一种高效节能型架空绝缘电缆

技术领域

本发明属于电缆技术领域，尤其涉及一种高效节能型架空绝缘电缆。

背景技术

目前，郊区架设的10KV绝缘线路均为铝芯，档距不能有效放大，绝缘导线的档距一般不能大于50米，而现在郊区或农村裸导线绝大部分档距是65－70米，当原裸导线调换为普通绝缘铝线时，较多的地方需要插杆。部分插杆以至档距不均，部分未插杆的地方将造成以下一系列问题：设计困难，费用增加；线路高差、弧垂加大、风偏不够、隐患增加；强度受损、裕度降低。

若采用绝缘钢芯铝绞线，虽然张力较大，但存在以下缺点：(1)其钢芯与导体不是等寿命，在剥皮开口处和导线弧垂中央钢芯容易腐蚀；(2)由于其钢芯电阻比铝大，钢的导电率约为9％IACS左右，供电传输中基本忽略不计，因此需要将铝线绞合到钢芯外，作为电能传输载体，因此绝缘导线外径增大很多，从而导致以下问题：

(1)导线风压增加，金属导体在长期交变应力作用下，将发生疲劳断股，架空电缆寿命大大降低；

(2)导线重量大，弧垂大，使得杆、塔之间的跨距减小，高度增加，线路整体投资较大，且弧垂过大存在安全隐患。

(3)绝缘导线不阻水，由于支接处搭头，绝缘导线有开口，虽然在接头处包了绝缘防水胶带，但水还是能从中渗入，日积月累雨水一直沿线芯渗入到导线弧垂中间，由于酸雨影响，与钢芯发生化学反应，逐步腐蚀造成应力断线。

(4)线路通电后，铝线与镀锌钢线之间存在电化腐蚀，会缩短电缆的使用寿命。

(5)钢丝材料会引起的磁损和热效应，线路传输损耗较大。

若采用铝合金芯，虽然具有较强的防腐性能，且铝合金导电率约为61％IACS，电性能可以，但强度只为钢丝的1/10左右，导致绝缘导线拉力不足，很容易发生疲劳断股，也无法实现大跨距的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效节能型架空绝缘电缆，该绝缘电缆具有重量轻、外径小、强度大、低线损、驰度小、耐高温、耐腐蚀、抗老化等特点，同样容量线路投资成本远远低于其他架空绝缘电缆。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高效节能型架空绝缘电缆，包括导体线芯和包裹在导体线芯外的外包层；所述导体线芯包括绞合导体和绕包在所述绞合导体外的半导电阻水包带；所述绞合导体包括内层的抗拉单元线芯和绞合在抗拉单元线芯外的若干根铝单线；所述抗拉单元线芯由若干根铝包碳纤维单线绞合而成，所述铝包碳纤维单线包括铝层和被铝层包裹在内的超强碳纤维抗拉加强芯。

本发明所述的电缆的导体线芯采用了铝包碳纤维单线，具有以下优点

(1)超强碳纤维抗拉强度超过2800-3400MPa,钢丝的抗拉强度1240Mpa-1410Mpa,强度为钢丝的2倍以上，本发明所述的电缆的导体线芯采用了铝包碳纤维单线，可以大幅度改善架空绝缘电缆的疲劳短股问题，提高电缆使用寿命。

(2)腐蚀是输电线路的一个很大问题，两种不同的金属，在通电后会产生电腐蚀，腐蚀会缩短导线强度，降低导线使用寿命，但碳纤维不会与铝线产生电腐蚀，可解决架空绝缘电缆运行时电腐蚀问题，提高使用寿命。

(3)低弧垂，降低10倍以上垂度。碳纤维与钢芯铝绞线相比具有显著的低弛度特性，在高温条件下弧垂不到钢芯铝绞线的1/10，能有效减少架空线的绝缘空间走廊，提高了导线运行的安全性和可靠性。

(4)碳纤维导线不存在钢丝材料引起的磁损和热效应，而且在输送相同负荷的条件下，具有更低的运行温度，可以减少输电损失6％。

(6)碳纤维导线的比重约为钢的1/4，重量轻。

作为优选，所述铝包碳纤维单线和铝单线缝隙中添加阻水纱，导体通过阻水纱、半导电阻水包带，使得电缆具有纵向阻水功能，可完全解决弧垂中央钢芯容易腐蚀短裂问题，提高电缆使用寿命。

作为优选，所述外包层包括外屏蔽层和最外层的外绝缘层。

作为优选，所述外屏蔽层为半导电非金属屏蔽层。

作为优选，所述外绝缘层为耐候型交联聚乙烯绝缘层。

作为优选，所述若干根铝单线等外径。

作为优选，所述铝单线的外径与所述铝包碳纤维单线的外径相同或不同，从而构成需要容量的导电线芯。

作为优选，所有绞合均为一次性绞合，铝单线所在绞合层紧压绞合，紧压系数不小于0.9。

有益效果

本发明公开了一种高效节能型架空绝缘电缆，由于此种电缆重量轻、外径小、强度大、低线损、驰度小、耐高温、耐腐蚀、抗老化等特点，同样容量线路投资成本低于其他架空绝缘电缆。本专利所述的绝缘电缆具体具有以下有益效果：

(1)通过将铝包覆在导电碳纤维上，形成的铝包碳纤维单线，提高冷加工可塑性，冷加工后能保持冷加工后的形状，更加有利于在导体绞合、紧压过程中更加紧密圆整。

(2)由于本专利所述的绝缘电缆强度大、重量轻、驰度小，可使杆、塔之间的跨距增大，高度降低，同样容量线路成本比普通导线低。

(3)本专利所述的架空绝缘电缆的导体外径要比钢芯铝绞线导体外径小，可节约绝缘屏蔽及外绝缘的使用量，达到节能降耗作用。

(4)导体通过阻水纱、半导电阻水包带，使得电缆具有纵向阻水功能，可完全解决弧垂中央钢芯容易腐蚀短裂问题，提高电缆使用寿命。

(5)碳纤维不会与铝线产生电腐蚀，可解决架空绝缘电缆运行时电腐蚀问题，提高电缆使用寿命。

(6)碳纤维不存在钢丝材料引起的磁损和热效应，而且在输送相同负荷的条件下，具有更低的运行温度，可以减少输电损失6％。

附图说明

图1是本专利实施例1所述高效节能型架空绝缘电缆的结构示意图；

图中，1：超强碳纤维抗拉加强芯；2：铝层；3：阻水纱；4：铝线；

5：半导电阻水带；6：半导电非金属屏蔽层；7：耐候型交联聚乙烯绝缘层。

具体实施方式

以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。

以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，一种高效节能型架空绝缘电缆，由于碳纤维可耐温1000℃以上，因此利用等外径的圆形的碳纤维作为加强芯，将铝层2通过高温包覆机挤包在超强碳纤维抗拉加强芯1上，构成若干根等外径的铝包碳纤维单线；再将这些根铝包碳纤维单线绞合成抗拉单元线芯；在抗拉单元线芯上再绞合适当的等外径的铝单线4，铝单线的外径可以不与铝包碳纤维单线相同，从而构成需要容量的导电线芯；所有绞合为一次性绞合，铝单线所在绞合层紧压绞合，紧压系数不小于0.9，单线缝隙中添加阻水纱3,绞合导体最外层绕包半导电阻水包带5，构成圆形紧压导体线芯；半导电非金属屏蔽层6与耐候型交联聚乙烯绝缘层7共挤，构成外屏蔽及外绝缘层。

常规钢芯铝绞线的性能举例如下表：

表1.常规钢芯铝绞线的性能

由于碳纤维的强度为钢丝的2倍以上，因此达到钢丝的拉断力，只需要碳纤维截面为钢丝的1/2即可，为29.6/2＝14.8mm

由此可见此种结构可以大幅度降低电缆的重量及导体外径。

本专利所述的绝缘电缆具体具有以下有益效果：

(1)通过将铝包覆在导电碳纤维上，形成的铝包碳纤维单线，提高冷加工可塑性，冷加工后能保持冷加工后的形状，更加有利于在导体绞合、紧压过程中更加紧密圆整。

(2)由于本专利所述的绝缘电缆强度大、重量轻、驰度小，可使杆、塔之间的跨距增大，高度降低，同样容量线路成本比普通导线低。

(3)本专利所述的架空绝缘电缆的导体外径要比钢芯铝绞线导体外径小，可节约绝缘屏蔽及外绝缘的使用量，达到节能降耗作用。

(4)导体通过阻水纱、半导电阻水包带，使得电缆具有纵向阻水功能，可完全解决弧垂中央钢芯容易腐蚀短裂问题，提高电缆使用寿命。

(5)碳纤维不会与铝线产生电腐蚀，可解决架空绝缘电缆运行时电腐蚀问题，提高电缆使用寿命。

(6)碳纤维不存在钢丝材料引起的磁损和热效应，而且在输送相同负荷的条件下，具有更低的运行温度，可以减少输电损失6％。

实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。