專利名稱：電纜線芯及包括其的電纜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力輸送技術領域，具體而言，涉及一種電纜線芯及包括其的電纜。
背景技術：
在現(xiàn)有的常規(guī)鋁導體鋼芯電纜中，鋁導體傳輸電能，鋼芯提供強度。而鋼芯在傳輸電能過程中由于溫度上升，其拉伸強度會下降，造成電纜中間懸垂距離變大(蠕變)。為了保證傳輸電能的安全，通常鋼芯電纜的載流量有一定限制，要求鋼芯溫度不超過75°C，但這就大大限制了鋁導線的通流能力。為了提高通流載荷，不提升溫度，只有提高鋁導體載荷，從而增加導體重量，并因此要求增強鋼芯拉強力，以及加固支架，這些都會增加投入運營成本。為了在不增加鋁導線截面的基礎上，增加通流能力，必須找到一種芯材能在高溫下長期使用，并具備相對低的熱膨脹系數(shù)、高的拉伸強度。
由于碳纖維的成本因素以及纖維剛性較大，所以用碳纖維作為主體纖維材料，制備的電纜復合芯在現(xiàn)場安裝，以及推廣使用方面都比剛性鋁絞線有較大的問題及阻力。而且目前的主體碳纖維基本是采用進口纖維，國產(chǎn)纖維還不能具備應該的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種電纜線芯及包括其的電纜，以解決現(xiàn)有技術中電纜線芯隨溫度升高，其拉伸強度下降，電纜中間懸垂嚴重的技術問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種電纜線芯。該電纜包括主體芯和設置在主體芯上的保護層，其中，主體芯由玻璃纖維和/或玄武巖纖維制成，玻璃纖維縱向拉伸強度大于4000Mpa,拉伸模量大于85Gpa,玄武巖纖維拉伸強度大于3700Mpa。進一步地，玻璃纖維和/或玄武巖纖維是直接無捻粗紗。進一步地，玻璃纖維和/或玄武巖纖維是可扭轉(zhuǎn)的。進一步地，保護層為聚酯氈層，聚酯氈層的縱向拉伸強度大于90Mpa，耐受高溫大于 210。。。進一步地,聚酯租層的單位質(zhì)量為45_60g/m2。進一步地，保護層為環(huán)氧樹脂層。 進一步地，主體芯11占電纜線芯體積的70°/Γ80%。進一步地,主體芯11占電纜線芯體積的75%。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種電纜。該電纜包括上述電纜線芯。進一步地，電纜線芯的表面纏繞有多層鋁絞線，各層鋁絞線纏繞的方向相反，且纏繞的螺距相同，鋁絞線的橫截面呈Z型。本發(fā)明的電纜線芯，由于主體芯由玻璃纖維和/或玄武巖纖維制成，玻璃纖維縱向拉伸強度大于4000Mpa,拉伸模量大于85Gpa,玄武巖纖維拉伸強度大于3700Mpa,因此具有優(yōu)良力學性能。而且玻璃纖維和/或玄武巖纖維可以在高溫下連續(xù)工作，且變形量小。并且該電纜線芯受環(huán)境的影響少，相對于碳纖維其成本低廉，同時也可在新增電纜建設中替代現(xiàn)有的鋼芯電纜，降低能耗及運營成本。


說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電纜結構示意圖；以及圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電纜線芯制作流程圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明一種典型的實施方式，提供一種電纜線芯。該電纜線芯包括主體芯和設置在主體芯上的保護層，其中，主體芯由玻璃纖維和/或玄武巖纖維制成，玻璃纖維縱向拉伸強度大于4000Mpa,拉伸模量大于85Gpa,玄武巖纖維拉伸強度大于3700Mpa。該電纜線芯具備高溫低松弛、較低的線膨脹系數(shù)等特性，同時具備穩(wěn)定的拉伸強度和蠕變伸長特性，在芯體直徑一定的情況下，重量比鋼芯有一定的減少，而且更加牢固。因為玻璃纖維與玄武巖纖維的拉伸強度等物理性能相當，所以當主體芯由玻璃纖維和玄武巖纖維制成時，可以采用本領域常規(guī)的手段將玻璃纖維與玄武巖纖維制備成主體芯。由于該電纜線芯的高比鋼度，所以在相同鋁絞線外徑、相同塔距時，電纜的中間懸垂距離要遠遠小于金屬芯的電纜，同時能減少由于氣候和環(huán)境交通對電纜造成振動損傷。由于輕質(zhì)高強、低下垂，也可增加塔間距，降低了建設成本。根據(jù)本發(fā)明一種典型的實施方式，玻璃纖維和/或玄武巖纖維是直接無捻粗紗。因為直接無捻粗紗是直接拉絲成型的玻璃纖維絲束，每一根纖維的張力一致，從而使電纜線芯具備優(yōu)良的力學性能。根據(jù)本發(fā)明一種典型的實施方式，本發(fā)明電纜線芯中的玻璃纖維和/或玄武巖纖維是可扭轉(zhuǎn)的。纖維的可扭轉(zhuǎn)可以通過本領域中通常用的有捻實現(xiàn)，該電纜線芯中的玻璃纖維和/或玄武巖纖維并不要求每一根纖維都是無捻，部分纖維可以有捻，當然有捻會影響纖維線芯的拉伸強度，但又會改善光纜線芯的彎曲性能及抗壓扁性能。可以在保證拉伸輕度的前提下，根據(jù)實際需要調(diào)整使其具備可扭轉(zhuǎn)的特性，同時也就改善了光纜線芯的彎曲性能及抗壓扁性能。電纜線芯的保護層至少起到如下三重作用其一，隔離外部環(huán)境，從而使電纜線芯壽命增長；其二，使電纜線芯外表面光潔，有利于制備效率的提升；其三，有利于接頭的鉸接。該電纜線芯的保護層可以是本領域通常采用的材料，如耐溫塑料等，只要能夠?qū)崿F(xiàn)上述效果即可。根據(jù)本發(fā)明一種典型的實施方式，保護層為聚酯氈層，聚酯氈層的縱向拉伸強度大于90Mpa，耐受高溫大于210°C。由于電纜線芯是由聚酯氈保護，使其對環(huán)境的耐受能力有大幅度提升，而且芯棒表面更加光潔，便于后道鋁線的繞制。當然，該保護層中還可以添加一些功能性物質(zhì)，如抗紫外線，抗氧化、增韌等物質(zhì)，以提高其保護性能。綜合生產(chǎn)成本、重量、電纜線芯性能參數(shù)的考慮，優(yōu)選地，聚酯氈層的單位質(zhì)量為45-60g/m2。根據(jù)本發(fā)明一種典型的實施方式，保護層還可以是環(huán)氧樹脂層。
根據(jù)本發(fā)明一種典型的實施方式，主體芯占電纜線芯體積的70°/Γ80%。優(yōu)選地，主體芯電纜線芯體積的75%。根據(jù)本發(fā)明一種典型的實施方式，提供一種電纜。如圖I所示，該電纜包括上述電纜線芯，即主體芯11和設置在主體芯11上的保護層12。電纜線芯的表面纏繞有多層鋁絞線，各層鋁絞線纏繞的方向相反 ，且纏繞的螺距相同。如圖I所示的實施例，第一鋁絞線層13與第二鋁絞線層14纏繞的方向相反，且纏繞的螺距相同。并且鋁絞線的橫截面可以是呈Z型或梯形，Z型或梯形截面的鋁線可以使導電截面在整個圓周上的利用率更高(相對于圓形截面)，并且相鄰兩根鋁導體具有自鎖的功能，確保截面的穩(wěn)定性。上述電纜線芯的表面纏繞有多層鋁絞線制成的電纜，與具備相同外徑的鋼芯電纜相比，其電能通流量有50%左右的提升，大大節(jié)約了建設成本及運營成本。在實際使用中，該電纜甚至可以在高達160°C的工況下連續(xù)工作，有的甚至短時間內(nèi)可以在200°C以上工作。本發(fā)明的電纜可以通過現(xiàn)有技術中的方法加工制成，根據(jù)本發(fā)明典型的實施例，制作流程如圖2所示。下面將結合如圖2具體說明電纜線芯的制備過程。玻璃纖維從紗架21上以均勻的放卷張力退卷，經(jīng)過導紗板23、第一篦子24均勻進入膠槽25。導紗板23前有一個紅外線加熱器22用于去除纖維中的水分，第一篦子24上的纖維分布是按每根纖維都具有獨有的空間均布在整個膠槽25寬度。浸潰過的纖維按序進入兩對擠膠輥27，擠除多余的樹脂，在兩對擠膠輥27間有一個與進膠槽前同樣的第二篦子26，以確保纖維在擠膠過程中保證纖維不重疊。纖維出擠膠輥27后，進入纖維導向板。根據(jù)實際的纖維分布要求，要求按左右對稱原理上下對應的順序，每根紗穿一個導紗孔，孔的分布按纖維的根數(shù)做圓形分布，下面有接漏板把流下的樹脂流回膠槽25。最后纖維進入模具之前，可以根據(jù)每根纖維的實際情況，單獨調(diào)節(jié)纖維張力(紗架上)，預成型模具28的進口是喇叭型，有利于纖維的進入以及再次擠除過多的樹脂。該模具長度約為lm，以確保纖維在預成型模具28中保持一定的纖維平行度，然后進入約900mm長的一段預熱模具29，使整個模具有一個恒定溫度(120攝氏度)，最后再進入成型模具30，在纖維進入成型模具30前，把一定寬度的聚酯氈穿過專門設計的裝置，完全包褓在纖維束外層，一并進入成型模具30。成型模具30從進口到出口大約保證三個溫度區(qū)145°C 175°C 195°C。從成型模具30拉出的線芯的固化度較低，還要進一步的后固化。在線芯走出成型模具30后，進入后固化爐31，其溫度可以高達250°C左右，路子長度約5m，出后固化爐31后是空氣冷卻(或強制空氣冷卻)段，長度控制在3m內(nèi)，然后再進入覆帶式牽引裝置，及收卷機構32，最后可以纏繞在直徑為800mm的芯軸上。至少可取2500m/卷。由于拉擠成型屬于快速成型工藝，但實際的生產(chǎn)速度還是較慢的，因此，生產(chǎn)好的芯棒要進入全線5 檢測，同時進行超聲波無損檢測，以確保芯體內(nèi)無空隙，同時為保證芯棒有足夠的固化度。下面將結合實施例具體說明本發(fā)明的有益效果。本發(fā)明實施例通過上述方法制備，實施例中所用的原材料及制得的電纜的相關性能參數(shù)如表I :表I
權利要求
1.一種電纜線芯，其特征在于，包括主體芯(11)和設置在所述主體芯(11)上的保護層(12)，其中，所述主體芯(11)由玻璃纖維和/或玄武巖纖維制成，所述玻璃纖維縱向拉伸強度大于4000Mpa,拉伸模量大于85Gpa,所述玄武巖纖維拉伸強度大于3700Mpa。
2.根據(jù)權利要求I所述的電纜線芯，其特征在于，所述玻璃纖維和/或玄武巖纖維是直接無捻粗紗。
3.根據(jù)權利要求I所述的電纜線芯，其特征在于，所述玻璃纖維和/或玄武巖纖維是可扭轉(zhuǎn)的。
4.根據(jù)權利要求I所述的電纜線芯，其特征在于，所述保護層(12)為聚酯氈層，所述聚酯租層的縱向拉伸強度大于90Mpa,耐受高溫大于210°C。
5.根據(jù)權利要求4所述的電纜線芯，其特征在于，所述聚酯氈層的單位質(zhì)量為45-60g/m2。
6.根據(jù)權利要求I所述的電纜線芯，其特征在于，所述保護層(12)為環(huán)氧樹脂層。
7.根據(jù)權利要求I所述的電纜線芯，其特征在于，所述主體芯(11)占所述電纜線芯體積的70% 80%。
8.根據(jù)權利要求7所述的電纜線芯，其特征在于，所述主體芯(11)占所述電纜線芯體積的75%。
9.一種電纜，其特征在于，包括如權利要求I至8中任一項所述的電纜線芯。
10.根據(jù)權利要求9所述的電纜，其特征在于，所述電纜線芯的表面纏繞有多層鋁絞線，各層所述鋁絞線纏繞的方向相反，且纏繞的螺距相同，所述鋁絞線的橫截面呈Z型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電纜線芯及包括其的電纜。該電纜線芯包括主體芯和設置在主體芯上的保護層，其中，主體芯由玻璃纖維和/或玄武巖纖維制成，玻璃纖維縱向拉伸強度大于4000Mpa，拉伸模量大于85Gpa，玄武巖纖維拉伸強度大于3700Mpa。本發(fā)明的電纜線芯，由于主體芯由玻璃纖維和/或玄武巖纖維制成，玻璃纖維縱向拉伸強度大于4000Mpa，拉伸模量大于85Gpa，玄武巖纖維拉伸強度大于3700Mpa，因此具有優(yōu)良力學性能。而且玻璃纖維和/或玄武巖纖維可以在高溫下連續(xù)工作，且變形量小。并且該電纜線芯受環(huán)境的影響少，相對于碳纖維其成本低廉，同時也可在新增電纜建設中替代現(xiàn)有的鋼芯電纜，降低能耗及運營成本。
文檔編號H01B5/10GK102708941SQ20121022311
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權日2012年6月27日
發(fā)明者馮燕, 尤泂, 李力坤, 王若晨, 顧躍定 申請人:嘉興寶盈通復合材料有限公司