封材料;以及(e)將該內夾件插入該外夾件的該中空部,並且壓縮該外夾件的一內圓周表面的全部或一部分、該內夾件的未插入該中心張力構件的部分的一外表面、以及該內夾件的與該高架電纜的該導體的一外表面接觸的一部分。
在下文中,將參照圖式詳細描述本發明的示例性實施例。然而,本發明不限於此,並且可以許多不同的形式來體現。相反,提供在此闡述的實施例是為了使本公開透徹和完整,並且將本發明的範圍充分地傳達給本領域通常知識者。在整個說明書中,相同的圖式標記表示相同的元件。
圖2是根據本發明實施例的用於高架電纜的中心張力構件的示意性橫截面圖。
如圖2所示,根據本發明實施例的用於高架電纜的中心張力構件100可包含核心部110、覆蓋核心部110的防腐蝕層120、及形成於核心部110和防腐蝕層120中間的微小間隙130。
核心部110可在中心張力構件100的長度方向上連續地延伸。當中心張力構件100和設置在中心張力構件100周圍的導體被安裝在纜線塔之間時,拉力會施加在中心張力構件100的長度方向上,因此可藉由在中心張力構件100的長度方向上不斷地拉伸核心部110來達到足夠的抗拉強度。核心部110優選地具有0至2.33μm的平均表面粗糙度值。
核心部110可由通過用熱固性樹脂基體浸漬強化纖維而獲得的纖維增強塑膠所構成。熱固性樹脂基體可由環氧類樹脂(epoxy-based resin)、不飽和聚酯樹脂(unsaturated polyester resin)、雙馬來醯亞胺樹脂(bismaleimide resin)或聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)等基底樹脂形成,且優選地可藉由在環氧樹脂中添加硬化劑、硬化加速劑或脫模劑等添加劑而形成。
特別地,環氧樹脂可包含二縮水甘油醚雙酚A型環氧樹脂(diglycidyl ether bisphenol-A epoxy resin)、多官能環氧樹脂(multifunctional epoxy resin)、二縮水甘油醚雙酚F樹脂(diglycidyl ether bisphenol-F resin)等,其中優選包含三種樹脂的混合物。與僅使用二縮水甘油醚雙酚A型環氧樹脂時相比,當使用如上所述的包含三種樹脂的混合物時可進一步改善耐熱性、彎曲性和可撓性。
硬化劑可包含酸酐基的硬化劑,例如甲基四氫鄰苯二甲酸酐(methyl tetra-hydro phthalic anhydride ,MTHPA)、四氫鄰苯二甲酸酐(tetra-hydro phthalic anhydride ,THPA)、六氫鄰苯二甲酸酐(hexa-hydro phthalic anhydride ,HHPA)或納迪克甲基酸酐(nadic methyl anhydride,NMA),且優選的是甲基四氫鄰苯二甲酸酐或納迪克甲基酸酐。或者,硬化劑可包含液體硬化劑,其為胺基的硬化劑,例如脂環族多胺基化合物,如亞甲基二苯胺(methylene diphenyl amine ,MDA)或異戊二烯胺異佛爾酮二胺(isopronediamine isophorone diamine ,IPDA)或如4,4'-二氨基二苯基碸(4,4'-diamino-diphenylsulfone ,DDS)或4,4'-二氨基二苯基甲烷(4,4’-diamino-diphenyl Methane,DDM)的脂族胺基化合物。
相對於100重量份的基底樹脂,酸酐基硬化劑的含量可為70至150重量份,且胺基硬化劑的含量可為20至50重量份。當酸酐基硬化劑的含量小於70重量份或者胺基硬化劑的含量小於20重量份時,熱固性樹脂基體硬化不充分,會使耐熱性降低。當酸酐基硬化劑的含量大於150重量份或胺基硬化劑的含量大於50重量份時,未反應的硬化劑可能會殘留而在熱固性樹脂基體中成為雜質,因而使熱固性樹脂基體的耐熱性和其它性質劣化。
硬化加速劑可加速硬化劑對熱固性樹脂基體的硬化。當硬化劑是酸酐基硬化劑時,優選地使用咪唑基(imidazole-based)的硬化加速劑。當硬化劑是胺基的硬化劑時,優選地使用三氟化硼乙胺基(boron tri-fluoride ethylamine-based)的硬化加速劑。
相對於100重量份基底樹脂的重量,咪唑基硬化加速劑的含量可為1至3重量份,而三氟化硼乙胺基硬化加速劑的含量可為2至4重量份。當咪唑基硬化加速劑的含量小於1重量份或三氟化硼乙胺基硬化加速劑的含量小於2重量份時,不能使熱固性樹脂基體完全硬化。相反地,當咪唑基的硬化加速劑的含量大於3重量份時或者當基於三氟化硼乙基胺的硬化加速劑的含量大於4重量份時,反應速率高,因此硬化時間減少。因此,熱固性樹脂基體的黏度急劇地增加,因而可加工性低。
脫模劑可降低在熱固性樹脂基體的模塑過程中因模塑模具引起的摩擦力,從而可促進模塑加工。例如,可以硬脂酸鋅(stearic acid zinc)等作為脫模劑。
相對於100重量份的基底樹脂,脫模劑的含量可為1至5重量份。當脫模劑的含量小於1重量份時,可能會降低熱固性樹脂基體的加工性。相反地,當脫模劑的含量大於5重量份時,不能額外提高熱固性樹脂基體的可加工性且會增加製造成本。
浸漬有熱固性樹脂基體的強化纖維可包含例如由無定形碳、石墨碳、金屬塗覆的碳等形成的碳纖維;由E-玻璃、A-玻璃、C-玻璃、D-玻璃、抗反射(AR)-玻璃、R-玻璃、S1-玻璃、S2-玻璃等形成的玻璃纖維;由聚醯胺(polyamide)、聚乙烯(polyethylene)、對亞苯基(paraphenylene)、對苯二甲醯胺(terephthalamide)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、超高分子量聚乙烯等形成的合成有機纖維;硼纖維;陶瓷纖維;如凱夫拉爾(Kevlar)的醯胺纖維(aramid fiber); 氧化鋁纖維;碳化矽纖維;聚苯並噁唑纖維(polybenzoxazole fiber)等等。優選地,強化纖維包含該碳纖維。
該強化纖維是直徑為3至35μm的高強度連續纖維,且可具有140 kgf/mm2
或更高的抗拉強度和幾乎為0或等於或小於0的熱膨脹係數(Coefficient of Thermal Expansion,CTE)。強化纖維的直徑小於3μm時難以製造,因而是不經濟的。當強化纖維的直徑大於35μm時,其抗拉強度又可能會大幅地降低。
可在強化纖維上進行表面處理以改善與熱固性樹脂基體的基底樹脂的相容性。用於對增強纖維進行表面處理的耦合劑(coupling agent)的類型不受限制,只要高強度纖維的表面可用耦合劑處理即可。例如,耦合劑可包含選自由鈦酸酯基(titanate-based)耦合劑、矽烷基(silane-based)耦合劑、鋯酸酯基(zirconate-based)耦合劑及其混合物組成的群組中的至少其中之一者。
將多個化學反應器加入強化纖維中,其表面可施以耦合劑。化學反應器與聚合物樹脂反應以防止纖維塊的產生,從而去除了影響最終產品的物理特性的氣泡或缺陷。因此,可提高高強度纖維和熱固性樹脂之間的界面結合強度以及高強度纖維的分散性(dispersbility)。
強化纖維的含量相對於核心部110的總重量可為50至90重量百分比。因此,用於形成核心部110的纖維增強塑膠線的密度可為2.0g/cm3或更小。當強化纖維的含量小於50重量百分比時,用於形成核心部110的纖維增強塑膠線的強度可能會大幅降低。相反地,當強化纖維的含量大於90重量百分比時,強化纖維塊可能會增加,且核心部110內可能會出現氣泡或裂紋,從而大幅降低強化纖維的物理特性和可加工性。
包含通過如上所述用熱固性樹脂基體浸漬增強纖維而形成的纖維增強塑膠線的核心部110可具有5至11mm的直徑、200kgf/mm2或更大的抗拉強度、為110GPa或更高的彈性模數、為2.0μm/m℃或更低的CTE、及約為205℃或更高的玻璃轉變溫度(glass transition temperature,Tg)。
特別地,纖維增強塑膠線在大於玻璃轉變溫度(Tg)的溫度下不具有核心部110所需的機械特徵,例如抗拉強度、CTE等。因此,玻璃轉變溫度(Tg)可理解成纖維增強塑膠線材可用的最高溫度。
在根據本發明實施例的用於高架電纜的中心張力構件100中,防腐蝕層120可以抑制因核心部110與設置在中心張力構件100周圍的導體之間的接觸導致的導體的雙金屬腐蝕(bimetallic corrosion),即電化學腐蝕(galvanic corrosion)。
具體地,防腐蝕層120可形成為覆蓋核心部110,且優選地可完全地圍繞中心張力構件100在長度方向上連續延伸的核心部110的外表面,以使因核心部110與導體之間的電解質滲透而使核心部110與導體產生電位差後導致導體的腐蝕最小化。
防腐蝕層120可由具有高電導率的材料所構成,優選地是由具有55至64%IACS的電導率的金屬材料所構成,且更優選地是與設置在中心張力構件100周圍的導體相同的鋁材料所構成。防腐蝕層120由具有高導電率的金屬材料所構成,因此可將電流傳導至設置在中心張力構件100周圍的導體,從而降低高架電纜的總電阻。相應地,電力傳輸速率可額外提高。
於此,防腐蝕層120可具有0.3至2.5mm的厚度。當防腐蝕層120的厚度小於0.3mm時,會降低中心張力構件100的彎曲特性、耐熱性、耐腐蝕性等特性,使得中心張力構件100可能因外力而劣化,且造成降低高架電纜的總電阻的效果低。防腐蝕層120的厚度大於2.5mm時,中心張力構件100難以製造,且中心張力構件100的外徑相同,使得核心部110的直徑減小。因此,中心張力構件100的抗拉強度降低且無法實現低下垂特性(low-sagging feature)。
防腐蝕層120可藉由擠壓如鋁棒的金屬棒或者焊接如鋁帶的金屬帶而形成。特別是,當防腐蝕層120以擠壓鋁棒形成時,防腐蝕層120可縱向展開,從而提高生產率且容易地形成和控制微小間隙130。具有非焊接部分等接縫的連續表面的防腐蝕層可通過擠壓鋁棒而形成。因此,在製造和安裝中心張力構件100或包含該中心張力構件100的高架電纜的期間或之後,可避免因施加到中心張力構件100的彎曲應力導致防腐蝕層的接縫損傷而引起的電化學腐蝕的發生。
如圖2所示,在根據本發明實施例的中心張力構件100中,微小間隙130可形成在核心部110與防腐蝕層120之間。防腐蝕層120和微小間隙130可藉由將金屬材料以管的形式擠出的方式形成。具體而言,防腐蝕層120可藉由將金屬材料以管的形式擠出以覆蓋核心部110,且具有比核心部110的外徑大的外徑,然後分階段地減小管的直徑,且可調整微小間隙130的尺寸。
因此,可抑制鋁棒被擠壓形成防腐蝕層120時產生的熱量傳遞到核心部110,從而防止核心部110劣化。此外,當彎曲應力施加到用於高架電纜的中心張力構件100時,核心部110和防腐蝕層120可因微小間隙130而分開作動。因此,可將大部分的彎曲應力施加到包含抗拉強度相對高且伸長率小於2%的纖維增強塑膠線的核心部110,從而可實現高架電纜的低下垂特性。同時,可使由抗拉強度相對低且伸長率為15%或更高的鋁材料所形成的防腐蝕層120上所施加的應力最小化,因此當高架電纜被捲線筒、滾筒或滑輪纏繞而製造或安裝時,可抑制中心張力構件100損壞。
本申請的發明人已經經由實驗確認,核心部110和防腐蝕層120因微小間隙130而可分別獨立運作所產生的效果會根據微小間隙130的總截面積而會有很大的變化,並且該效果所需的微小間隙130的總截面積會根據核心部110的直徑而變化。
特別地,根據核心部110的直徑和微小間隙130的總截面積,進行分析核心部110的直徑、微小間隙130的總截面積以及核心部110和防腐蝕層120的運作狀態之間的關係,在製造或安裝中心張力構件或高架電纜時,導出由以下方程式1定義的參數X可預測核心部110和防腐蝕層120因施加至中心張力構件100的力而產生的行為,且參數X的範圍被限制在0.1至0.8,從而完成本發明。
詳細地,參數X包含核心部110的平均直徑和核心部110的橫截面積作為主要變量,核心部110的平均直徑和核心部110的橫截面積與由核心部110施加到防腐蝕層120的內表面的正常負載有密切相關。參數X進一步包含微小間隙130的總截面積作為主要變量,其極大地影響了核心部110與防腐蝕層120在中心張力構件100的長度方向上的接觸。參數X還包含考慮到核心部110的外表面或防腐蝕層120的內表面的圓形度、圓柱度或表面粗糙度的校正因子α和β。
[方程式 1]:X=(Dcore
/1.23)α
×(Agap
/Acore
)β
在上述方程式1中,α可為0.9,β可為0.86,Dcore
表示核心部110在中心張力構件100的橫截面上的平均直徑,Agap
表示中心張力構件100的橫截面上的微小間隙130的總截面積,Acore
表示橫截面上的核心部110的橫截面積。
參數X是捨入到小數點後兩位的值。可使用能夠測量面積的裝置、或者可使用核心部110的平均直徑Dcore
和防腐蝕層120的內徑,來計算微小間隙130的總截面積Agap
和核心部110的橫截面積Acore
。並可四捨五入到小數點後四位。當使用防腐蝕層120的內徑計算時,π可定為3.14。
詳細地,橫截面積Agap
可是防腐蝕層120的中空部的橫截面積與核心部110的橫截面積之間的差值。防腐蝕層120的中空部的橫截面積可是以管形式製造的防腐蝕層120的中空部的橫截面積。核心部110可集中在防腐蝕層120的中空部的一側,並且在核心部110的表面及/或防腐蝕層120的內表面上可存在細微的突起或凹陷的結構。因此,微小間隙130的程度可更精確地由橫截面積Agap
表示,而不是以微小間隙130的厚度表示。
於此,當參數X小於0.1時,核心部110與防腐蝕層120之間的微小間隙130的總截面積不足。因此,核心部110和防腐蝕層120可能會一起作動。因此,當高架電纜被捲線筒、滾筒或滑輪纏繞以製造或安裝時,可能無法實現高架電纜的低下垂特性,且可能會損壞防腐蝕層120。當參數X大於0.8時,中心張力構件100的外徑增加不足,且中心張力構件100在結構上也不穩定。
例如,中心張力構件100的橫截面上的核心部110可具有約5至11mm的直徑,防腐蝕層120的中空部可具有約15至103 mm2
的橫截面積,且微小間隙130的總截面積可約為0.15至7.1mm2
。
在本發明的一個實施例中,防腐蝕層120可由鋁或鋁合金所構成。例如,防腐蝕層120可由一鋁合金所構成,該鋁合金包含0.01至1.0重量百分比的鐵(Fe)、0.01至1.0重量百分比的矽(Si)、0.01至2重量百分比的錳(Mn)、0.01至0.5重量百分比的鋅(Zn)以及包含0.01至0.5重量百分比的選自銅(Cu)、鎂(Mg)、鈦(Ti)和釩(V)組成的群組中的至少一種合金元素、以及包含含有鋁(Al)和不可避免的雜質的剩餘部分。
具體地,可調節防腐蝕層120中例如鋁或鋁合金的金屬材料,使得①:位於直徑100μm的圓內的沉澱物中的面積為2.0mm2
以上的沉澱物的個數為1個以下;或使得②:位於直徑100μm的圓內的沉澱物中的面積為2.0mm2
以上的沉澱物的數量在2至15的範圍內,且具有2.0mm2
或更大的面積的該些沉澱物中的一沉澱物與距離該沉澱物100μm或更小的距離並且具有2.0mm2
或更大的面積的其他沉澱物之間的距離的平均值在20至60mm的範圍內。因此,可抑制在使用高架電纜的環境中,由於連續振動而在高架電纜處可能發生的疲勞裂紋;並且可抑制由於防腐蝕層120和核心部110之間的微小間隙而引起疲勞裂紋在高架電纜的發生。當電解液通過防腐蝕層120處的疲勞裂紋滲透到核心部110和防腐蝕層120之間的微小間隙時,不僅在防腐蝕層120處會產生電化學腐蝕,在導體200的一部分也會有電化學腐蝕,且高架電纜可能會斷裂。
於此,沉澱物的數量和沉澱物之間的距離的平均值可是在與特定橫截面相距一定距離的十個橫截面處測量的值的平均值。當位於直徑為100μm的圓中的沉澱物中面積為2.0mm2
或更大的沉澱物的數目為1或更少時,即,當沒有沉澱物的面積為2.0mm2
或更大時、或當沉澱物之間的距離足夠時,且因此在直徑為100μm的圓中僅存在一個沉澱物時,可抑制在該沉澱物處發生的裂紋和在與該沉澱物相鄰的其他沉澱物處發生的裂紋相互連接。當位於直徑100μm的圓內的沉澱物中的面積為2.0mm2
以上的沉澱物的數量大於15個、或者當沉澱物之間的距離的平均值小於20μm且具有2.0mm2
或更大的面積的沉澱物彼此緊密地分佈時,在沉澱物的每一處產生的裂紋和在沉澱物附近的其他沉澱物處發生的裂紋可彼此連接,可導致疲勞裂紋的總數急劇增加。當沉澱物之間的距離的平均值大於60μm時,防腐蝕層120的降伏強度可能降低,即使只對高架電纜或中心張力構件100施加低的彎曲力,防腐蝕層120處可能還是會發生極端程度的塑性變形。因此,參數X可能會發生很大的變化。因此,使用微小間隙可能無法獲得實現彎曲特性或改善可撓性的效果。
在本發明的另一個實施例中,防腐蝕層120可由高耐腐蝕鋁合金所形成。因此,防止了由於如雨水的電解液經由高架電纜的導體之間的間隙滲入中心張力構件100而導致的防腐蝕層120的腐蝕。此外,可防止導線20由於導線20與核心部110之間的電化學腐蝕而被腐蝕,電化學腐蝕是由於電解質通過防腐蝕層120的損失部分通過腐蝕反應滲入核心部110而引起的。
用於形成防腐蝕層120的一類高耐蝕鋁合金並沒有受限,只要提供了晶粒細化,(下面將對晶粒細化進行描述),沉澱物的大小和分佈可精確控制。例如,高耐蝕性鋁合金可包含鐵(Fe)、矽(Si)、錳(Mn)和銅(Cu),另外包含合金元素如鎂(Mg)、鈦(Ti)、釩(V)、鍶(Sr)、鉻(Cr)或釔(Y),並且包含含有鋁(Al)和不可避免的雜質的剩餘部分。
在本發明的一個實施方式中,用於形成防腐蝕層120的高耐蝕鋁合金可包含例如0.01至1.0重量百分比的鐵(Fe)、0.01至1.0重量百分比的矽(Si)、0.01至2重量百分比的錳(Mn)、0.01至0.5重量百分比的銅(Cu),和包含0.01至1重量百分比的選自鎂(Mg)、鈦(Ti)、釩(V)、鍶(Sr)、鉻(Cr)、釔(Y)等組成的群組中的至少一種合金元素、以及包含含有鋁(Al)和不可避免的雜質的一剩餘部分。
優選地,防腐蝕層120可由一高耐腐蝕性鋁合金所形成,該高耐腐蝕性鋁合金包含0.05至0.5重量百分比的鐵(Fe)、0.01至0.2重量百分比的矽(Si)、0.6至1.2重量百分比的錳(Mn)、和0.15至0.45重量百分比的銅(Cu)、和包含0.01至0.1重量百分比的選自鈦(Ti)、鍶(Sr)、鉻(Cr)、釔(Y)等組成的群組中的至少一種合金元素、以及包含含有鋁(Al)和不可避免的雜質的一剩餘部分。
更優選地,防腐蝕層120可由一高耐腐蝕性鋁合金形成,該高耐腐蝕性鋁合金包含0.05至0.5重量百分比的鐵(Fe)、0.01至0.2重量百分比的矽(Si)、0.6至1.2重量百分比的錳(Mn)和0.15至0.45重量百分比的銅(Cu)、還包含0.01至0.1重量百分比的鈦(Ti)、以及包含含有鋁(Al)和不可避免的雜質的剩餘部分。
上述合金元素中的鐵(Fe)可呈現為基體中的Al-Fe金屬間化合物。當錳(Mn)、矽(Si)、銅(Cu)等合金元素共存時,鐵(Fe)可作為如鋁錳鐵(Al-Mn-Fe)、鋁錳鐵矽(Al-Mn-Fe-Si)或鋁鐵銅(Al-Fe-Cu)的金屬間化合物。
大部分的鋁鐵(Al-Fe)基金屬間化合物可在對防腐蝕層120進行熱處理時沉澱,且可抑制晶粒的生長,即通過晶粒細化來提高防腐蝕層120的強度。
鐵(Fe)的含量優選地可為0.05至0.5重量百分比,且更優選地為0.15至0.35重量百分比。於此,當鐵(Fe)的含量小於0.05重量百分比時,改善晶粒細化和機械強度的效果較低。當鐵(Fe)的含量大於0.5重量百分比時,金屬間化合物會粗化,且鋁合金的耐腐蝕性會大幅降低。
合金元素中的矽(Si)可用於與鋁(Al)、鐵(Fe)、錳(Mn)等形成金屬間化合物,在執行擠出製程期間形成用於細化各種再結晶結構,以形成防腐蝕層120。因此,可提高鋁合金擠出溫度下的變形抗力,從而可改善鋁合金的擠製性(extrudability)。
矽(Si)的含量可優選地為0.01至0.2重量百分比。於此,當矽(Si)的含量小於0.01重量百分比時,熔融的錳(Mn)等的量可能會減少,因此由鋁合金形成的鋁錠的經濟可行性也可能大幅降低。相反,當矽(Si)的含量大於0.2重量百分比時,鋁合金的耐腐蝕性和擠製性可能會大幅降低。
合金元素中的錳(Mn)是有助於改善鋁合金的耐腐蝕性的合金元素,可以細鋁基鋁錳(Al6
Mn)金屬間化合物的形式分佈,且可增加鋁的腐蝕電位並在一定程度上正向地影響強度的提高。
錳(Mn)的含量可優選地為0.6至1.2重量百分比。於此,當錳(Mn)的含量小於0.6重量百分比時,鋁合金的耐腐蝕性的改善可能不足。相反,當錳(Mn)的含量大於1.2重量百分比時,鋁合金的耐腐蝕性的改善程度不會大幅增加,且鋁合金的擠出生產率可能會急劇下降。
合金元素中的銅(Cu)是固溶(solid-melted)於鋁(Al)中的合金元素,並增加了鋁合金的腐蝕電位,類似於錳(Mn),可提高鋁合金的耐蝕性,並且可與鐵(Fe)一起作為金屬間化合物呈現以通過晶粒細化來提高鋁合金的機械強度。
銅(Cu)的含量可優選地為0.15至0.45重量百分比。在此,當銅(Cu)的含量小於0.15重量百分比時,鋁合金的耐腐蝕性可能不足。相反,當銅(Cu)的含量大於0.45重量百分比時,金屬間化合物會粗化,且擠製性和耐腐蝕性會大幅降低。
合金元素中的鈦(Ti)具有1800℃的熔點,比鐵(Fe)的熔點(1540℃)以及銅(Cu)的熔點(1084.5℃)等其他合金元素高,因此可以二硼化鋁鈦(AlTiB2
)棒的形式加入,且可在鋁合金中均勻呈現為如鋁-鋁鈦-鈦硼(Al-Al3
Ti-TiB2
)的鋁鈦(Al-Ti3
)金屬間化合物的細沉澱物。
因此,鋁鈦(Al-Ti)金屬間化合物可額外縮短沉澱物之間的距離,由此可確定鋁合金晶粒的尺寸,並因此可通過晶粒的細化額外地改善鋁合金的機械強度。藉由沉澱物之間距離的縮減,可將晶粒的平均直徑控制在約10至40mm。
在添加了鈦(Ti)的鋁合金中,晶粒可通過如上所述鋁鈦(Al-Ti)沉澱物精製。因此,其強度下降的程度遠低於非鈦(Ti)添加的鋁合金,即使當在較高溫度或較長時間下進行熱處理以提高鋁合金的伸長率時也是如此。因此,添加鈦(Ti)的鋁合金的伸長率可遠高於未添加鈦(Ti)的鋁合金的伸長率,且未添加鈦(Ti)的鋁合金具有與添加了鈦(Ti)的鋁合金相同的強度。如上所述具有提高的伸長率的防腐蝕層120可在向中心張力構件100施加彎曲應力時允許核心部110和防腐蝕層120因微小間隙130而分開作動(behave separately)。另外,當在防腐蝕層120的製造期間執行直徑減小製程時、或當高架電纜被纏繞於有線軸,滾筒或滑輪以製造或安裝時,可增加由施加到中心張力構件100的彎曲力引起的應力腐蝕的抵抗力。
鈦(Ti)的含量可優選地為0.01至0.3重量百分比,且更優選地為0.01至0.1重量百分比。於此,如果鈦(Ti)的含量不足0.01重量百分比,晶粒細化效果和根據晶粒細化效果提高鋁合金機械強度的程度是不夠的。相反,當鈦(Ti)的含量大於0.3重量百分比時,金屬間化合物可能會粗化,因此鋁合金的擠製性可能會大幅降低。鈦(Ti)可替換為鍶(Sr)、鉻(Cr)、鋯(Zr)、釔(Y)等或與其一起添加。
可控制防腐蝕層120的金屬材料如鋁或鋁合金,使得其晶粒的平均直徑可約為70μm或更小。因此,即使當以具有高機械強度和耐腐蝕性的細管形式製造時,防腐蝕層120也可具有高機械強度,且特別的是,具有2.5mm或更小的厚度,且根據ASTM G85標準,可在海水醋酸試驗(Sea Water Acetic Acid Test,SWAAT)中達到1000小時以上的高耐腐蝕性。
或者,防腐蝕層120的鋁或鋁合金等金屬材料可包含鋁鐵(Al-Fe)金屬間化合物形式的沉澱物、鋁銅(Al-Cu)金屬間化合物、鋁鐵錳(Al-Fe-Mn)金屬間化合物、鋁鈦(Al-Ti)金屬間化合物、鋁鍶(Al-Sr)金屬間化合物、鋁鉻(Al-Cr)金屬間化合物或鋁釔(Al-Y)金屬間化合物。通過將位於直徑100μm的圓內之沉澱物中面積為2.0mm2
以上的沉澱物的數量控制為40個或更少數量以下,可顯著地提高防腐蝕層120的耐腐蝕性,較優選地是將數量控制在24或更少以下。並且,控制沉澱物之間的距離的平均值,該平均距離是在具有2.0mm2
或更大面積的沉澱物中的特定沉澱物與具有2.0mm2
或更大面積且與該特定沉澱物相距10至40 mm、較佳為21至40微米(mm)10個其他沉澱物之間的距離的平均值。
當電解質通過防腐蝕層120上的疲勞裂紋滲透到核心部110和防腐蝕層120之間的微小間隙130時,不僅在防腐蝕層120上,在導體200的一部分上也發生電化學腐蝕,而高架電纜可能會斷裂。
於此,沉澱物的數量和沉澱物之間的距離的平均值可是在與特定橫截面相距一定距離的十個橫截面上測量的值的平均值。當位於直徑100μm的圓中具有2.0mm2
以上面積的沉澱物的數量大於40、或當沉澱物之間的距離的平均值小於10μm且因此具有2.0mm2
或更大面積的沉澱物彼此相鄰分佈時,耐腐蝕性可能會降低。
尤其是當沉澱物的數量大於24或沉澱物之間的距離的平均值小於21μm時,防腐蝕層120因每個沉澱物的腐蝕反應而失去的部分,可能會與因其他相鄰沉澱物的腐蝕反應而損失的部分相連接,因此防腐蝕層120因腐蝕而損失的數量會急劇增加。因此,即使防腐蝕層120沒有因腐蝕而損失的部分,也會因為與防腐蝕層120的損失部分連接而損失,使得防腐蝕層120的總損失面積增加,從而顯著地降低防腐蝕層120的耐腐蝕性。
當沉澱物之間的距離的平均值是40μm或更大時,防腐蝕層120的降伏強度可能會降低,因此即使施加較低的彎曲力到高架電纜或中心張力構件100,在防腐蝕層120處仍可能會發生過度的塑性變形,因而參數X可能會發生很大的變化。因此,可能無法實現使用微小間隙130改善彎曲特性和可撓性的效果。
在防腐蝕層120和核心部110之間,中間防腐蝕層(未示出)可額外地形成為大約50μm或更小的厚度。中間防腐蝕層可能由於核心部110和防腐蝕層120之間的接觸而導致防腐蝕層120的雙金屬腐蝕,即電化學腐蝕,並且中間防腐蝕層可由例如具有比防腐蝕層120的金屬材料的電離傾向更高的離子化傾向的鋅(Zn)或鎂(Mg)等金屬材料形成,且因此可作為電流陽極或包含金屬材料的聚合物複合材料。
圖3是根據本發明實施例的具有圖2的中心張力構件的高架電纜的示意性橫截面圖。
如圖3所示,根據本發明實施例的高架電纜1000可通過將導體200設置在中心張力構件100周圍而製成,其中導體200是透過將鋁合金線或鋁線結合在一起而製成。
鋁線可由1000系列的鋁所製成,例如1050、1070、1100或1200系列的鋁,且在其上進行熱處理之前可具有約15至25 kgf/mm2
的抗拉強度和小於約5%的伸長率,且在其上進行熱處理之後可具有小於約9 kgf/mm2
的抗拉強度和約20%或更大的伸長率。
鋁線可具有梯形橫截面,因此導體的空間因素(space factor)遠高於習知高架電纜具有圓形橫截面的鋁導線形成的導體的空間因素,從而最大化高架電纜的功率傳輸速率和效率。例如,包含具有圓形橫截面的鋁線的習知導體的空間因素可大約是75%,而包含具有梯形橫截面的鋁線的導體的空間因素可約為95%或更大。
具有梯形截面的鋁線可藉由使用梯形模具進行適形擠壓或拉絲加工而成。當通過一致的擠出(conform extrusion)以形成鋁線時,鋁線在擠出過程中自然熱處理,因此不需要額外熱處理。然而,當通過拉絲製程形成時,可在隨後的製程中對鋁線另外進行熱處理。
在一致的擠出過程中或在拉絲過程之後對鋁線進行熱處理,可在一致的擠出或拉絲過程中鋁線扭曲時,消除形成在鋁結構中並中斷電子的流動的應力集中的區域。藉此,可提高鋁線的導電率,從而可提高高架電纜的功率傳輸率和效率。
根據高架電纜的標準可適當地確定鋁線的截面積和數量。例如,鋁線可各自具有3.14至50.24 mm2
的橫截面。當具有梯形橫截面的鋁線被換成與梯形橫截面之鋁線具有相同面積的圓形橫截面的鋁線時,具有圓形橫截面的鋁線的橫截面的直徑可是2至8mm。
鋁線的數量可是例如12至40個。優選地,鋁線可具有包含八根內鋁線和十二根外鋁線的多層結構。
如上所述,可對鋁線進行熱處理以改善導電性。然而,鋁線在熱處理時可能會被軟氮化(soft nitrided),因此其表面很可能會被劃傷。因此,在製造、交付或安裝高架電纜期間,鋁線的表面上可能會因外部壓力或衝擊產生許多劃痕。也因此,高架電纜會因為在操作期間發生的電暈放電而產生高頻噪音。
因此,可在鋁線的表面上形成表面硬度增強層以防止鋁線的表面被劃傷。優選地,表面硬度增強層可具有5μm或更大的厚度,且優選地,可具有大於10μm且等於或小於50μm的厚度。當表面硬度增強層的厚度小於5μm時,不能充分提高鋁線的表面硬度,因此在製造、交付或安裝高架電纜期間,鋁線表面可能會因外部壓力或衝擊而產生許多划痕。當表面硬度增強層的厚度大於50μm時,表面硬度增強層可能會在高架電纜彎曲例如當高架電纜被捲線筒纏繞時,產生局部損壞或破裂。
此外,藉由在鋁線的表面上形成表面硬度增強層可額外地提高高架電纜的抗拉強度,進而進一步地抑制高架電纜下垂。
表面硬度增強層可形成在高架電纜的多根鋁線的所有表面上,優選地是形成在所述多根鋁線中最外面的鋁線的所有表面上,且更優選地是形成在高架電纜中最外側鋁線的表面形成的外表面上。
只要能夠改善鋁線表面的硬度並且可因此抑制劃痕的產生,表面硬度增強層的類型沒有特別限制。例如,表面硬度增強層可包含通過陽極氧化形成的氧化鋁膜,鍍層例如是鎳(Ni)或錫(Sn)鍍層等。
具體而言,陽極氧化鋁線的表面的方法可包含多個操作,例如,清洗以從鋁線表面除去如油和脂肪等有機污染物、用清水沖洗清洗鋁線表面、使用氫氧化鈉等進行蝕刻以從鋁線的表面去除氧化鋁、在進行蝕刻之後除去汙漬(desmutting),以溶解並去除殘留在鋁線表面上的合金元素、用清水再次清洗鋁線表面、施加20至40V以進行陽極氧化以在鋁線的表面上形成緻密且穩定的氧化鋁膜、用清水再次清洗(rinsing)鋁線表面、在常溫下乾燥以風乾這些鋁線的表面等。
當表面硬度增強層包含通過陽極氧化形成的氧化鋁膜時,由於氧化鋁膜的高絕緣性,使得鋁線之間的絕緣效果可降低功耗,且由於氧化鋁膜的高輻射能力,使得在向空中傳輸電力期間產生的焦耳熱可快速消散來增加電流容量。
或者,表面硬度增強層可另外用如氟樹脂(fluororesin)等聚合物樹脂來塗覆。聚合物樹脂可對氧化鋁膜提供超防水效果,從而可防止大氣中的灰塵或污染物被吸附到高架電纜的表面上、或防止積雪堆積、或防止在高架電纜表面結冰。
或者,表面硬度增強層可包含通過陽極氧化形成的氧化鋁膜以及如鎳(Ni)或錫(Sn)鍍膜的鍍層。當表面硬度增強層包含氧化鋁膜和鍍膜時,可形成氧化鋁膜,然後可在該氧化鋁膜上形成鍍膜。氧化鋁膜和鍍膜的厚度比可約為3:1或5:1。
當氧化鋁膜和鍍膜的厚度比為3:1或5:1時,由於氧化鋁膜相對厚且能夠實現提高表面硬度的高效果,因此可充分改善鋁線表面的硬度,並且藉由使用鍍膜設置在外側,可在高架電纜被彎曲時,例如當高架電纜被捲線筒纏繞時,有效地抑制表面硬度增強層的局部破裂或損壞,而不太會產生破裂或損壞。
圖5(a)和(b)示意性地繪示了根據本發明的實施例的高架輸出系統安裝在彼此間隔開的多個纜線塔處的示例。
詳細地說,如圖5(a)所示,根據本發明的實施例的高架輸電系統可包含高架電纜1000、及設置在高架電纜1000的兩端的多個密封夾具2100,密封夾具2100可抑制電解質等通過高架電纜1000的兩端滲入高架電纜1000。
如圖5(b)所示,根據本發明的另一實施例的高架輸電系統可包含根據本發明的高架電纜1000、及設置在高架電纜1000的兩端的多個密封夾具2100和密封夾具2200,密封夾具2100和密封夾具2200可抑制電解質等通過高架電纜1000的兩端滲入高架電纜1000。在多個密封夾具2100和密封夾具2200中形成於高架電纜1000一端的密封夾具2100是固定在纜線塔上。形成在高架電纜1000的另一端的密封夾具2200則是安裝在纜線塔之間,以抑制電解質等滲透到高架電纜1000中,且可機械和電性連接一對高架電纜1000的末端。
於此,在高架輸電系統中,高架電纜1000的兩端可通過多個密封夾具2100固定在纜線塔上,且可另外由位於高架電纜1000的兩端之間(大約中點處的纜線塔上的懸掛線夾(未示出)支撐。固定在一個纜線塔上的兩個高架輸電系統的末端可通過跳線3000連接以傳導電流。
圖6是根據本發明實施例中圖5(a)和(b)中用於密封高架電纜的兩端的密封夾具2100的示意圖。圖7是圖6的密封夾具2100的示意性橫截面圖。
如圖6所示,密封夾具2100用以固定在纜線塔上以將高架電纜安裝在纜線塔上,且可包含內夾件2110和外夾件2120。
於此,如圖7所示,通過移除高架電纜1000的一端處的導體200的一部分而暴露的中心張力構件100的一部分被插入到內夾件2110的中空部2111中,使得內夾件2110的至少一部分被壓縮。因此,中心張力構件100藉由內夾件2110的保持,物理上地被固定,且內夾件2110固定在纜線塔上。具體地,高架電纜1000的導體200的被移除的部分的長度,可大於插入到內夾件2110的中空部2111中暴露的中心張力構件100的一部分的長度,且可例如為10mm以上,優選地為25至40mm的範圍內。
其中固定有中心張力構件100的內夾件2110被插入到外夾件2120的中空部2121中,因此外夾件2120的內圓周表面的全部或一部分、沒有插入中心張力構件100的內夾件2110的一部分的外表面、內夾件2110上與高架電纜1000的導體200的外表面接觸的部分都會被壓縮。據此,內夾件2110和導體200可通過外夾件2120的保持而被固定。因此,高架電纜1000可被多個密封夾具2100物理地固定並被電性連接。
用於固定中心張力構件100的內夾件2110固定在纜線塔上。用於固定高架電纜1000的導體200的外夾件2120未固定在纜線塔上,而是被壓縮且固定在內夾件2110的外表面上。因此,高架電纜1000的所有重量基本上是由內夾件2110來支撐,且由於高架電纜1000的重量而施加於內夾件2110的張力比施加至外夾件2120的張力更高。因此,內夾件2110優選地由抗拉強度大於外夾件2120的材料例如鋼,特別是鍛鋼(forget steel)等材料製成。
外夾件2120電性連接到高架電纜1000的導體200,當高架輸電系統在運作時,電流被傳導到外夾件2120,且通過跨接線將電流傳送到與其相鄰的外夾件。因此,外夾件2120應當具有高導電性,且可由例如鋁(優選地為與高架電纜1000的導體200相同的金屬)所製成。
此外,內夾件2110可另外包含由具有比中心張力構件100的外夾件2120和防腐蝕層120更低的自然電位(self-potential)的材料形成的塗(電鍍)層,從而可防止外夾件2120與內夾件2110之間或內夾件2110與防腐蝕層120之間發生電化學腐蝕。該塗(電鍍)層可包含合金化熱鍍鋅層(galvannealed layer)。
密封材料入口2122可形成在外夾件2120的非壓縮部處以與中空部2121連通。將高架電纜1000物理性地固定在密封夾具2100中後,可從密封材料入口2122注入密封材料,以填充外夾件2120的中空部2121與高架電纜1000之間的空隙,特別是導體200與內夾件2110之間的空隙,從而抑制電解質等從高架電纜1000的一端滲入。因此,可抑制高架電纜1000的導體200的電化學腐蝕(galvanic corrosion)。
具體而言,只要密封材料具有水密性和氣密性等,密封材料的類型沒有特別限制。例如,密封材料可包含矽密封材料。內夾件2110還可包含在其一端部插入外夾件2120的中空部2121中的密封環(sealing ring)2112、及一個或多個緊固槽(fastening groove)2123,緊固槽2123用以在內夾件2110被固定在纜線塔上之後緊固螺釘以連接跳線。
特別地,外夾件2120的壓縮部可阻止電解質通過內夾件2110和外夾件2120之間的間隙滲透,且內夾件2110的壓縮部可阻止電解質通過中心張力構件100和內夾件2110之間的間隙滲入。此外,外夾件2120的壓縮部和內夾件2110的壓縮部優選地位於彼此不重疊的位置,以防止由於外夾件2120的壓縮部與內夾件2110的壓縮部的重疊而導致核心部110被過度壓縮和損壞。
通過將高架電纜1000與密封夾具2100緊固來建構高架輸電系統的方法可包含以下將描述的操作(a)至(e)。
(a)在固定有密封夾具2100的高架電纜1000的一端去除導體200的一部分;(b)將部分移除的導體200的高架電纜1000的一端插入密封夾具2100的外夾件2120的中空部2121中以穿過中空部2121;(c)將暴露在高架電纜1000一端的中心張力構件100插入密封夾具2100的內夾件2110的中空部2111,並壓縮內夾件2110的中空部2111;(d)從外夾件2120的密封材料入口2122注入密封材料;(e)將內夾件2110插入外夾件2120的中空部2121中,並壓縮外夾件2120的全部或部分的內圓周表面、沒有插入中心張力構件100的內夾件2110的一部分的外表面、以及內夾件2110上與高架電纜1000的導體200的外表面接觸的部分。
在操作(a)中導體200被移除的部分的長度,可大於在操作(c)中插入到內夾件2110的中空部2111中露出的中心張力構件100的一部分的長度,且可例如為10mm以上,優選地為在25至40mm的範圍內。當在操作(d)中注入密封材料時,密封材料優選地被注入直到注入的密封材料從外夾件2120的兩端排出。
圖8是根據本發明的另一個實施例的圖5(b)的多個密封夾具2200的示意性橫截面圖。
密封夾具2200用以在高架電纜在電纜塔完成展開後直接連接高架電纜,並可用以在事故發生時修理彼此斷開連接的高架電纜。如圖8所示,多個密封夾具2200可包含由鍛鋼所製成的內夾件2210和外夾件2220。
於此,將一對高架電纜1000的導體200部分移除後而露出的中心張力構件100插入內夾件2210之後,內夾件2210可被壓縮。因此,該對高架電纜1000可經由內夾件2210的保持而被物理地固定。在其中固定有高架電纜1000的內夾件2210插入外夾件2220的中空部2221之後,外夾件2220可被壓縮,因此高架電纜1000可經由被多個密封夾具2200保持而物理地固定和電性連接。
保持一對相應高架電纜1000的中心張力構件100的末端的內夾件2210被安裝纜線塔之間而懸掛在半空中,且保持高架電纜1000的導體200的外夾件2220被壓縮並固定在內夾件2210的外表面上而不固定在其中一個纜線塔上。因此,高架電纜1000的重量施加至內夾件2210的張力比施加至外夾件2220的張力更高。據此,內夾件2210優選地是由比外夾件2220的抗拉強度高的材料例如鋼材,特別是鍛鋼(forced steel)所製成。
外夾件2220電性連接到高架電纜1000的導體200,因此當高架輸電系統運行時,電流被導通。因此,外夾件2220可由具有高導電率的材料(例如鋁)所製成,且優選的為與高架電纜1000的導體200相同的金屬材料所製成。
內夾件2210可另外包含由比中心張力構件100的外夾件2220和防腐蝕層120的材料的自然電位低的材料所形成的一塗(電鍍)層,從而可防止外夾件2220和內夾件2210之間或內夾件2210和防腐蝕層120之間的電化學腐蝕。塗(電鍍)層可包含合金化熱鍍鋅層。
於此,當外夾件2220被壓縮時,外夾件2220的中空部2221的內表面與內夾件2210的外表面接觸的全部或一部分可不被壓縮。外夾件2220的中空部2221與高架電纜1000之間的空間可經由設置在外夾件2220的非壓縮部處的密封材料入口2222注入密封材料來填充密封材料。因此,可抑制電解質等通過高架電纜1000的一端滲入高架電纜1000,由此可抑制高架電纜1000的導體200的電化學腐蝕。
特別地,外夾件2220的壓縮部可阻止電解質通過內夾件2210和外夾件2220之間的間隙滲透,並且內夾件2210的壓縮部可阻止電解質通過中心張力構件100和內夾件2210之間的間隙滲入。此外,外夾件2220的壓縮部和內夾件2210的壓縮部最好位於不相互重疊的位置,以防止由於外夾件2220的壓縮部與內夾件2210的壓縮部的重疊,而導致核心部110被過度壓縮和損壞。
通過將高架電纜1000與多個密封夾具2200緊固來建構高架輸電系統的方法可包含將在下面描述的操作(a)至(e)。
(a)從固定有密封夾具2200的高架電纜1000的一端移除導體200的一部分;(b)將導體200被部分移除的高架電纜1000的一端插入密封夾具2200的外夾件2220的中空部2221中以穿過中空部2221;(c)將暴露在高架電纜1000一端的中心張力構件100插入密封夾具2200的內夾件2210的中空部2211,並壓縮內夾件2210的中空部2211;(d)經由外夾件2220的密封材料入口2222注入密封材料;(e)將內夾件2210插入外夾件2220的中空部2221中,以壓縮除了外夾件2220的中空部2221的內表面與內夾件2210的外表面彼此接觸的全部或一部分之外的部分。
[實施例]
1. 準備實施例
製造如下表1所示的中心張力構件樣品(長度:60mm)。
表1
2. 物理特性評估
(1)核心部和防腐蝕層的行為評估(特性評估)
根據本發明的實施例和比較例,通過除去10mm的防腐蝕層,將防腐蝕層僅安裝在作為拉伸試驗機的Zig上,並通過用直徑小於核心部的直徑的圓形物體向下施加力於防腐蝕層上,測量在核心部從鋁管移動10mm期間所施加的最大載荷,以評估每個中心張力構件樣品的核心部和防腐蝕層的行為(或特性),即核心部和防腐蝕層是否根據核心部和防腐蝕層之間的微小間隙的程度而分開作動。
(2)可撓性(flexibility)評估
根據本發明的實施例和比較例,在具有足夠長度的10個中心張力構件樣品中,當以其核心部的直徑的85倍的曲率半徑彎曲時,記錄損壞的一些中心張力構件。
評估物理特性的結果如下表2所示。
表 2
如上面的表2所示,根據本發明實施例1至15中的每個中心張力構件,由上述方法1定義的參數X在0.1至0.8的範圍內。因此,揭示了核心部和防腐蝕層可藉由與彎曲應力等效並在製造中心張力構件或包含中心張力構件的高架電纜的期間或之後施加的作用力分開作動。因此,確定中心張力構件具有高度的可撓性。
相反地,根據比較例1、4和7的每個中心張力構件的參數X小於0.1。由此可知,核心部和防腐蝕層一起作動,使得彎曲時會損傷防腐蝕層。根據比較例2、3、5、6、7和8的每個中心張力構件的參數X大於0.8。由此可見,雖然核心部和防腐蝕層分開作動,但核心部與防腐蝕層之間的微小間隙的程度過大,因此在製造或灌注中心張力構件或包含其的高架電纜期間,核心部和防腐蝕層容易彼此分離,而不必要地增加了整個中心張力構件的外徑。
(3)抗裂性(crack resistance)評估
根據本發明實施例的高架電纜樣品和比較例,是通過將鋁導體設置在具有在0.1至0.8範圍內的參數X所製造,並具有由鋁合金形成的防腐蝕層的中心張力構件,鋁合金包含0.01至1.0重量百分比的鐵(Fe)、0.01至1.0重量百分比的矽(Si)、0.01至2重量百分比的錳(Mn)和0.01至0.5重量百分比的鋅(Zn),還包含0.01 至0.5重量百分比的選自銅(Cu)、鎂(Mg)、鈦(Ti)和釩(V)所組成的群組中的至少一種合金元素,並且包含含有鋁(Al)和不可避免的雜質的剩餘部分,且其中沉澱物的數量(在直徑為100μm的圓中在沉澱物中具有2.0mm2
或更大的面積的沉澱物的數目)和沉澱物的分佈(沉澱物之間的距離的平均值)如下圖4和表3所示進行控制。在每個高架電纜樣品的中點處,以長度方向在每個高架電纜樣品的兩端被固定的狀態下安裝懸掛線夾,將額定拉伸強度(rated tensile strength ,RTS)為25%的負載施加到懸掛線夾,使得高架電纜樣品不彎曲,在約29.5Hz的振盪頻率和約9.38mm的振幅的條件下施加一億次振動,去除導體,然後評估中心張力構件是否出現裂紋。
(4)耐腐蝕性評估
根據ASTM G85標準,對防腐蝕層進行SWAAT耐腐蝕性評估,防腐蝕層具有在0.1至0.8的範圍內的參數X,並由鋁合金所製成,所述鋁合金包含0.01至1.0重量百分比的鐵(Fe)、0.01至1.0重量百分比的矽(Si)、0.01至2重量百分比的錳(Mn)和0.01至0.5重量百分比的銅(Cu),還含有0.01至1重量百分比的選自鎂(Mg)、鈦(Ti)、釩(V)、鍶(Sr)、鉻(Cr)和釔(Y)所組成的群組中的至少一種合金元素,且包含含有鋁(Al)和不可避免的雜質的剩餘部分,且其中沉澱物的數量(在直徑為100μm的圓中位於沉澱物中具有2.0mm2
以上面積的沉澱物的數量)和沉澱物的分佈(沉澱物之間的距離的平均值)如下表4所示進行控制。
具體而言,通過向其中加入冰醋酸,將4.2重量百分比的氯化鈉(NaCl)溶液控制為具有2.8至3.0的pH,並在49℃和0.07MPa下,以1至2㎖/hr的噴嘴噴霧速度將該溶液噴霧到防腐蝕層上,同時測量每個防腐蝕層能夠承受腐蝕的最大時間。測量最大時間的結果如下表4所示。
(5)降伏強度(yield strength)評估
根據ASTM E8標準,使用樣品來評估降伏強度,其中樣品的沉澱物的數量和分佈被控制為與為了評估耐腐蝕性而製造的中心張力構件的防腐蝕層相同。評估降伏強度的結果如下表3和4所示。
如上面的表3所示,振動測試的結果顯示在比較例10(其中防腐蝕層的每單位面積沉澱物之間的距離的平均值為20μm或更大,或沉澱物的數量大於15),和比較例11(其中沉澱物的數量為15或更少,但沉澱物之間的距離的平均值小於20μm,因此沉澱物彼此非常接近)中發生了裂縫。在比較例12(其中沉澱物的數量為15或更少,但沉澱物之間的距離的平均值大於60μm,但降伏強度降低)中沒有發生裂縫。與此相比,根據實施例16至19,振動試驗的結果顯示在防腐蝕層中沒有出現裂紋且降伏強度高,其中沉澱物的數量和分佈得到適當地控制。
如上表4所示,在比較例13(其中沉澱物的平均距離為40微米或更小,但沉澱物的數量大於40),和比較例14(其中沉澱物的數量為40或更少,但沉澱物之間的距離的平均值小於10μm,因此沉澱物的分佈非常接近)中,顯示耐腐蝕性小於700小時並下降的幅度很大。在比較例15(其中沉澱物的數量是合適的,但沉澱物之間的距離的平均值是40μm或更多,因此沉澱物分佈極為分散)中,顯示耐腐蝕性和降伏強度因粗化而降低。與此相反地,在實施例20至26中,沉澱物的數量被適當控制,結果表明耐腐蝕性高。特別是,實施例20至23中SWAAT耐腐蝕性為1100小時(非常高),其中防腐蝕層的單位面積的沉澱物數為24以下,沉澱物之間的距離的平均值為21微米到40微米。
在根據本發明的用於高架電纜的中心張力構件中,在核心部和防腐蝕層之間形成微小間隙,使得具有不同硬度和延展性的核心部和防腐蝕層分開作動。因此,可實現高架電纜的低下垂特性和防腐蝕層的足夠的抗彎曲性(bending resistance)。因此,當高架電纜被捲線筒、滾筒或滑輪纏繞以製造時,能夠抑制防腐蝕層被損壞。
在根據本發明的用於高架電纜的中心張力構件中,可使用覆蓋核心部的防腐蝕層來抑制由於核心部和導體之間的接觸導致的導體的雙金屬腐蝕(即電化學腐蝕)。
在根據本發明的用於高架電纜的中心張力構件中,覆蓋核心部的防腐蝕層由具有高導電性的材料例如金屬所構成,因而高架電纜的總電阻減小,從而提高了電力傳輸率。
根據本發明,在用於高架電纜的中心張力構件中,可精確地控制沉澱物在用於形成防腐蝕層的鋁管中的分佈,因此可抑制由於在使用高架電纜的環境中不斷產生振動而發生的疲勞裂紋的發生。
在根據本發明的高架輸電系統中,通過覆蓋高架電纜的中心張力構件的核心部的防腐蝕層和設置在高架電纜的兩端的多個密封夾具,可抑制電解質滲入高架電纜中。因此,可抑制由於核心部和導體之間的接觸導致的導體的雙金屬腐蝕,即電化學腐蝕。
儘管以上關於本發明的示例性實施例描述了本發明,本領域通常知識者應該理解,在不脫離本發明的技術構思和範圍的情況下,可進行各種改變和修改。因此,顯然所有修改都包含在本發明的技術範圍內,只要它們包含本發明的申請專利範圍中所要求保護的元件即可。
10‧‧‧中心張力構件11‧‧‧核心部12‧‧‧防腐蝕層20‧‧‧導線100‧‧‧中心張力構件110‧‧‧核心部120‧‧‧防腐蝕層130‧‧‧微小間隙200‧‧‧導體1000‧‧‧高架電纜2100‧‧‧密封夾具2110‧‧‧內夾件2111‧‧‧中空部2112‧‧‧密封環2120‧‧‧外夾件2121‧‧‧中空部2122‧‧‧密封材料入口2123‧‧‧緊固槽2200‧‧‧密封夾具2210‧‧‧內夾件2220‧‧‧外夾件2221‧‧‧中空部2222‧‧‧密封材料入口3000‧‧‧跳線
圖1是習知高架電纜的示意性橫截面圖。 圖2是根據本發明實施例的用於高架電纜的中心張力構件的示意性橫截面圖。 圖3是根據本發明實施例的具有圖2的中心張力構件的高架電纜的示意性橫截面圖。 圖4是顯示作為圖2之中心張力構件的防腐蝕層的鋁管的沉澱物分佈的電子顯微鏡照片。 圖5是根據本發明的實施例的高架輸出系統安裝在纜線塔上的示例圖。 圖6是圖5的高架輸電系統的多個密封夾具中的作為端部的密封夾具的視圖。 圖7是圖6的密封夾具的示意性橫截面圖。 圖8是作為圖5的高架輸電系統的多個密封夾具中作為末端部分的密封夾具的示意性橫截面圖。
100‧‧‧中心張力構件
110‧‧‧核心部
120‧‧‧防腐蝕層
130‧‧‧微小間隙
Claims (28)
- 一種中心張力構件,用於一高架電纜,包含:一核心部,包含一樹脂基體以及至少部分浸漬有該樹脂基體的多個強化纖維,該核心部在該中心張力構件的一長度方向上連續地延伸;一防腐蝕層,用以覆蓋該核心部,且由具有導電性的一金屬材料所構成;以及一微小間隙,形成在該核心部和該防腐蝕層之間,其中該中心張力構件的一特定橫截面的一參數X在0.1至0.8的範圍內,該參數X由下面的方程式1所定義:X=(Dcore/1.23)α×(Agap/Acore)β;其中α為0.9,β為0.86,Dcore表示在該中心張力構件的該特定橫截面上該核心部的一平均直徑,Agap表示該特定橫截面上該微小間隙的一總截面積,Acore表示該特定橫截面上該核心部的一橫截面積,該參數X是四捨五入到小數點後兩位的值。
- 如請求項1所述之中心張力構件,其中該防腐蝕層的該金屬材料包含多個沉澱物,其中位於一直徑為100μm的一圓形內的該些沉澱物中,面積為2.0μm2或更大的沉澱物的數量是1或更少,或面積為2.0μm2或以上的沉澱物的數量在2至15的範圍內,該些沉澱物之間的一平均距離在20至60μm的範圍內,該平均距離是具有2.0μm2或更大的面積的該些沉澱物中的一特定沉澱物與距離該特定沉澱物100μm或更小的距離且具有2.0μm2或更大的面積的其他沉澱物之間的距離的一平均值。
- 如請求項1所述之中心張力構件,其中該防腐蝕層的該金屬材料包含多個沉澱物;其中位於一直徑為100μm的一圓內,具有面積為2.0μm2以上的該些沉澱物的數量為40個或更少;以及該些沉澱物之間的一平均距離在10至40μm的範圍內,該平均距離是具有2.0μm2或更大的面積的該些沉澱物中的一特定沉澱物與較接近該特定沉澱物的另外10個沉澱物之間的距離的一平均值。
- 如請求項3所述之中心張力構件,其中該防腐蝕層的該金屬材料包含多個沉澱物;其中位於一直徑為100μm的一圓內,具有面積為2.0μm2以上的該些沉澱物的數量為24個或更少;以及該些沉澱物之間的一平均距離在21至40μm的範圍內,該平均距離是具有2.0μm2或更大的面積的該些沉澱物中的一特定沉澱物與較接近該特定沉澱物的另外10個沉澱物之間的距離的一平均值。
- 如請求項1至4任一項所述之中心張力構件,其中該核心部的一直徑在該中心張力構件的一特定橫截面上的範圍在5至11mm內;該防腐蝕層的一中空部的一橫截面積在15至103mm2的範圍內,以及該微小間隙的一總截面積在0.15至7.1mm2的範圍內。
- 如請求項1至4任一項所述之中心張力構件,其中該防腐蝕層由具有導電率為55至64%(International Annealing Copper Standard,IACS)的一金屬材料所構成。
- 如請求項6所述之中心張力構件,其中該金屬材料是鋁。
- 如請求項6所述之中心張力構件,其中該防腐蝕層的厚度為0.3至2.5mm。
- 如請求項1至4任一項所述之中心張力構件,其中該核心部的抗拉強度為200kgf/mm2或更多,該核心部的一彈性模數為110GPa或更多,該核心部的一熱膨脹係數(CTE)為2.0μm/m℃或更少。
- 如請求項9所述之中心張力構件,其中該核心部是由一熱固性樹脂基體浸漬該些強化纖維獲得的一纖維增強塑膠所構成;其中該些強化纖維的含量相對於該核心部的總重量為50至90重量百分比。
- 如請求項10所述之中心張力構件,其中該熱固性樹脂基體包含一基底樹脂、一硬化劑、一硬化加速劑、及一脫模劑,其中該基底樹脂是由選自環氧類樹脂(epoxy-based resin)、不飽和聚酯樹脂(unsaturated polyester resin)、雙馬來醯亞胺樹脂(bismaleimide resin)、及聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)的至少一種材料形成。
- 如請求項11所述之中心張力構件,其中該環氧類樹脂包含二縮水甘油醚雙酚A型環氧樹脂(diglycidyl ether bisphenol-A epoxy resin)、多官能環氧樹脂(multifunctional epoxy resin)以及二縮水甘油醚雙酚F樹脂(diglycidyl ether bisphenol-F resin)。
- 如請求項11所述之中心張力構件,其中相對於100重量份該基底樹脂,該熱固性樹脂基體包含70至150重量份酸酐基硬化劑或20至50重量份作為該硬化劑的胺基硬化劑、1至3重量份咪唑基硬化加速劑或2至4重量份作為硬化加速劑的三氟化硼乙基胺硬化加速劑、和1至5重量份的該脫模劑。
- 如請求項11所述之中心張力構件,其中各該強化纖維是直徑為3至35μm的一高強度連續纖維,且具有140kgf/mm2以上的抗拉強度以及0μm/m℃或更少的CTE。
- 如請求項14所述之中心張力構件,其中該些強化纖維包含選自由碳纖維、玻璃纖維、合成有機纖維、硼纖維、陶瓷纖維、芳族聚醯胺纖維(aramid fiber)、氧化鋁纖維、碳化矽纖維和聚苯並噁唑纖維(polybenzoxazole fiber)組成的群組中的至少其中之一者。
- 如請求項15所述之中心張力構件,其中該些強化纖維用一耦合劑(coupling agent)進行表面處理。
- 如請求項1至4任一項所述之中心張力構件,其中該防腐蝕層由鋁或鋁合金所構成。
- 如請求項1至2任一項所述之中心張力構件,其中該金屬材料包含一鋁合金,該鋁合金具有0.01至1.0重量百分比的鐵(Fe)、0.01至1.0重量百分比的矽(Si)、0.01至2重量百分比的錳(Mn)、0.01至0.5重量百分比的鋅(Zn)和包含0.01至0.5重量百分比的選自銅(Cu)、鎂(Mg)、鈦(Ti)和釩(V)中的至少一種合金元素、以及包含具有鋁(Al)和不可避免的雜質的一剩餘部分。
- 如請求項1、3、4任一項所述之中心張力構件,其中該金屬材料包含一鋁合金,該鋁合金具有0.05至0.5重量百分比的鐵(Fe)、0.01至0.2重量百分比的矽(Si)、0.6至1.2重量百分比的錳(Mn)、0.15至0.45重量百分比的銅(Cu)、還包含0.01至0.1重量百分比的鈦(Ti)、及包含具有鋁(Al)和不可避免的雜質的一剩餘部分。
- 一種高架電纜,包含:如請求項1至4任一項所述之該中心張力構件;以及一導體,由圍繞該中心張力構件排列的多個鋁合金或多個鋁線所組成。
- 如請求項20所述之高架電纜,其中在該些鋁合金或該些鋁線的多個表面上形成一表面硬度增強層。
- 一種高架輸電系統,被安裝於一纜線塔以傳輸電力,該高架輸電系統包含如請求項20所述之該高架電纜,其中,該高架電纜的兩端或該中心張力構件是密封的。
- 如請求項22所述之高架輸電系統,更包含多個密封夾具,位於在該高架電纜兩端;其中各該密封夾具包含一內夾件和一外夾件;其中該內夾件包含一中空部,該中心張力構件通過部分地移除該高架電纜的一端處的一導體而露出的一部分插入該中空部中,該中空部用以支持插入該中空部中的該中心張力構件;以及該外夾件包含一中空部,其中插入有支持插入該內夾件的該中空部的該高架電纜的暴露的該中心張力構件的該內夾件,該外夾件用以保持將該內夾件插入於該外夾件的該中空部以及保持該高架電纜的該導體。
- 如請求項23所述之高架輸電系統,其中該些密封夾具包含:該內夾件的一壓縮部;以及該外夾件的一壓縮部。
- 如請求項23所述之高架輸電系統,其中該外夾件包含一密封材料入口,用以將一密封材料注入該外夾件的該中空部; 其中該導體與該內夾件之間的一空間填充有經由該密封材料入口注入的該密封材料。
- 如請求項23所述之高架輸電系統,其中該內夾件是由抗拉強度比該外夾件的一材料高的一材料所構成;該外夾件由導電率比該內夾件的該材料高的該材料所構成。
- 如請求項23所述之高架輸電系統,其中該內夾件更包含在該內夾件的一表面上形成一合金化熱鍍鋅層。
- 一種建構如請求項23所述的該高架輸電系統的方法,該方法包含:a)從固定有多個密封夾具的一高架電纜的一端部分地移除該導體;b)將該導體被部分地移除的該高架電纜的該端插入該些密封夾具中的該外夾件的一中空部並以穿過該中空部;c)該中心張力構件露出在該高架電纜的該端的一部分,插入該些密封夾具中的一內夾件的一中空部,並壓縮該內夾件的該中空部的一部分;d)經由該外夾件上的一密封材料入口注入一密封材料;以及e)將該內夾件插入該外夾件的該中空部,並且壓縮該外夾件的一內圓周表面的全部或一部分、該內夾件的未插入該中心張力構件的部分的一外表面、以及該內夾件的與該高架電纜的該導體的一外表面接觸的一部分。
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