專利名稱：一種高壓擴容鋁絞線及其復(fù)合材料芯棒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高壓輸電線結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用在輸變電線路上耐高溫抗老化的高壓擴容鋁絞線及其復(fù)合材料芯棒。
背景技術(shù)：
在輸變電線路上高壓鋁絞線作為輸送電力的載體占有極其重要的地位。隨著時代的發(fā)展，新型的復(fù)合材料在各種領(lǐng)域得到迅猛的發(fā)展和應(yīng)用。自90年代初，繼日本開發(fā)出復(fù)合芯鋁絞線后，美國、歐洲和中國相繼開發(fā)和應(yīng)用了幾種復(fù)合材料線芯的鋁絞線。但在實際應(yīng)用中均存在著如下不足:1、所有的線芯均以碳纖維作為主要的基體，生產(chǎn)成本高；2、由于復(fù)合材料芯的抗壓扁強度低及縱向易劈裂，在外界超出復(fù)合材料線芯承載能力時，會造成整個線路的破壞；3、易老化腐蝕，復(fù)合材料線芯與鋁絞線界面間的電化學(xué)腐蝕及鋁絞線在高溫運營時對復(fù)合材料線芯界面的損傷。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有復(fù)合材料線芯棒與鋁絞線界面間的電化學(xué)腐蝕，復(fù)合材料線芯抗壓扁強度低、縱向易劈裂，以及生產(chǎn)成本高等問題，本實用新型提供了一種復(fù)合材料芯棒，所述芯棒由第一玻璃纖維層、第二玻璃纖維層和保護層構(gòu)成；所述第一玻璃纖維層位于所述芯棒內(nèi)部，所述第二玻璃纖維層包裹在所述第一玻璃纖維層外部，所述保護層包裹在所述第二玻璃纖維層外部。所述第一玻璃纖維層內(nèi)部設(shè)置有碳纖維芯棒，所述碳纖維芯棒圍繞所述第一玻璃纖維層的中心均勻設(shè)置。所述第一玻璃纖維層中的玻璃纖維絲和碳纖維芯棒均為縱向分布。所述碳纖維棒的數(shù)量為I組或多組，直徑為0.5 2_。所述第二玻璃纖維層的厚度為0.2 0.5mm。所述保護層的厚度為0.1 0.5mm。本實用新型還提供了 一種高壓擴容鋁絞線，所述高壓擴容鋁絞線由復(fù)合材料芯棒和金屬導(dǎo)電層構(gòu)成，所述復(fù)合材料芯棒由第一玻璃纖維層、第二玻璃纖維層和保護層構(gòu)成；所述第一玻璃纖維層位于所述芯棒內(nèi)部，所述第二玻璃纖維層包裹在所述第一玻璃纖維層外部，所述保護層包裹在所述第二玻璃纖維層外部；所述保護層外纏繞著所述金屬導(dǎo)電層。所述金屬導(dǎo)電層的數(shù)量為I層或多層。 所述金屬導(dǎo)電層為鋁導(dǎo)電層，所述鋁導(dǎo)電層由T型或Z型的鋁型線經(jīng)環(huán)繞絞合纏繞在所述保護層外。本實用新型的高壓擴容鋁絞線及其復(fù)合材料芯棒，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、抗壓扁強度高、抗劈裂強度高、生產(chǎn)成本低、耐高溫、耐腐蝕以及抗老化能力強等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用在舊電網(wǎng)線路擴容改造、新建施工線路、大跨越線路建設(shè)、多雨雪、重覆冰及重污染等區(qū)域。
圖1是本實用新型實施例1提供的復(fù)合材料芯棒的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型實施例1提供的復(fù)合材料芯棒的保護層示意圖；圖3是本實用新型實施例2提供的復(fù)合材料芯棒的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型實施例2提供的復(fù)合材料芯棒的橫截面示意圖；圖5是本實用新型實施例2提供的復(fù)合材料芯棒的生產(chǎn)工藝示意圖；圖6是本實用新型實施例3提供的高壓擴容鋁絞線的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型實施例3提供的高壓擴容鋁絞線的橫截面示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型技術(shù)方案作進一步描述。實施例1參見圖1和圖2，本實用新型實施例提供了一種復(fù)合材料芯棒，該芯棒由第一玻璃纖維層1、第二玻璃纖維層2和保護層3構(gòu)成；其中，第一玻璃纖維層I位于芯棒內(nèi)部，第二玻璃纖維層2包裹在第一玻璃纖維層I的外部，保護層3包裹在第二玻璃纖維層2的外部。第一玻璃纖維層I由多根玻璃纖維絲(或者玄武巖纖維絲)和耐熱樹脂混合(所述耐熱樹脂包括環(huán)氧樹脂及聚氨酯)，并在耐熱樹脂中均勻浸潤(耐熱樹脂必須與纖維表層浸潤劑相匹配)，隨后經(jīng)過模具初級加熱，纖維經(jīng)縱向拉拔工藝形成復(fù)合材料芯棒的內(nèi)層。在復(fù)合材料芯棒內(nèi)層的外部由耐熱樹脂使用增強型玻璃纖維在耐熱樹脂中均勻浸潤，玻璃纖維通過盤式旋轉(zhuǎn)器螺旋交叉網(wǎng)狀纏繞在復(fù)合材料芯棒內(nèi)層外部，形成厚度為0.2 0.5mm的第二玻璃纖維層2。保護層3由抗老化樹脂與金屬鋁粉末混合包裹在第二玻璃纖維層2的外部，即復(fù)合材料芯棒的最外層，形成厚度為0.1 0.5mm的復(fù)合材料芯棒的最外層。將包裹后的復(fù)合材料芯棒進行二期加熱固化，耐熱樹脂與纖維先溶解后固化，使各層結(jié)構(gòu)有機地結(jié)合在一起。本實施例復(fù)合材料芯棒的直徑為4 15_，耐熱樹脂在復(fù)合材料芯棒中所占的體積百分比為25% 35%。本實施例中，由于使用了玻璃纖維作為復(fù)合材料芯棒內(nèi)層的主要基體，采取了新的結(jié)構(gòu)方式，從而大大降低了生產(chǎn)成本；通過第二玻璃纖維層結(jié)構(gòu)，保證了復(fù)合材料芯棒的拉伸強度及彎曲性能,提高了復(fù)合材料芯棒的抗壓扁強度及柔韌性能,使由復(fù)合材料芯棒構(gòu)成的高壓擴容鋁絞線在施工安裝及運行中更加安全可靠；通過保護層結(jié)構(gòu)增強了復(fù)合材料芯棒的抗老化性能，延長了輸電導(dǎo)線的使用壽命，同時提高了復(fù)合材料芯棒的耐高溫性能，不僅能夠使溫度得到均勻分布，還有效地保護了芯棒的內(nèi)層，它還解決了現(xiàn)有復(fù)合材料芯棒與鋁絞線界面間的電化學(xué)腐蝕問題。實施例2為了提高復(fù)合材料芯棒的抗壓扁強度以及解決芯棒易劈裂問題，可以根據(jù)實際需要，在實施例1的第一玻璃纖維層I內(nèi)部加入I組或多組碳纖維芯棒4,該碳纖維芯棒4圍繞第一玻璃纖維層I的中心均勻設(shè)置，如圖3和圖4所示。在具體生產(chǎn)實踐中，碳纖維芯棒4由碳纖維和耐熱樹脂混合預(yù)制而成,碳纖維芯棒4的直徑可以選取0.5 2_ ;預(yù)制完成的碳纖維芯棒根據(jù)抗壓扁強度的不同需求，均勻分布加入到耐熱樹脂中，多根玻璃纖維絲(或者玄武巖纖維絲)和碳纖維芯棒均為縱向分布，并在耐熱樹脂中均勻浸潤(耐熱樹脂必須與纖維表層浸潤劑相匹配)，隨后經(jīng)過模具初級加熱，纖維經(jīng)縱向拉拔工藝形成復(fù)合材料芯棒的內(nèi)層。除此之外，本實施例的第二玻璃纖維層和保護層的結(jié)構(gòu)設(shè)置與實施例1完全相同，此處不再贅述。參見圖5，本實施例的復(fù)合材料芯棒的生產(chǎn)工藝主要包括如下步驟:首先，預(yù)制成型的碳纖維芯棒盤71、玻璃纖維線架72和樹脂槽73中的樹脂均勻浸潤，經(jīng)過初級成型固化模具74，形成復(fù)合材料芯棒的內(nèi)層；其次，增強型玻璃纖維在樹脂槽76中均勻浸潤，通過盤式玻璃纖維線架旋轉(zhuǎn)器75螺旋交叉網(wǎng)狀纏繞在復(fù)合材料芯棒內(nèi)層外部，使用特殊金屬鋁粉末77涂敷外表面，在加熱固化成型模具78中固化成型；最后，成型玻璃纖維芯棒通過成品線芯收線機79收集、打卷。本實施例中，由于復(fù)合材料芯棒的內(nèi)層增加了預(yù)制的碳纖維芯棒，因此增加了復(fù)合材料芯棒的抗壓扁強度，減少了長距離輸電線支撐塔架的使用數(shù)量，降低了舊電網(wǎng)線路擴容改造的成本。實施例3參見圖6和圖7，本實施例提供了一種使用實施例1或?qū)嵤├?的復(fù)合材料芯棒構(gòu)成的高壓擴容鋁絞線，該高壓擴容鋁絞線由實施例1或?qū)嵤├?的復(fù)合材料芯棒5和金屬導(dǎo)電層構(gòu)成。其中，復(fù)合材料芯棒的結(jié)構(gòu)同實施例1或?qū)嵤├?，本實施例不再贅述；復(fù)合材料芯棒5的保護層外纏繞著I層或多層金屬導(dǎo)電層，本實施例在復(fù)合材料芯棒的保護層外纏繞2層鋁線導(dǎo)體6，鋁線導(dǎo)體6選用99.8%含量的鋁，拉擠成T型或Z型鋁線，經(jīng)退火工藝后環(huán)繞絞合纏繞在復(fù)合材料芯棒的保護層外，形成鋁導(dǎo)電層。鋁導(dǎo)電層具有傳輸導(dǎo)電作用，其導(dǎo)電率可以達到63%以上，同時鋁導(dǎo)電層采用型線絞合，結(jié)構(gòu)緊湊，填充系數(shù)高，擁有更大的載流導(dǎo)體截面。本實施例的高壓擴容鋁絞線，使用玻璃纖維替代現(xiàn)有碳纖維作為復(fù)合材料芯棒的主體,玻璃纖維復(fù)合材料芯棒由不同層次構(gòu)成,其拉力強度為1900 2400MPa，最小拉力強度是普通鍍鋅鋼絲抗拉強度的1.5倍，增加了芯棒的承重重量；復(fù)合材料芯棒的密度為1.96g/cm3，僅是鋼線密度的1/4，大大降低了高壓擴容鋁絞線的自重；復(fù)合材料芯棒在-50°C至200°C范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)為1.6 2.5 X 10_6/°C，使得高壓擴容鋁絞線的弧垂隨溫度變化不明顯，具有極佳的高溫弧垂特性。本實施例的高壓擴容鋁絞線的結(jié)構(gòu)，還具有如下優(yōu)點:1)造價成本低，能夠滿足用戶對不同抗拉強度的要求；2)耐高溫、耐腐蝕、線損低、低弧垂；3)不會產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，擁有更小的交流電阻；3)抗老化能力強，延長了導(dǎo)線的使用壽命。本實用新型實施例的高壓擴容鋁絞線及其復(fù)合材料芯棒，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、抗壓扁強度高、抗劈裂強度高、生產(chǎn)成本低、耐高溫、耐腐蝕以及抗老化能力強等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用在舊電網(wǎng)線路擴容改造、新建施工線路、大跨越線路建設(shè)、多雨雪、重覆冰及重污染等區(qū)域。以上所述的具體實 施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合材料芯棒，其特征在于，所述芯棒由第一玻璃纖維層、第二玻璃纖維層和保護層構(gòu)成；所述第一玻璃纖維層位于所述芯棒內(nèi)部，所述第二玻璃纖維層包裹在所述第一玻璃纖維層外部，所述保護層包裹在所述第二玻璃纖維層外部。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料芯棒，其特征在于，所述第一玻璃纖維層內(nèi)部設(shè)置有碳纖維芯棒，所述碳纖維芯棒圍繞所述第一玻璃纖維層的中心均勻設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料芯棒，其特征在于，所述第一玻璃纖維層中的玻璃纖維絲和碳纖維芯棒均為縱向分布。
4.如權(quán)利要求1或3所述的復(fù)合材料芯棒，其特征在于，所述碳纖維棒的數(shù)量為I組或多組，直徑為0.5 2mm。
5.如權(quán)利要求1或3所述的復(fù)合材料芯棒，其特征在于，所述第二玻璃纖維層的厚度為0.2 0.5mm。
6.如權(quán)利要求1或3所述的復(fù)合材料芯棒，其特征在于，所述保護層的厚度為0.1 0.Smnin
7.一種高壓擴容鋁絞線，所述高壓擴容鋁絞線由復(fù)合材料芯棒和金屬導(dǎo)電層構(gòu)成，其特征在于，所述復(fù)合材料芯棒由第一玻璃纖維層、第二玻璃纖維層和保護層構(gòu)成；所述第一玻璃纖維層位于所述芯棒內(nèi)部，所述第二玻璃纖維層包裹在所述第一玻璃纖維層外部，所述保護層包裹在所述第二玻璃纖維層外部；所述保護層外纏繞著所述金屬導(dǎo)電層。
8.如權(quán)利要求7所述的高壓擴容鋁絞線，其特征在于，所述金屬導(dǎo)電層的數(shù)量為I層或多層。
9.如權(quán)利要求8所述的高壓擴容鋁絞線，其特征在于，所述金屬導(dǎo)電層為鋁導(dǎo)電層，所述鋁導(dǎo)電層由T型或Z型的鋁型線經(jīng)環(huán)繞絞合纏繞在所述保護層外。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓擴容鋁絞線及其復(fù)合材料芯棒，屬于高壓輸電線結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。所述芯棒由第一玻璃纖維層、第二玻璃纖維層和保護層構(gòu)成；第一玻璃纖維層位于芯棒內(nèi)部，第二玻璃纖維層包裹在第一玻璃纖維層外部，保護層包裹在第二玻璃纖維層外部。所述高壓擴容鋁絞線由復(fù)合材料芯棒和金屬導(dǎo)電層構(gòu)成。本實用新型的高壓擴容鋁絞線及其復(fù)合材料芯棒，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、抗壓扁強度高、抗劈裂強度高、生產(chǎn)成本低、耐高溫、耐腐蝕以及抗老化能力強等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用在舊電網(wǎng)線路擴容改造、新建施工線路、大跨越線路建設(shè)、多雨雪、重覆冰及重污染等區(qū)域。
文檔編號B32B17/02GK202976873SQ20122072182
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者王巖 申請人:福森電力復(fù)合材料南通有限公司