一种高压扩容铝绞线及其复合材料芯棒制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高压扩容铝绞线及其复合材料芯棒，属于高压输电线结构技术领域。所述芯棒由第一玻璃纤维层、第二玻璃纤维层和保护层构成；第一玻璃纤维层位于芯棒内部，第二玻璃纤维层包裹在第一玻璃纤维层外部，保护层包裹在第二玻璃纤维层外部。所述高压扩容铝绞线由复合材料芯棒和金属导电层构成。本实用新型专利技术的高压扩容铝绞线及其复合材料芯棒，具有结构设计合理、抗压扁强度高、抗劈裂强度高、生产成本低、耐高温、耐腐蚀以及抗老化能力强等优点，可广泛应用在旧电网线路扩容改造、新建施工线路、大跨越线路建设、多雨雪、重覆冰及重污染等区域。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及高压输电线结构
，特别涉及一种应用在输变电线路上耐高温抗老化的高压扩容铝绞线及其复合材料芯棒。
技术介绍
在输变电线路上高压铝绞线作为输送电力的载体占有极其重要的地位。随着时代的发展，新型的复合材料在各种领域得到迅猛的发展和应用。自90年代初，继日本开发出复合芯铝绞线后，美国、欧洲和中国相继开发和应用了几种复合材料线芯的铝绞线。但在实际应用中均存在着如下不足:1、所有的线芯均以碳纤维作为主要的基体，生产成本高；2、由于复合材料芯的抗压扁强度低及纵向易劈裂，在外界超出复合材料线芯承载能力时，会造成整个线路的破坏；3、易老化腐蚀，复合材料线芯与铝绞线界面间的电化学腐蚀及铝绞线在高温运营时对复合材料线芯界面的损伤。
技术实现思路
为了解决现有复合材料线芯棒与铝绞线界面间的电化学腐蚀，复合材料线芯抗压扁强度低、纵向易劈裂，以及生产成本高等问题，本技术提供了一种复合材料芯棒，所述芯棒由第一玻璃纤维层、第二玻璃纤维层和保护层构成；所述第一玻璃纤维层位于所述芯棒内部，所述第二玻璃纤维层包裹在所述第一玻璃纤维层外部，所述保护层包裹在所述第二玻璃纤维层外部。所述第一玻璃纤维层内部设置有碳纤维芯棒，所述碳纤维芯棒围绕所述第一玻璃纤维层的中心均匀设置。所述第一玻璃纤维层中的玻璃纤维丝和碳纤维芯棒均为纵向分布。所述碳纤维棒的数量为I组或多组，直径为0.5 2_。所述第二玻璃纤维层的厚度为0.2 0.5mm。所述保护层的厚度为0.1 0.5mm。本技术还提供了 一种高压扩容铝绞线，所述高压扩容铝绞线由复合材料芯棒和金属导电层构成，所述复合材料芯棒由第一玻璃纤维层、第二玻璃纤维层和保护层构成；所述第一玻璃纤维层位于所述芯棒内部，所述第二玻璃纤维层包裹在所述第一玻璃纤维层外部，所述保护层包裹在所述第二玻璃纤维层外部；所述保护层外缠绕着所述金属导电层。所述金属导电层的数量为I层或多层。 所述金属导电层为铝导电层，所述铝导电层由T型或Z型的铝型线经环绕绞合缠绕在所述保护层外。本技术的高压扩容铝绞线及其复合材料芯棒，具有结构设计合理、抗压扁强度高、抗劈裂强度高、生产成本低、耐高温、耐腐蚀以及抗老化能力强等优点，可广泛应用在旧电网线路扩容改造、新建施工线路、大跨越线路建设、多雨雪、重覆冰及重污染等区域。附图说明图1是本技术实施例1提供的复合材料芯棒的立体结构示意图；图2是本技术实施例1提供的复合材料芯棒的保护层示意图；图3是本技术实施例2提供的复合材料芯棒的立体结构示意图；图4是本技术实施例2提供的复合材料芯棒的横截面示意图；图5是本技术实施例2提供的复合材料芯棒的生产工艺示意图；图6是本技术实施例3提供的高压扩容铝绞线的立体结构示意图；图7是本技术实施例3提供的高压扩容铝绞线的横截面示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术技术方案作进一步描述。实施例1参见图1和图2，本技术实施例提供了一种复合材料芯棒，该芯棒由第一玻璃纤维层1、第二玻璃纤维层2和保护层3构成；其中，第一玻璃纤维层I位于芯棒内部，第二玻璃纤维层2包裹在第一玻璃纤维层I的外部，保护层3包裹在第二玻璃纤维层2的外部。第一玻璃纤维层I由多根玻璃纤维丝(或者玄武岩纤维丝)和耐热树脂混合(所述耐热树脂包括环氧树脂及聚氨酯)，并在耐热树脂中均匀浸润(耐热树脂必须与纤维表层浸润剂相匹配)，随后经过模具初级加热，纤维经纵向拉拔工艺形成复合材料芯棒的内层。在复合材料芯棒内层的外部由耐热树脂使用增强型玻璃纤维在耐热树脂中均匀浸润，玻璃纤维通过盘式旋转器螺旋交叉网状缠绕在复合材料芯棒内层外部，形成厚度为0.2 0.5mm的第二玻璃纤维层2。保护层3由抗老化树脂与金属铝粉末混合包裹在第二玻璃纤维层2的外部，即复合材料芯棒的最外层，形成厚度为0.1 0.5mm的复合材料芯棒的最外层。将包裹后的复合材料芯棒进行二期加热固化，耐热树脂与纤维先溶解后固化，使各层结构有机地结合在一起。本实施例复合材料芯棒的直径为4 15_，耐热树脂在复合材料芯棒中所占的体积百分比为25% 35%。本实施例中，由于使用了玻璃纤维作为复合材料芯棒内层的主要基体，采取了新的结构方式，从而大大降低了生产成本；通过第二玻璃纤维层结构，保证了复合材料芯棒的拉伸强度及弯曲性能,提高了复合材料芯棒的抗压扁强度及柔韧性能,使由复合材料芯棒构成的高压扩容铝绞线在施工安装及运行中更加安全可靠；通过保护层结构增强了复合材料芯棒的抗老化性能，延长了输电导线的使用寿命，同时提高了复合材料芯棒的耐高温性能，不仅能够使温度得到均匀分布，还有效地保护了芯棒的内层，它还解决了现有复合材料芯棒与铝绞线界面间的电化学腐蚀问题。实施例2为了提高复合材料芯棒的抗压扁强度以及解决芯棒易劈裂问题，可以根据实际需要，在实施例1的第一玻璃纤维层I内部加入I组或多组碳纤维芯棒4,该碳纤维芯棒4围绕第一玻璃纤维层I的中心均匀设置，如图3和图4所示。在具体生产实践中，碳纤维芯棒4由碳纤维和耐热树脂混合预制而成,碳纤维芯棒4的直径可以选取0.5 2_ ;预制完成的碳纤维芯棒根据抗压扁强度的不同需求，均匀分布加入到耐热树脂中，多根玻璃纤维丝(或者玄武岩纤维丝)和碳纤维芯棒均为纵向分布，并在耐热树脂中均匀浸润(耐热树脂必须与纤维表层浸润剂相匹配)，随后经过模具初级加热，纤维经纵向拉拔工艺形成复合材料芯棒的内层。除此之外，本实施例的第二玻璃纤维层和保护层的结构设置与实施例1完全相同，此处不再赘述。参见图5，本实施例的复合材料芯棒的生产工艺主要包括如下步骤:首先，预制成型的碳纤维芯棒盘71、玻璃纤维线架72和树脂槽73中的树脂均匀浸润，经过初级成型固化模具74，形成复合材料芯棒的内层；其次，增强型玻璃纤维在树脂槽76中均匀浸润，通过盘式玻璃纤维线架旋转器75螺旋交叉网状缠绕在复合材料芯棒内层外部，使用特殊金属铝粉末77涂敷外表面，在加热固化成型模具78中固化成型；最后，成型玻璃纤维芯棒通过成品线芯收线机79收集、打卷。本实施例中，由于复合材料芯棒的内层增加了预制的碳纤维芯棒，因此增加了复合材料芯棒的抗压扁强度，减少了长距离输电线支撑塔架的使用数量，降低了旧电网线路扩容改造的成本。实施例3参见图6和图7，本实施例提供了一种使用实施例1或实施例2的复合材料芯棒构成的高压扩容铝绞线，该高压扩容铝绞线由实施例1或实施例2的复合材料芯棒5和金属导电层构成。其中，复合材料芯棒的结构同实施例1或实施例2，本实施例不再赘述；复合材料芯棒5的保护层外缠绕着I层或多层金属导电层，本实施例在复合材料芯棒的保护层外缠绕2层铝线导体6，铝线导体6选用99.8%含量的铝，拉挤成T型或Z型铝线，经退火工艺后环绕绞合缠绕在复合材料芯棒的保护层外，形成铝导电层。铝导电层具有传输导电作用，其导电率可以达到63%以上，同时铝导电层采用型线绞合，结构紧凑，填充系数高，拥有更大的载流导体截面。本实施例的高压扩容铝绞线，使用玻璃纤维替代现有碳纤维作为复合材料芯棒的主体,玻璃纤维复合材料芯棒由不同层次构成,其拉力强度为1900 2400MPa，最小拉力强度是普通镀锌钢丝抗拉强度的1.5倍，增加了芯棒的承重重量；复合材料芯棒的密度为1.96g/c本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料芯棒，其特征在于，所述芯棒由第一玻璃纤维层、第二玻璃纤维层和保护层构成；所述第一玻璃纤维层位于所述芯棒内部，所述第二玻璃纤维层包裹在所述第一玻璃纤维层外部，所述保护层包裹在所述第二玻璃纤维层外部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王岩，
申请(专利权)人：福森电力复合材料南通有限公司，
类型：实用新型
国别省市：