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一种绝缘架空电缆的制作方法

发布时间: 2023-12-02& 作者: 开云app官方下载

  目前,10kV电缆随着农网改造的深入开展、城网改造的启动,10kV电缆以其施工维护方便、供电可靠性高,在农网箱变、城网配电线路中得到愈来愈普遍的应用。

  在农网和城网线路大范围的应用的铝导体架空绝缘电缆,其强度较低,导体总拉断力和单位长度重量比较小,造成架设时档距较小,需要设置较多的杆塔。当需要增大杆塔之间的档距时,架空绝缘电缆多采用钢芯铝绞线导体,钢芯的增加能大大的提升电缆的整根拉断力,但同时导致电缆单位重量增大,电缆敷设悬垂较大。另外,钢芯还会使输电线路产生磁滞损耗和涡流损耗,使得线路损耗大大增加。

  GB/T 14049-2008《标称电压10kV架空绝缘电缆》规定:(1)电缆导体长期允许工作时候的温度:聚氯乙烯、聚乙烯应不超过70℃;交联聚乙烯绝缘应不超过90℃;高密度聚乙烯应不超过75℃。(2)电缆的敷设温度:应不低于-20℃。(3)电缆的允许弯曲半径:标称电压10kv电缆:应不小于10(D+d),D代表电缆实际外径,mm;d代表导体实际外径,mm。

  因此,怎么样才能解决铝导体架空绝缘电缆强度,以改善架空绝缘电缆的敷设效果,是本领域所面临的难题。

  本发明的目的是提出一种绝缘架空电缆,可提供更高的强度和较小的电路损耗。

  所述绝缘架空电缆,以石墨烯纤维与碳纤维组成复合纤维作为芯材,铝绞线以复合纤维芯材为中心缠绕,所述铝绞线被绝缘材料包覆。

  本发明的绝缘架空电缆,以复合纤维替代钢芯铝绞线中的钢芯。所述复合纤维为石墨烯和碳纤维的复合纤维。

  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,不仅仅可以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,能大幅度减少自身重量,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,本领域技术人能根据具体工艺要求及生产条件,自由选择,本发明不再赘述。

  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。

  本发明的石墨烯/碳纤维复合材料作为芯材,使得该绝缘架空电缆的拉伸强度比传统钢芯铝绞线倍,但其芯材重量只有传统钢芯的1/10,非常大程度上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。

  一种10kV绝缘架空电缆,以石墨烯纤维与碳纤维组成复合纤维作为芯材,其复合比例为1:2,铝绞线以复合纤维芯材为中心缠绕,所述铝绞线被绝缘材料包覆。

  一种10kV绝缘架空电缆,以石墨烯纤维与碳纤维组成复合纤维作为芯材,其复合比例为2:1,铝绞线以复合纤维芯材为中心缠绕,所述铝绞线被绝缘材料包覆。

  一种10kV绝缘架空电缆,以石墨烯纤维与碳纤维组成复合纤维作为芯材,其复合比例为1:3,铝绞线以复合纤维芯材为中心缠绕,所述铝绞线被绝缘材料包覆。

  试验验证表明,实施例1-3的结构,使得该绝缘架空电缆的拉伸强度比传统钢芯铝绞线倍,但其芯材重量只有传统钢芯的1/10,非常大程度上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度降低。


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