一种能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线制造技术

本发明专利技术公开了一种能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线，包括导线内芯和铝合金导体，导线内芯由金属铝基体与碳纤维材料复合而成；导线内芯中嵌入若干根感温光纤，感温光纤为耐高温的石英光纤，外涂覆改性的聚酰亚胺涂料层；导线内芯的外表面设置铜镀层，镀铜层外包裹有热解碳层，铝合金导体铰合在热解碳层的周围。本发明专利技术的能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线抗电磁干扰，电导率高、抗弯曲强度大、抗拉强度大、更耐高温、耐热，该发明专利技术利用感温光纤作为传感敏感元件和传输信号介质，实现分布式测量，只需在接口处添加相应的测温设备便能够实时监测导线内芯任意位置的温度，一旦温度过高便发出报警信号。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线，包括导线内芯和铝合金导体，导线内芯由金属铝基体与碳纤维材料复合而成；导线内芯中嵌入若干根感温光纤，感温光纤为耐高温的石英光纤，外涂覆改性的聚酰亚胺涂料层；导线内芯的外表面设置铜镀层，镀铜层外包裹有热解碳层，铝合金导体铰合在热解碳层的周围。本专利技术的能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线抗电磁干扰，电导率高、抗弯曲强度大、抗拉强度大、更耐高温、耐热，该专利技术利用感温光纤作为传感敏感元件和传输信号介质，实现分布式测量，只需在接口处添加相应的测温设备便能够实时监测导线内芯任意位置的温度，一旦温度过高便发出报警信号。【专利说明】 一种能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线
本专利技术涉及一种架空输电线路用导线，具体涉及一种能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线，属于架空导线制造
。
技术介绍
架空输电导线作为输电力的载体，在输电线路中占有极为重要的地位。长期以来，架空导线主要使用钢芯铝绞线。近年来我国工农业生产迅猛发展，部分地区的电力线路己经跟不上发展的需要，急需改造，但基于投资成本和投资时间的约束，使如何利用有效的走廊资源提高输电容量成为电力建设的一大课题。对于一般采用的提高电压等级、改造线路或使用大截面导线等方法，都可能解决短暂的问题，但这些方法的采用也带来了很多问题，如必须更换原来的杆塔设备、提高绝缘水平、新征土地、而且要研究可行的实施方案。这些问题不仅带来经济上的巨大投入，而且经常在时间上也满足不了线路增容的迫切需求。因此，探索新的导线线型、以高效低耗地传送电能是我国电力科技工作者的不断追求。 美国CTC公司于2003年推出了型号为ACCC的复合材料合成导线，它的芯线是由碳纤维和玻璃纤维混合制成的单根芯棒，外层与邻外层铝线股为梯形截面。这种新型导线与传统导线相比具有重量轻、强度大、电导率高、线膨胀系数小、耐腐蚀使用寿命长等优点。但也有其自身的弱点，因为导线内芯的基体为环氧树脂，在环境温度较高时，即在树脂玻璃化转变温度时导线内芯的机械性能急剧下降，导线应力集中的区域会出现芯线的断裂，造成大范围停电，抢修工作十分困难，并造成巨大的人力物力的损失，因此需要对导线的温度变化进行实时监测，但目前现有技术的导线内芯无法直接测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线，以克服现有技术的ACCC复合材料合成导线的导线内芯在温度较高时易断裂和导线内芯无法进行实时监控测温的缺陷。 为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是:一种能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线，包括导线内芯及其外层的铝合金导体，所述导线内芯由金属铝基体与碳纤维材料复合而成；所述导线内芯中嵌入若干根感温光纤，所述感温光纤为耐高温的石英光纤，外涂覆改性的聚酰亚胺涂料层；导线内芯的外表面设置铜镀层，所述镀铜层外包裹有热解碳层，铝合金导体铰合在热解碳层的周围。 作为对上述技术方案的改进，所述感温光纤的温度监测范围为_100°C?400°C。 作为对上述技术方案的改进，导线内芯中碳纤维体积百分比为2_5%、其余为工业原铝制成的金属铝基体。 作为对上述技术方案的改进，能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线中铜镀层体积百分比为1.2?1.5%，热解碳层体积百分比I?10%，其余为工业原铝作为对上述技术方案的改进，所述热解碳层具有完整的三维石墨晶体结构，晶体尺寸La彡150nm，石墨晶粒的取向高度一致。 作为对上述技术方案的改进，所述热解碳层与镀铜层、铝合金导体紧密结合，界面清晰干净，热解碳层的晶面与导线内芯的碳纤维的晶面平行。 与现有技术相比，本专利技术的能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线具有如下优占- ^ \\\.1、抗电磁干扰，本专利技术通过反射光的波长来确定芯线的温度，不受电磁场的影响，具有良好的抗电磁干扰能力。 2、更耐高温。由于镀铜层、金属铝基比树脂基体更耐高温，感温光纤可以对-100°c?400°C范围的温度进行监测，因此本专利技术的导线具有更高的耐热性。 3、电导率高。由于金属铝基、镀铜层比树脂基体具有更高的导电性，因此本专利技术的导线具有更好的导电性能。 4、抗弯曲强度大。由于镀铜层、金属铝基比树脂基体具有更高的强度并且金属铝的力学性能是各向同性的，因此用铝基碳纤维复合材料具有更高的抗弯曲强度，承受弯曲应力时不易破裂。 5、抗拉强度大。由于镀铜层、金属铝基比树脂基体具有更高的机械强度，因此本专利技术的导线具有更高的抗拉强度。铝基碳纤维复合材料的抗拉强度是一般钢丝抗拉强度的3倍，是高强度钢丝的2倍。这样可以提高杆、塔之间的跨距，降低工程成本。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线的结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图及具体的实施例对本专利技术作进一步地说明。 如图1所示，本专利技术的能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线，包括导线内芯I及其外层的铝合金导体4，所述导线内芯I由金属铝基体与碳纤维材料复合而成；所述导线内芯I中嵌入若干根感温光纤5，所述感温光纤5为耐高温的石英光纤，外涂覆改性的聚酰亚胺涂料层；导线内芯I的外表面设置铜镀层2，所述镀铜层2外包裹有热解碳层3，铝合金导体4铰合在热解碳层3的周围。 该专利技术的导线内部设置有感温光纤5，利用感温光纤5作为传感敏感元件和传输信号介质，实现分布式测量，只需在接口处添加相应的测温设备便能够实时监测导线内芯I任意位置的温度，一旦温度过高便发出报警信号。 所述感温光纤5的温度监测范围为-100°C?400°C。 导线内芯I中碳纤维体积百分比为2-5%、其余为工业原铝制成的金属铝基体。 能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线中铜镀层2体积百分比为1.2?1.5%，热解碳层3体积百分比I?10%，其余为工业原铝。 所述热解碳层3具有完整的二维石墨晶体结构，晶体尺寸La > 150nm,石墨晶粒的取向高度一致。 所述热解碳层3与镀铜层2、铝合金导体4紧密结合，界面清晰干净，热解碳层3的晶面与导线内芯I的碳纤维的晶面平行。 以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。【权利要求】1.一种能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线，包括导线内芯及其外层的铝合金导体，所述导线内芯由金属铝基体与碳纤维材料复合而成；所述导线内芯中嵌入若干根感温光纤，所述感温光纤为耐高温的石英光纤，感温光纤外涂覆改性的聚酰亚胺涂料层；导线内芯的外表面设置铜镀层，所述镀铜层外包裹有热解碳层，铝合金导体铰合在热解碳层的周围。2.根据权利要求1所述的能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线，其特征在于:所述感温光纤的温度监测范围为-100°C?400°C。3.根据权利要求1或2所述的能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线，其特征在于:导线内芯中碳纤维体积百分比为2-5%、其余为工业原铝制成的金属铝基体。4.根据权利要求3所述的能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线，其特征在于:能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线中铜镀层体积百分比为1.2?1.5%，热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能实时测温的铝基碳纤维复合材料芯导线，包括导线内芯及其外层的铝合金导体，所述导线内芯由金属铝基体与碳纤维材料复合而成；所述导线内芯中嵌入若干根感温光纤，所述感温光纤为耐高温的石英光纤，感温光纤外涂覆改性的聚酰亚胺涂料层；导线内芯的外表面设置铜镀层，所述镀铜层外包裹有热解碳层，铝合金导体铰合在热解碳层的周围。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韦强启，张洪涛，韩爱芝，刘守明，李现春，姜新斌，祝炳臣，史宏伟，苗雪鹏，梁晓东，王桂花，
申请(专利权)人：国家电网公司，河南省电力公司周口供电公司，河南科信电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11