当前位置: 首页 > 专利查询>过冬专利>正文

一种架空输电线制造技术

技术编号:15508357 阅读:137 留言:0更新日期:2017-06-04 02:40
本发明专利技术公开了一种架空输电线,其采用石墨烯和碳纤维的复合材料作为加强线。本发明专利技术通过采用高拉伸强度的石墨烯/碳纤维复合材料加强线,可以采用拉伸性能较差的纯铝作为导电材料,以获得最优的导电性能。同时,所述石墨烯/碳纤维复合材料加强线能够提供高于钢芯加强线至少50倍的拉伸强度,但其重量只有传统钢芯的1/10,其自重、风载荷和冰载荷都得到大幅降低。

Overhead transmission line

The invention discloses an overhead transmission line, which adopts a composite material of graphene and carbon fiber as reinforcing wires. By adopting a high tensile strength graphene / carbon fiber composite reinforcing wire, a pure aluminum with poor tensile properties can be used as a conductive material to obtain an optimum conductivity. At the same time, the graphene / carbon fiber composite material to strengthen the line to provide higher than the tensile strength of steel reinforced wire at least 50 times, but its weight is only the traditional steel core 1/10, its weight, wind load and ice load are greatly reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种架空输电线
本专利技术涉及电力输送
,尤其涉及一种架空输电线。
技术介绍
架空线路输电是电力工业采用的主要输电方式,通过架空线路将不同地区的发电站、变电站、负荷点连接起来,输送和交换电能,构成各种电压等级的电力网络。架空输电线路,尤其是大跨度导线是电能输送的咽喉,对国民经济具有重大的意义。作为理想的输电线路导线材料,必须具有较高的导电性能、较高的比强度和好的弧垂特性,还要具有较好的抗高温软化能力和抗结变性能、较好的耐腐蚀性和耐氧化性,与此同时,还要求表面光洁度好、残余应力小、易于加工和连接。随着输电容量的增加和载流量的增大,对架空输电线路的导线提出了更高的要求,不仅要有良好的电导率,以提高输电容量和降低线损,还要具有一定的强度以支持其自身重量及外来的自然载重(风荷载、冰荷载)。从节能环保方面考虑,要求导线使用寿命长、可回收性好和再利用率高。从经济方面考虑,导线应该尽可能的质量轻、价格低。架空输电导线经过百年的发展历程,不断更新换代,品种日新月异,包括钢绞线、钢芯铜绞线、钢芯铝绞线、钢芯铝合金绞线、铝包钢绞线、钢芯铝包钢绞线、全铝合金绞线、碳纤维复合导线等。目前在大跨距高压架空输电线路上,使用圾多、生产和应用技术最成熟的是钢芯铝绞线,常用的钢芯铝绞线由铝线和钢线绞合而制成的,中心钢线起承力作用,外层铝线起载流作用。由于铝的强度低,通常需要用加强线芯来提高输电铝绞线的强度,开始采用的加强材料主要是普通钢绞线,经过不断发展,目前的加强材料线种包括热镀锌钢线(镀纯锌或锌-5%铝-稀土的Galfan合金)、热镀Galfan合金高强度殷钢(INVAR-Fe-5%Ni)线、铝包殷钢线、碳纤维加强线、碳纤维和聚合物复合的加强线、铝包钢线、热镀铝钢线、Bezinal镀锌钢线等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种架空输电线,能够提高导电率,以提高输电容量和降低线损,同时具有较高的强度。为达此目的,本专利技术采用以下技术方案:一种架空输电线,其采用石墨烯和碳纤维的复合材料作为加强线。石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,它的拉伸强度测量值在1060Gpa,比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。因此采用石墨烯纤维作为加强线,不仅能够提高架空输电线的强度,同时由于其本身相较于金属轻,同样体积下,能大幅减少自身重量,因此能间接减少架空线的载荷。但由于石墨烯目前纤维长度较短,价格较高,因此与碳纤维复合使用。碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维拉伸强度约为2到7GPa,拉伸模量约为200到700Gpa,密度约为1.5到2.0克每立方厘米。通过石墨烯纤维和碳纤维的复合,所述石墨烯纤维与碳纤维的复合方式是已知技术,本领域技术人员可以根据具体工艺要求及生产条件,自由选择,本专利技术不再赘述。石墨烯纤维和碳纤维的复合比例,以体积计,石墨烯纤维:碳纤维为2:1~1:3,从目前的成本考虑,优选1:2。本专利技术的石墨烯/碳纤维复合材料加强线,使得架空输电线的拉伸强度比传统钢芯铝绞线高出至少50倍,但其重量只有传统钢芯的1/10,大大减轻了架空输电线的总重量,也减少了其体积,因此其自重、风载荷和冰载荷都得到大幅降低。化学成分是影响铝导体导电性能最重要的因素,因此控制杂质元素的含量对提高铝导体导电性能起着决定性的作用。铝的电阻率随着纯度的降低而增加,杂质含量越多,电阻率也就越高,而且电阻率的上升速度比纯度的降低速度快得多。例如铝纯度为99.95%时,电阻率为2.749×10-8Ω·m,当铝纯度下降到99.5%时,电阻上升到了2.839×10-8Ω·m。基于导电性能的考虑,本专利技术摒弃了各种掺杂元素,选择纯铝作为导电材料,而将所有拉伸强度交由石墨烯/碳纤维复合材料加强线承载。本专利技术通过采用高拉伸强度的石墨烯/碳纤维复合材料加强线,可以采用拉伸性能较差的纯铝作为导电材料,以获得最优的导电性能。同时,所述石墨烯/碳纤维复合材料加强线能够提供高于钢芯加强线至少50倍的拉伸强度,但其重量只有传统钢芯的1/10,其自重、风载荷和冰载荷都得到大幅降低。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。实施例1一种架空输电线,其采用石墨烯和碳纤维的复合材料作为加强线,纯铝作为导电线,所述石墨烯纤维:碳纤维为2:1。实施例2一种架空输电线,其采用石墨烯和碳纤维的复合材料作为加强线,纯铝作为导电线,所述石墨烯纤维:碳纤维为1:1。实施例3一种架空输电线,其采用石墨烯和碳纤维的复合材料作为加强线,纯铝作为导电线,所述石墨烯纤维:碳纤维为1:2。实施例4一种架空输电线,其采用石墨烯和碳纤维的复合材料作为加强线,纯铝作为导电线,所述石墨烯纤维:碳纤维为1:3。经实验验证,以传统的钢芯铝绞线为对照物,本专利技术实施例1-4的架空输电线的拉伸强度比传统钢芯铝绞线高出至少50倍。本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种架空输电线,其采用石墨烯和碳纤维的复合材料作为加强线。

【技术特征摘要】
1.一种架空输电线,其采用石墨烯和碳纤维的复合材料作为加强线。2.根据权利要求1所述的架空输电线,其特征在于,石墨烯纤维:碳纤...

【专利技术属性】
技术研发人员:过冬
申请(专利权)人:过冬
类型:发明
国别省市:江苏,32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1