带有碳纤维芯的输电导线及其制作设备制造技术

本实用新型专利技术涉及架空输电导线技术领域，具体涉及带有碳纤维芯的输电导线及其制作设备；输电导线，包括碳纤维芯棒，处于碳纤维芯棒外部的金属导电层，所述金属导电层为套设于碳纤维芯棒上对碳纤维芯棒形成完全包围的整体金属管，碳纤维芯棒外表面与金属导电层内表面通过挤压形成整体；制作设备包括挤压包覆机，处于挤压包覆机前方的张力放线装置和位于挤压包覆机后方的牵引装置；在铝导体层会发生膨胀或收缩过程中，通过碳纤维芯棒的牵制，金属导电层不会向两端产生膨胀或收缩，因而金属导电层的长度不会变化，最多金属导电层的外径会产生变化，而外径的变化不会促使产生弧垂，及金属导电层不会产生拉动和推动支承塔的力，保证输导线使用的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及架空输电导线
，具体涉及带有碳纤维芯的输电导线及其制作设备。
技术介绍
电缆通常是由几根或几组导线(每组至少两根)围绕一根中心绞合而成，其形状类似绳索，同时外层覆盖高度绝缘层；而输电导线一般为钢芯铝导线绞合而成，架设于输电铁塔之间进行电力传输。从而输电导线是有别于电缆的。传统架空输电导线的电力传输是通过钢芯铝导线进行的，由于这类导线在电力传输过程受温度影响较大，会产生弧垂问题，因此钢芯铝导线已逐渐被碳纤维芯导线代替。为了替换传统的钢芯铝导线，出现了一种新型的碳纤维复合芯线的输电导线，如一技术专利(公告号CN201758012U)公开的一种碳纤维复合芯导线，包括线芯和由包覆在线芯外的多条铝导体组成的铝导体层，线芯是由2根或以上的碳纤维复合芯组合而成，所述由多条铝导体组成的铝导体层分为铝导体内层和铝导体外层，铝导体内层包覆在线芯外，铝导体外层设于铝导体内层之外。所述的铝导体内层是多条铝导体缠绕在线芯外部，沿线芯方向以螺旋形逆时针排列，构成铝导体内层；铝导体外层由多条铝导体沿线芯方向以螺旋形顺时针排列，以反向的缠绕方式可防止导线扭曲，紧密地缠绕在铝导体内层上。上述现有结构的输电导线具有以下几点缺陷:1、由于铝导体层采用缠绕的方式包覆在线芯外，很难将使线芯与铝导体层之间紧密牢固的配合，即铝导体层内壁与线芯的外之间会产生缝隙，即线芯可以随意从铝导体层中拉出；使用中，参见图1、2、输电线I是架设于两个支承塔2之间进行电能传输的，由于热胀冷缩的原因，铝导体层会发生膨胀或收缩；且由于碳纤维材料具有低膨胀、耐高温等特点，在使用过程中碳纤维线芯基本保持原有形状，不会产生巨大形变，其形变基本可以忽略；因而在铝导体层发生膨胀时，铝导体层的长度会变长且直径会增大，线芯更容易从铝导体层中抽出，从而整个输电导线会产生明显的弧垂现象，更严重的话，铝导体层的膨胀会产生推动支承塔的力，促使支承塔向外倾斜，降低使用的安全性；而在铝导体层发生收缩时，铝导体层的长度会变短且直径会变小，则会产生拉动支承塔向内倾斜的力，同样促使支承塔倾斜；这样结构的输电导线中线芯对铝导体层仅是起到套挂于半空中的作用，而并不会产生对铝导体层的牵制。2、铝导体层是多条铝导体缠绕在线芯外部，沿线芯方向以螺旋形逆时针排列，构成铝导体层；由于铝导体层由多条铝导体螺旋缠绕而成，因而在相邻铝导体之间必然会产生间隙，在使用过程中，会有杂质、水进入间隙中形成阻挡、腐蚀，影响导线的导电性能、电能损耗大；为了满足导线的导电性能，便是增加铝导体层的横截面积，这无疑是大大增加了导线的投入成本。3、由于铝导体层采用多条铝导体缠绕而成，且铝导体层与线芯之间未产生牵制，因而在安装过程中，需要另外采用夹紧装置，将输电导线的两端进行夹紧，避免输电导线端部的松散，便于安装；这样的安装增加了安装的复杂度和投入的安装成本。4、由于采用铝导体内层和铝导体外层缠绕形成铝导体层，双铝导体构成的铝导体层厚度较厚，成本高，制作难度大，同时，增加了整个输电线的重量，从而进一步地加重输电线使用过程中产生的弧垂现象。5、由于现有铝导体层由多条铝导体螺旋缠绕而成，因而在相邻铝导体之间必然会产生间隙；这样在架空输电线受到风吹时，风会通过间隙进入输电线内部，在输电线内部产生气体漩涡，使气体长时间逗留于输电线中，从而会增加输电线的晃动幅度和晃动频率；由于输电线上需要采用线夹3以防止输电线的松散，在输电线晃动过程中，在线夹处的输电线反复拗折，引起材料疲劳，最后导致输电线断股、断线事故，对输电系统的正常安全运行危害较大，且输电线和输电系统的使用寿命较短。6、由于输电线中线芯与铝导体层之间未产生牢固连接，由于架空输电线跨度长、重量大，导致铝导体层带着线芯产生弧垂，在铝导体层弯曲变形时其横截面形心沿与轴线垂直方向产生线位移，即挠度，因而在预先输电系统的设计中，便需要考虑到输电线弧垂后的长度；比如:一公里的架空输电系统中至少需要多有10米左右的输电线来克服弧垂的问题，如果一个区域电网所用总输电线长度为1000公里的话，便需要多用10公里的输电线，若一米输电线价值100元，则需多用100万元，增加了输电电网的投入成本。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术的一个目的是提供一种能够避免产生弧垂、安全性高且安装方便的带有碳纤维芯的输电导线。实现本技术的技术方案如下:带有碳纤维芯的输电导线，包括碳纤维芯棒，处于碳纤维芯棒外部的金属导电层，所述金属导电层为套设于碳纤维芯棒上对碳纤维芯棒形成完全包围的整体金属管，碳纤维芯棒外表面与金属导电层内表面通过挤压形成一体。进一步地，为了碳纤维芯棒与金属导电层更有效的结合为一体，所述金属导电层内表面与护套外表面之间设有从金属导电层伸入护套或/和从护套伸入金属导电层的凸起部。进一步地，所述碳纤维芯棒包括碳纤维芯和包围着碳纤维芯的护套，该护套的外表面与上述金属导电层内壁通过挤压形成一体。因而碳纤维芯、护套以及金属导电层形成连接牢固的整体。进一步地，所述金属导电层为铝或铜材料制成的导电层。采用了上述技术方案，即将碳纤维芯棒外表面与金属导电层内表面通过挤压形成一体，这样便解决了现有技术问题中的如下问题:1、将碳纤维芯棒与金属导电层挤压成整体，避免了现有铝导体层采用缠绕的方式包覆在线芯外，铝导体层内壁与线芯的外之间会产生缝隙，可以随意从铝导体层中拉出的问题；在铝导体层会发生膨胀或收缩过程中，通过碳纤维芯棒的牵制，金属导电层不会向两端产生膨胀或收缩，因而金属导电层的长度并不会变化，最多金属导电层的外径会产生变化，而外径的变化不会促使产生弧垂，以及金属导电层不会产生拉动和推动支承塔的力，保证输导线使用的安全性。2、金属导电层为套设于碳纤维芯棒上对碳纤维芯棒形成完全包围的整体金属管；而与现有技术中铝导体层是多条铝导体缠绕在线芯外部，沿线芯方向以螺旋形逆时针排列构成铝导体层，这样杂质、水等便不会经过金属导电层进入输电导线内，首先保证输电导线使用的安全性，其次是避免杂质、水等进入输电导线中而降低输电导线的导电性能，由于本技术的金属导电层为整体，导电传输效率好，因而为了达到同一导电传输性能要求，可以做到直径小于现有输电导线的直径，大大降低了制作成本和电网的运行成本。由于金属导电层的尺寸可以做的更小，一定长度的输电导线使用的金属导电层重量变轻，因而降低金属导电层的用材，同时也能够减轻碳纤维芯棒的承载量，相对延长碳纤维芯棒的使用寿命O3、由于本技术中金属导电层为套设于碳纤维芯棒上对碳纤维芯棒形成完全包围的整体金属管，且碳纤维芯棒外表面与金属导电层内表面通过挤压形成一体；这样金属导电层能够与碳纤维芯棒形成牢固的整体，碳纤维芯能够牵制住金属导电层，因而在对输电导线的安装过程中，无需采用夹紧装置端部或中间段进行夹紧，以防松散，降低输电导线的安装成本和安装复杂度。4、本技术中碳纤维芯棒外表面与金属导电层内表面通过挤压形成一体，这样碳纤维芯棒能够产生预张力，与金属导电层呈牵扯之势，使整个输电线成一条直线，不会弯曲，即便由于长跨度产生的弯曲，也可以基本忽略不计；本技术中的金属导电层为整体金属管，可通过现有的连续挤压包覆方式使其包覆在碳纤维芯棒上，制作简便，由于当前第1页本文档来自技高网...

【技术保护点】
带有碳纤维芯的输电导线，包括碳纤维芯棒，处于碳纤维芯棒外部的金属导电层，其特征在于，所述金属导电层为套设于碳纤维芯棒上对碳纤维芯棒形成完全包围的整体金属管，碳纤维芯棒外表面与金属导电层内表面通过挤压形成一体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：束邦俊，刘春山，
申请(专利权)人：常州艾邦机械科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32