接合輸電電纜的安裝的製作方法

2023-06-08 04:01:06 4

專利名稱：：接合輸電電纜的安裝的製作方法接合輸電電纜的安裝
背景技術：
複合線材通常包括用基本上連續並且縱向延伸的纖維進行增強的基質材料。複合線材的例子包括用纖維(例如，碳纖維或陶瓷纖維)加強的金屬或聚合物基質材料。一些複合線材具體應用於架空輸電電纜中。此類線材的許多實施例可提供比傳統輸電電纜更大的電能傳輸，從而可以通過現有的輸電基礎設施增加電能傳輸容量。在安裝過程中，輸電電纜通常布置在放線盤中，並越過懸掛於懸吊鐵塔上的一系列滑輪將電纜從放線盤中拉出。越過滑輪組件拉動或拉緊電纜時，要注意避免將電纜彎曲至半徑小於其最小彎曲半徑，因為彎曲電纜時的過度張力將會導致(例如)損壞電纜芯。一般來講，電纜張力增加時，其容許的彎曲量會減小。然而，含複合線材的輸電電纜的最小彎曲強度通常高於未採用複合線材的傳統輸電電纜。此外，輸電電纜的長度不會是無限長，因此，為了提供足夠長跨度的電纜，將一系列的輸電電纜規律地端到端連接(也就是說，接合)。希望已安裝的輸電電纜中的接頭是滿張力接頭。此外，希望在越過滑輪組件拉伸輸電電纜前，通過滿張力接頭連接一系列電纜的末端。用於具有鋼芯線材的傳統輸電電纜的接頭通常是由鋁管和鋼管構成的剛性壓縮接頭。這種壓縮接頭的剛度防止接頭越過滑輪拉伸，並且不會存在永久彎曲、變形的高風險，或換句話講，造成接頭自身的應力損壞或損壞接合電纜的風險，例如，過渡到剛性接頭處的損壞。具體地講，在剛性接頭的末端處形成"夾點"或其他小彎曲半徑點，從而造成輸電電纜損壞的高風險。為了減少此類影響，在管的各末端處由帶橡膠軸襯的鋁管構成的接頭覆蓋件有時設置在剛性接頭上，有助於減少剛性接頭和接合的鋼芯電纜的損壞。然而，由於存在其他的損壞風險，所以這種舉措很少用於鋼芯電纜。更柔韌的滿張力接頭(諸如成形的線型接頭)已被用於連接複合線材電纜。然而，越過滑輪組件拉伸這種柔韌的滿張力接頭的方法之前尚未被認識到或被採用。具體地講，不是越過滑輪拉伸柔韌的滿張力接頭，而是先越過滑輪拉伸未接合的電纜，然後再進行接合。安裝過程中還可採用連接複合線材電纜的其他方法，例如使用臨時的絲網緊線夾，也被描述為短接頭(socksplices),以便在輸電電纜經滑輪組件延伸時在輸電電纜的長度之間提供臨時的機械連接。與電纜本身的額定抗斷強度相比，使用這些絲網緊線夾形成的連接的強度相對較低，並且這種連接不提供任何電氣連接。此外，即使採用這種絲網緊線連接，仍然對可有效地將絲網連接和電纜的連接長度越過滑輪組件拉伸到位的角度、張力和滑輪直徑存在限制。例如，在安裝過程中可能會損壞絲網緊線夾邊緣處的電纜。輸電電纜越過滑輪定位後，絲網緊線夾通常被用於連接電纜長度的永久性滿張力接頭替換。然而，在輸電電纜定位後，再對接頭進行安裝會增加安裝步驟(包括附加的設備、時間及其他成本)，並且可能出現問題，例如，安裝者沒有在電纜長度之間安裝接合跨度中點所需的必要現場接入口。
發明內容本文所述發明的一個方面提供安裝輸電電纜的方法。在根據本發明實施的一個實施例中，安裝輸電電纜的方法包括提供含至少一根複合線材的第一電纜。第一電纜有第一末端和第二末端。還提供第二電纜。第二電纜包括至少一根複合線材。第二電纜也有第一末端和第二末端。第一電纜和第二電纜的每根複合線材包括在基質材料中的多根基本上連續並且縱向延伸的纖維。使用柔韌的滿張力接頭將第一電纜的第二末端與第二電纜的第一末端接合。第一電纜的第一末端通過第一滑輪組件被引導，並越過第一滑輪組件拉至第一電纜的第二末端。在根據本發明實施的另一個實施例中，安裝輸電電纜的方法包括提供從第一末端延伸至第二末端的輸電電纜。該電纜包括第一末端與第二末端之間的柔韌的滿張力接頭。輸電電纜包括至少一個基本上連續並且縱向定位在基質中的纖維束。此外，柔韌的滿張力接頭被拉伸越過第一滑輪組件。令人驚訝的是，申請人已發現越過滑輪組件安裝具有柔韌的滿張力接頭的輸電電纜的專門技能，這種專門技能不會對電纜和接頭造成明顯損壞，其中電纜包括至少一個基本上連續並且縱向定位在基質中的纖維束。結合附圖進一步描述本發明，其中類似的附圖標號表示多個視圖中類似的部件，並且其中圖1是根據本發明的一個示例性實施例實施的安裝輸電電纜方法的示意圖。圖2A-圖2C由前視圖示出示例性的柔韌的滿張力接頭。圖3和圖4是具有複合線材芯的架空電能傳輸電纜的兩個示例性實施例的橫截面示意圖。圖5是絞合電纜的示例性實施例的端視圖，在其多個股線周圍帶有維護裝置。圖6是輸電電纜的示例性實施例的端視圖。圖7是根據本發明用熔化的金屬浸滲纖維所用的示例性超聲浸滲裝置的示意圖。圖8、8A和8B是根據本發明製備電纜所用的示例性絞合裝置的示意圖。圖9是根據本發明用於測試越過滑輪拉伸的接頭之示例性測試裝置的示意圖。具體實施方式在以下具體實施方式中，將參考構成其一部分的附圖，在這些附圖中，以舉例說明的方式示出能實施本發明的具體實施例。就這一點而言，諸如"頂部"、"底部"、"前"、"後"、"前部"和"尾部"等定向術語應結合圖示所描述的取向使用。因為本發明的實施例的元件可被設置為多個不同取向，所以使用定向術語是為了舉例說明，而不局限於此。應當理解，在不脫離本發明範圍的前提下，可以利用其他實施例，並且可以進行結構性或邏輯性的修改。因此，並不會局限於採取以下具體實施方式，本發明的涵蓋範圍由附加的權利要求限定。參見圖1，其示出了在架空構造中架線傳輸電纜12的示例性電纜安裝系統10。系統10包括在承受張力的情況下用於輸送輸電電纜12的張力機14、由第一懸吊鐵塔18維持的第一滑輪組件16、由第二懸吊鐵塔22維持的第二滑輪組件20，以及用於從張力機14拉伸輸電電纜12並使其通過第一滑輪組件16和第二滑輪組件20的拖拉器24。雖然僅示出了兩個滑輪組件，但是應當理解，系統10可選地包括任何期望數量的附加滑輪組件，滑輪組件由相應的懸吊鐵塔或其他適用的結構維持。在一個示例性實施例中，輸電電纜12包括第一電纜26、第二電纜28和第三電纜30。輸電電纜12還包括連接第一電纜26和第二電纜28的第一接頭32，以及連接第二電纜28和第三電纜30的第二接頭34。第一電纜26從拖拉器24維持的前端36延伸到部分設置在第一接頭32中的尾端38。第二電纜28從部分設置在第一接頭32中的前端40延伸到部分設置在第二接頭34中的尾端42。第三電纜30同樣地從部分設置在第二接頭34中的前端44延伸到張力機14維持的尾端46。在一個示例性實施例中，第一電纜26、第二電纜28和第三電纜30均至少為約980英尺(約300米)長，而其他尺寸為設想的。在一些實施例中，第一電纜26>第二電纜28和第三電纜30均至少為約100a200(X300(X4000、5000、6000、7000、8000、9000英尺長，或者甚至至少約10,000英尺長。此外，下面將結合圖3-圖6進行更詳細的描述，包括第一電纜、第二電纜和第三電纜的輸電電纜包括至少一根複合線材，該複合線材包括在基質材料中的多根基本上連續並且縱向延伸的增強纖維。通常，線芯的一小部分(也就是說，線芯相對於整個電纜的一小部分，相對於電纜橫截面被表示為線芯佔整個電纜的面積的一小部分)在約5%至30%的範圍內。在一些實施例中，線芯相對於整個電纜的的部分為至少2%、至少5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%、22%、25%、30%、35%、40%、45%、50%，或者甚至至少60%。示例性基質材料包括金屬基質材料，諸如鋁、鈦、鋅、錫、鎂及其合金(例如，鋁和銅的合金)，以及聚合物基質材料，諸如環氧樹脂、酯、乙烯基酯、聚醯亞胺、聚酯、氰酸鹽酯、酚醛樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂和熱塑性塑料。適於製備複合線材的連續(也就是說，與平均纖維直徑相比具有相對無限的長度)纖維的例子包括芳綸纖維、硼纖維、碳纖維、陶瓷纖維、石墨纖維、聚(對亞苯基苯並二瞎唑>鎢纖維和形狀記憶合金(也就是說，經過馬氏體相變後的金屬合金，從而使得該金屬合金可在相變溫度以下由於孿晶機理引起變形，其中這種變形是可逆的，當該孿晶結構被加熱到相變溫度以上時會逆變回原相)纖維。陶瓷纖維包括玻璃、碳化矽纖維和氧化物陶瓷纖維。通常，陶瓷纖維是晶體陶瓷(也就是說，顯示具有可辨別的X-射線粉末衍射圖形)和/或晶體陶瓷和玻璃的混合物(也就是說，纖維可能包含晶體陶瓷和玻璃兩相)，儘管也可能都是玻璃。在一些實施例中，纖維是至少50(在一些實施例中，為至少55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98、99，或者甚至IOO)重量％的晶體。適用的晶體陶瓷氧化物纖維的例子包括耐火纖維，諸如氧化鋁纖維、矽鋁酸鹽纖維、硼鋁酸鹽纖維、鋁硼矽酸鹽纖維、氧化鋯-二氧化矽纖維以及它們的組合。在一些實施例中，期望纖維包含至少40(在一些實施例中，為至少50、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98、99，或者甚至100)體積％的A1203(基於纖維的總體積)。在一些實施例中，期望纖維包含40至70(在一些實施例中，在55至70，或者甚至55至65範圍內)體積％的八1203(基於纖維的總體積)。此外，示例性的玻璃纖維可得自(例如)康寧玻璃公司(紐約州康寧)。通常，連續玻璃纖維的平均纖維直徑在約3微米至約19微米的範圍內。在一些實施例中，玻璃纖維的平均抗拉強度為至少3GPa、4GPa，或者甚至至少5GPa。在一些實施例中，玻璃纖維的彈性模量在約60GPa至95GPa的範圍內，或者在約60GPa至約90GPa的範圍內。氧化鋁纖維在(例如)美國專利No.4，954，462(伍德(Wood)等人)和5,185,299(伍德等人)中有所描述。在一些實施例中，氧化鋁纖維是多晶a-氧化鋁纖維，並且包含(基於理論氧化物)大於99重量％的八1203和0.2-0.5重量％的Si02(基於氧化鋁纖維的總重量)。在另一方面，一些期望的多晶a-氧化鋁纖維包含平均粒度小於1微米(或者甚至在一些實施例中小於0.5微米)的a-氧化鋁。在另一方面，在一些實施例中，多晶a-氧化鋁纖維具有至少1.6GPa(在一些實施例中，為至少2.1GPa，或者甚至至少2.8GPa)的平均抗拉強度，根據美國專利No.6.460,597(麥卡洛(McCullough)等人)中所述抗拉強度測試而測得。示例性a-氧化鋁纖維由3M公司(明尼蘇達州聖保羅)以商品名"NEXTEL610"銷售。矽鋁酸鹽纖維在(例如)美國專利No.4,047,965(卡斯特(Karst)等人)中有所描述。示例性矽鋁酸鹽纖維由3M公司(明尼蘇達州聖保羅)以商品名"NEXTEL440"、"NEXTEL550"禾口"NEXTEL720"銷售。硼鋁酸鹽纖維和鋁硼矽酸鹽纖維在(例如)美國專利No.3，795，524(索曼(Sowman))中有所描述。示例性鋁硼矽酸鹽纖維由3M公司以商品名"NEXTEL312"銷售。氧化鋯-二氧化矽纖維如(例如)美國專利No.3,709，706(索曼)中所述。通常，連續陶瓷纖維具有至少約5微米的平均纖維直徑，更常見的是，在約5微米至約20微米的範圍內；並且在一些實施例中，在約5微米至約15微米的範圍內。通常，陶瓷纖維是成束的。纖維束在纖維領域中是已知的，並且通常包括多根(單根)大體上非扭曲的纖維(通常至少100根纖維，更常見的是至少400根纖維)。在一些實施例中，纖維束包括每束至少780根單纖維，並且在一些情況下，每束至少2600根單纖維，或每束至少5200根單纖維。各種陶瓷纖維束有多種長度可供選擇，包括300米、500米、750米、1000米、1500米以及更長。纖維的橫截面形狀可以是圓形、橢圓形或狗骨形。示例性硼纖維可從(例如)德事隆特種纖維公司(TextronSpecialtyFibers,Inc.)(麻薩諸塞州羅尼爾)商購獲得。通常，此類纖維的長度為大約至少50米，並且可能甚至為大約上千米或更長。通常，連續硼纖維的平均纖維直徑在約80微米至約200微米的範圍內。更常見的是，平均纖維直徑不大於150微米，最常見的是在95微米至145微米的範圍內。在一些實施例中，硼纖維的平均抗拉強度為至少3GPa，或者甚至至少3.5GPa。在一些實施例中，硼纖維的彈性模量在約350GPa至約450GPa的範圍內，或者甚至在約350GPa至約400GPa的範圍內。此外，示例性碳化矽纖維由(例如)COI陶瓷公司(COICeramics)(加利福尼亞州聖地牙哥)以商品名為"NICALON"的每束有500根纖維的纖維束銷售，由宇部興產株式會社(UbeIndustries)(日本)以商品名"TYRANNO"銷售，以及由道康寧公司(密西根州米德蘭)以商品名"SYLRAMIC"銷售。示例性碳化矽單絲纖維由(例如)特種材料公司(SpecialtyMaterials,Inc.)(麻薩諸塞州羅尼爾)以商品名"SCS-9"、"SCS-6"和"Ultra-SCS"銷售。碳纖維可(例如)以商品名為"THORNELCARBON"的每束有200(X400(X5000和12，000根纖維的纖維束得自阿莫科化學公司(AmocoChemicals)(喬治亞州阿爾法利塔)，還可得自赫氏公司(HexcelCorporation)(康乃狄克州斯坦福德)，以商品名"PYROFIL"得自格拉斐公司(Grafil，Inc.)(加利福尼亞州薩克拉門託)(三菱麗陽株式會社的子公司)，以商品名"TORAYCA"得自東麗株式會社(日本東京)，以商品名"BESFIGHT"得自日本東邦人造絲公司(TohoRayonofJapan,Ltd.),以商品名"PANEX"和"PYRON"得自卓爾泰克公司(ZoltekCorporation)(密蘇裡州聖路易斯)，以及以商品名"UKW和"12K50"得自英可特種產品公司(IncoSpecialProducts)(新澤西州威科夫)(鍍鎳碳纖維)。通常，連續碳纖維的平均纖維直徑在約4微米至約12微米、約4.5微米至約12微米，或者甚至約5微米至約IO微米的範圍內。示例性石墨纖維由(例如)英國石油阿莫科公司(喬治亞州阿爾法利塔)以商品名為"T-300"的每束有1000、3000和6000根纖維的纖維束銷售。通常，此類纖維的長度為大約至少50米，並且可能甚至為大約上千米或更長。通常，連續石墨纖維的平均纖維直徑在約4微米至約12微米、約4.5微米至約12微米，或者甚至約5微米至約10微米的範圍內。在一些實施例中，石墨纖維的平均抗拉強度為至少1.5GPa、2GPa、3GPa，或者甚至至少4GPa。在一些實施例中，石墨纖維的彈性模量在約200GPa至約1200GPa，或者甚至約200GPa至約lOOOGPa的範圍內。示例性鎢纖維可得自(例如)加州精細線材公司(CaliforniaFineWireCompany)(加利福尼亞州格洛爾海灘)。通常，此類纖維的長度為大約至少50米，並且可能甚至為大約上千米或更長。通常，連續鎢纖維的平均纖維直徑在約IOO微米至約500微米、約150微米至約500微米，或者甚至約200微米至約400微米的範圍內。在一些實施例中，鉤纖維的平均抗拉強度為至少0.7GPa、lGPa、1.5GPa、2GPa，或者甚至至少2.3GPa。在一些實施例中，鴿纖維的彈性模量大於400GPa到大約不大於420GPa，或者甚至不大於415GPa。示例性形狀記憶合金纖維可得自(例如)莊信萬豐公司(賓夕法尼亞州西惠特蘭德)(JohnsonMatthey，WestWhiteland，PA)。通常，此類纖維的長度為大約至少50米，並且可能甚至為大約上千米或更長。通常，連續的形狀記憶合金纖維的平均纖維直徑在約50微米至約400微米、約50至約350微米，或者甚至約100微米至300微米的範圍內。在一些實施例中，形狀記憶合金纖維的平均抗拉強度為至少0.5GPa，或者甚至至少lGPa。在一些實施例中，形狀記憶合金纖維的彈性模量在約20GPa至約100GPa，或者甚至約20GPA至約90GPa的範圍內。示例性芳綸纖維可以用商品名"KEVLAR"得自(例如)杜邦公司(德拉瓦州威爾明頓)。通常，此類纖維的長度為大約至少50米，並且可能甚至為大約上千米或更長。通常，連續芳綸纖維的平均纖維直徑在約IO微米至約15微米的範圍內。在一些實施例中，芳綸纖維的平均抗拉強度為至少2.5GPa、3GPa、3.5GPa、4GPa，或者甚至至少4.5GPa。在一些實施例中，芳綸纖維的彈性模量在約80GPa至約200GPa，或者甚至約80GPa至約180GPa的範圍內。示例性聚(對亞苯基苯並二隨唑)纖維可以用商品名"ZYLON"得自(例如)東洋紡織株式會社(日本大阪)。通常，此類纖維的長度為大約至少50米，並且可能甚至為大約上千米或更長。通常，連續聚(對亞苯基苯並二瞎唑)纖維的平均纖維直徑在約8微米至約15微米的範圍內。在一些實施例中，聚(對亞苯基苯並二嗨唑)纖維的平均抗拉強度為至少3GPa、4GPa、5GPa、6GPa，或者甚至至少7GPa。在一些實施例中，聚(對亞苯基苯並二嗨唑)纖維的彈性模量在約150GPa至約300GPa，或者甚至約150GPa至約275GPa的範圍內。芳綸纖維、碳纖維、石墨纖維、陶瓷纖維、聚(對亞苯基苯並二Pi唑)纖維(包括纖維束)通常包括至少一些氧化物陶瓷纖維的至少一部分外表面上的有機漿料。通常漿料提供0.5重量％至10重量％範圍內的附加重量。經觀察，漿料提供潤滑性，並且在操作期間保護纖維股線。據信，上漿有利於(例如，在轉為織物期間)減少纖維的破損、減少靜電以及減少粉塵量。可去除漿料，例如，溶解或燒掉。優選的是，在根據本發明構成基質複合線材之前去除漿料。這樣，在構成複合線材前，纖維上沒有任何漿料。用作基質材料的示例性金屬為含有高純度(例如，大於99.95%)鋁元素或者是純鋁與其他元素(例如銅)的合金。通常，選擇金屬基質材料以使得基質材料與纖維不發生顯著的化學反應(也就是說，相對於纖維材料呈化學惰性)，例如，消除在纖維外部提供保護性塗層的必要。示例性金屬基質材料包括鋁、鋅、錫、鎂及其合金(例如，鋁和銅的合金)。在一些實施例中，基質材料有利地包含鋁及其合金。通常，用作金屬基質複合材料的纖維包括硼纖維、碳纖維、含晶體陶瓷的纖維、石墨纖維、鎢纖維以及形狀記憶合金纖維。在一些實施例中，金屬基質包含至少98重量％的鋁，為至少99重量％的鋁，大於99.9重量％的鋁，或者甚至大於99.95重量％的鋁。鋁與銅的示例性鋁合金包含至少98重量％的鋁和最多2重量％的銅。在一些實施例中，可用的合金為1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000和/或8000系列鋁合金(鋁業協會牌號)。雖然製備高抗拉強度線材傾向於需要高純度金屬，但是低純度形式的金屬也是可用的。適用的金屬可商購獲得。例如，鋁可以用商品名"超純鋁；99.99%鋁"(SUPERPUREALUMINUM;99.99%Al)得自美鋁公司(賓夕法尼亞州匹茲堡)。鋁合金(例如，Al-2重量。/。Cu(0.03重量％的雜質))可得自(例如)貝爾蒙特金屬公司(BelmontMetals)(紐約州紐約)。鋅和錫可得自(例如)金屬服務公司(MetalServices)(明尼蘇達州聖保羅)("純鋅";99.999%純度和"純錫";99.95%純度)。例如，鎂可以用商品名"PURE"得自億萊科特鎂業公司(MagnesiumElektron)(英格蘭曼徹斯特)。鎂合金(例如，WE43A、EZ33A、AZ81A和ZE41A)、鈦和鈦合金可得自(例如)鈦美特公司(TIMET)(科羅拉多州丹佛)。複合線芯和線材通常包括至少15體積％(在一些實施例中，為至少20、25、30、35、40、45，或者甚至50體積％)的纖維(基於纖維和基質材料的總組合體積)。更常見的是，複合線芯和線材包含40至75(在一些實施例中，為45至70)體積％範圍內的纖維(基於纖維和基質材料的總組合體積)。通常，線芯的平均直徑在約5毫米至約15毫米的範圍內。在一些實施例中，期望線芯的平均直徑為至少1毫米，至少2毫米，或者甚至達到約3毫米。通常，複合線材的平均直徑在約1毫米至12毫米、1毫米至10毫米、1毫米至8毫米，或者甚至在1毫米至4毫米的範圍內。在一些實施例中，期望複合線材的平均直徑為至少1毫米、至少1.5毫米、2毫米、3毫米、4毫米、5毫米、6毫米、7毫米、8毫米、9毫米、IO毫米、ll毫米，或者甚至至少12毫米。製備金屬和聚合物基質複合線材的技術在本領域中是已知的。例如，連續金屬基質複合線材可採用連續金屬基質浸滲方法製備。一種適用的方法在(例如)美國專利No.6,485,796(卡彭特(Carpenter)等人)中有所描述。連續纖維增強金屬基質複合材料的其他加工方法在(例如)ASMHandbookVol.21，Composites,pp.584-588(ASMInternational,MetalsPark,OH)，publishedin2001(2001年出版的《美國金屬學會手冊》第21巻第584-588頁"複合材料"(俄亥俄州金屬園區美國材料信息學會))中有所論述。此外，例如，製備金屬基質複合線材的技術包括以下文獻中所討論的那些技術例如，美國專利No.5,501,906(德維(Deve))、6,180,232(麥卡洛等人)、6,245,425(麥卡洛等人)、6,336,495(麥卡洛等人)、6,544,645(麥卡洛等人)、6,447,927(麥卡洛等人)、6,460,597(麥卡洛等人)、6，329，056(德維等人)、6,344，270(麥卡洛等人)、6,485,796(卡彭特等人)、6,559,385(詹森(Johnson)等人)、6,796,365(麥卡洛等人)、6,723,451(麥卡洛等人)和6,692,842(麥卡洛等人)和6,913,838(麥卡洛等人>提交於2003年3月31日，序列號為10/403,643的美國專利申請、提交於2004年2月13日，序列號為10/778,488的美國專利申請、提交於2004年2月13日，序列號為10/779,438的美國專利申請、提交於2005年12月23日，序列號為11/317,608的美國專利申請、提交於2005年12月23日，序列號為11/318,368的美國專利申請，以及提交於2004年6月17日，序列號為10/870,262的美國專利申請。包含聚合物和纖維的線材可通過(例如)本領域已知的擠拉成型法製備。例如，於2003年11月6日公開的、公開號為WO2003/091008A的PCT專利申請和於2005年5月6日公開的、公開號為WO2005/040017A的PCT專利申請中提供了纖維增強聚合物的一個例子。擠拉成型法在(例如)ASMHandbookVol.21,Composites,pp.550-564(ASMInternational,MetalsPark,OH),publishedin2001(2001年出版的《美國金屬學會手冊》第21巻第550-564頁"複合材料"(俄亥俄州金屬園區美國材料信息學會))中有進一步的描述。通常，用作聚合物基質複合材料的纖維包括芳綸纖維、硼纖維、碳纖維、陶瓷纖維、石墨纖維、聚(對亞苯基苯並二鵬唑)纖維、鎢纖維和形狀記憶合金纖維。在一些實施例中，線芯中至少85%(在一些實施例中，為至少90%，或者甚至至少95%)的纖維都是連續的。再次參見圖1，第一電纜26、第二電纜28和第三電纜30均具有額定抗斷強度，其中電纜26、28、30的極限抗拉強度大於或等於額定抗斷強度。一般來講，額定抗斷強度由限定電纜的最小可接受強度的計算進行確定(參見2005年公布的StandardReferenceASTMB232(標準參考ASTMB232))。在一個示例性實施例中，包括接頭32、34和構成輸電電纜12的複合線材的輸電電纜12易受損壞(包括複合線材的縱向增強纖維的破損)，取決於下列因素施加在輸電電纜12上的張力量；輸電電纜12的直徑；經過滑輪的輸電電纜12的彎曲半徑；電纜12的組成，包括基質材料、纖維材料的類型，纖維材料的相對量以及其他；越過滑輪的輸電電纜12的轉角(下文將進行更詳細的描述)。在這些鐵路沿線，在一個示例性實施例中，包括第一電纜26、第二電纜28和第三電纜30的輸電電纜12具有相關的最小滑輪直徑。具體地講，在沒有機械載荷的條件下相關的最小滑輪直徑與輸電電纜12的最小彎曲半徑相對應，機械載荷可在輸電電纜12沒有明顯損壞的條件下被施加在輸電電纜12上。承受機械載荷時，輸電電纜12的最小彎曲半逕取決於越過滑輪的輸電電纜12的張力和實際轉角。隨著張力和轉角增加，輸電電纜12的最小彎曲半徑增大。因此，滑輪可據此選擇足夠大的直徑，並且大於最小滑輪直徑。應該指出的是，通常滑輪直徑還由物理約束條件限定，諸如個人在安裝過程中提拉滑輪或滿足其他安裝需求的能力。在一個示例性實施例中，每個第一接頭32和第二接頭34都是柔韌的滿張力接頭。一般來講，"柔韌的"接頭能夠被彎曲或彎成曲線形，例如，越過一個或多個滑輪組件拉伸而產生的彎曲，而不會對輸電電纜12(包括接頭32、34)造成明顯的損壞。這與剛性接頭(例如，將鋼套管壓縮在一定長度的輸電電纜的線芯上，然後將鋁套管壓縮在鋼套管和鄰近鋁套管的部分輸電電纜上而構成的壓縮接頭)形成對比。一般來講，這類剛性接頭不能夠在不明顯彎曲損壞剛性接頭和/或損壞與剛性接頭接合的輸電電纜的條件下越過一個或多個滑輪組件拉伸。具體地講，越過滑輪組件拉伸的剛性接頭在越過滑輪組件拉伸後會永久變形或彎曲。作為附加參考，"滿張力"接頭一般指能夠經受相當於輸電電纜12的額定抗斷強度的張力的接頭。結合圖2A-圖2C，在一個示例性實施例中，第一接頭32為滿張力的柔韌接頭。例如，第一接頭32可選的是成形的線型接頭。具體地講，第一接頭32包括多根包裹在第一電纜26的尾端38和第二電纜28的前端40周圍的螺旋纏繞內杆50，以及多根包裹在多根內杆50周圍的螺旋纏繞外杆52。結合圖2B，將三根、四根或者期望數量的內杆50的群組依次施加在第一電纜26和第二電纜28上，直到期望數量的內杆50都設置在第一電纜26和第二電纜28周圍為止。結合圖2C，將三根、四根，或者期望數量的外杆52的群組依次施加在多根內杆50上，直到期望數量的外杆52都設置在多根內杆50周圍為止。多根內杆和外杆50、52可選地由鋁合金製成。參考上文，適合的接頭包括柔韌的滿張力接頭，諸如成形的線型接頭，包括可以用商品名"THERMOLIGN"(零件編號為TLSP-795)得自預製管線產品公司(PreformedLineProducts)(俄亥俄州克裡夫蘭)的接頭。在一個示例性實施例中，接頭32足夠大，可有效散熱。由複合線材構成的輸電電纜通常專用於在高溫(例如，約200'C以上)下工作，相比之下，具有鋼芯線材的電纜的工作溫度(例如)約IO(TC以上。較大的接頭能夠有助於保持接頭的溫度相對較低。因此，接頭32可選地由兩層螺旋杆構成，以添加另外的散熱器至接頭32。雖然適合作為散熱器，但是由於過去其他類型接頭(例如，絲網連接器)的破損經歷，輸電電纜12的柔韌的滿張力接頭可安全經過滑輪的性能仍是令人驚訝的結果。此外，雙層接頭構造的成功使用也令人吃驚，因為雙層構造更顯示出接頭邊緣處集中的彎曲力，獲得更令人驚訝的成功效果。再次參見圖2A-圖2C，在一個示例性實施例中，第二接頭34採用與第一接頭32基本上類似的方式形成，但是第一接頭32和第二接頭34可選地為基本上不同的形式。結合圖l，張力機14可選的是本領域已知的類型，它通常用於維持輸電電纜12的放線盤，還被描述為電纜的放線長度。具體地講，張力機14用於放出承受張力的輸電電纜12，例如，使用制動機構，以避免輸電電纜12從放線盤中釋放過快。此外，為了減小電纜下垂度，在拉伸過程中可能需要增加張力，以便輸電電纜12清除障礙或保持必要的清晰水平(例如，在公路上)。作為參考，第一電纜26、第二電纜28和第三電纜30中的每根可選地與輸電電纜12的放線長度相對應，在一個示例性實施例中，也可以設想其他長度。第一滑輪組件16由第一懸吊鐵塔18維持，例如，懸掛於第一懸吊鐵塔18上，一般包括滑輪陣列56，用於支承輸電電纜12，並順著弧(例如，45度弧)定位以限定滑輪陣列56的總曲率半徑Rp這樣，滑輪陣列56可選地用於為輸電電纜12提供相對較大的半徑以使其穿過，而不必提供單獨的直徑相對較大的滑輪。在一個示例性實施例中，每個滑輪56的直徑為約7英寸，並且滑輪陣列56限定的總曲率半徑Ri為約60英寸。還應該指出的是，第一滑輪組件16可選地安裝在第一懸吊鐵塔18或其他適合的結構上，以此方式使整個第一滑輪組件16能夠繞樞軸轉動，以適應輸電電纜12從第一滑輪組件16的不同引入線和引出線，下文將進行更加詳細的描述。在一個示例性實施例中，第一懸吊鐵塔18為本領域已知的類型(例如，金屬框架塔)。第二滑輪組件20由第二懸吊鐵塔22維持，例如，懸掛於第二懸吊鐵塔22上，並且通常包括滑輪58。在一個示例性實施例中，滑輪58的直徑為約36英寸，但還可以設想其他尺寸。由此，滑輪58可選地限定總曲率半徑，例如，約18英寸。還應該指出的是，第二滑輪組件20可選地安裝在第二懸吊鐵塔22或其他適合的結構上，以此方式使整個第二滑輪組件20能夠繞樞軸轉動，以適應輸電電纜12從第二滑輪組件20的不同引入線和引出線，下文將進行更加詳細的描述。在一個示例性實施例中，第二懸吊鐵塔22為本領域已知的類型(例如，金屬框架塔)。還應該指出的是，還可以設想第一滑輪組件16和第二滑輪組件20的後續滑輪組件(未示出)。拖拉器24可選的是本領域已知的類型並且通常用於從張力機14中拉伸輸電電纜12。具體地講，拖拉器24用於在輸電電纜12上施加張力，以便拉伸輸電電纜12越過第一滑輪組件16和第二滑輪組件20或附加的滑輪組件(需要時)。至於相對位置，張力機14可選地與第一滑輪組件16橫向隔開一段距離，該距離是第一滑輪組件16所維持高度的約三倍。繼而，在一個示例性實施例中，第一滑輪組件16和第二滑輪組件20間隔開，以便將側向跨度或跨度距離限定在約200英尺至約1600英尺的範圍內，但是也可設想其他尺寸，包括(例如)約200英尺至約600英尺，約600英尺至約1500英尺，或者甚至約1200英尺至約1600英尺。此外，附加的後續滑輪組件/懸吊鐵塔可選地限定相似的跨度距離，或根據具體應用要求限定其他跨度距離。拖拉器24可選地與第二滑輪組件20橫向隔開一段距離，該距離是第二滑輪組件20所維持高度的約三倍，但是還可以設想其他尺寸。結合圖1並根據上文，安裝輸電電纜12的方法包括引導第一電纜26的前端36越過第一滑輪組件16，並拉伸第一電纜26越過第一滑輪組件16。在一個示例性實施例中，適合的牽引件(未示出)連接到第一電纜26的前端36，然後用拖拉器24拉伸牽引件，以直接從張力機14維持的放線盤拉伸第一電纜26越過第一滑輪組件16。如虛線所示，輸電電纜12通過第一滑輪組件16，用以為輸電電纜12第一次進入或第一次越過第一滑輪組件16處輸電電纜12的切線限定引入線。繼而，輸電電纜12通過第一滑輪組件16，用以為輸電電纜12退出或不再越過第一滑輪組件16處輸電電纜12的切線限定引出線。第一滑輪組件16處的引入線和引出線之間的夾角被描述為輸電電纜12越過第一滑輪組件16的第一轉角a。在一個示例性實施例中，較大的總曲率半徑Ri是有利的，因為第一轉角a相對較高。具體地講，張力機14(輸電電纜12自張力機直接饋送到第一滑輪組件16中)常常處於比第一滑輪組件16低很多的高度，並且相比於(例如)第一滑輪組件16和第二滑輪組件20之間的跨度距離，張力機與第一滑輪組件16橫向間隔開一段相對較短的距離。因此，進入第一滑輪組件16時通常採用相對較高的角度。張力機14將第一電纜26拉出至尾端38後，可選地通過第一接頭32(如上文所述的柔韌的滿張力接頭)將第二電纜28接合或連接到第一電纜26上。在一個示例性實施例中，第二電纜28可選地維持在第一電纜26的單獨放線盤上，並且在第一電纜26被拉出至尾端38後，將第二電纜28的前端40與第一電纜26的尾端38接合。在一個示例性實施例中，拉伸第一電纜26至第一電纜26的尾端38越過第一滑輪組件16，直到第一接頭32最終越過第一滑輪組件16拉伸到(例如)圖l所示的第二接頭34的位置。通過施加在第一接頭32及第一電纜26和第二電纜28上的相關張力，將第一接頭32以第一轉角a拉伸越過第一滑輪組件16。在一個示例性實施例中，將第一接頭32以約10度至約40度範圍內的第一轉角a拉伸越過第一滑輪組件16，並且所施加的張力在第一電纜26和第二電纜28中每根的額定抗斷強度(RBS)的約5%至約20%的範圍內。應該指出的是，還可以想到其他第一轉角a和張力。雖然第一接頭32是柔韌的，但是可以通過增加總曲率半徑R,以減少第一接頭32的彎曲鼂從而進一步避免一些破損風險。例如，曲率半徑&可被選擇為基本上大於輸電電纜12的最小滑輪直徑的一半。該方法也包括引導來自第一滑輪組件16的第一電纜26的前端36越過第二滑輪組件20，並越過第二滑輪組件20將第一電纜26向第一電纜26的尾端38拉伸至第一接頭32。如虛線所示，輸電電纜12通過第二滑輪組件20，用以為輸電電纜12第一次進入或第一次越過第二滑輪組件20處輸電電纜12的切線限定引入線。輸電電纜12越過第二滑輪組件20後，輸電電纜12通過第二滑輪組件20，用以為輸電電纜12退出或不再穿越第二滑輪組件20處的輸電電纜12的切線限定引出緣第二滑輪組件20處輸電電纜12的引入線和引出線之間的夾角被描述為輸電電纜12越過第二滑輪組件20的第二轉角e。在一個示例性實施例中，滑輪58的總曲率半徑不需要與滑輪陣列56的總曲率半徑A—樣大以確保第一接頭32不會使其彎曲至半徑過小。具體地講，在第二滑輪組件20位於第一滑輪組件16和後續第三滑輪組件(未示出)之間的位置，第二轉角e常常小於第一轉角a，因為輸電電纜12自第一滑輪組件16送入第二滑輪組件20，第一滑輪組件16與張力機14的相對高度相比，其處於與第二滑輪組件20更為適當的高度上，然後輸電電纜將饋送至第三滑輪組件，第三滑輪組件也將處於與第二滑輪組件20更為適當的高度上換句話講"塔與塔"或"滑輪與滑輪"的角度通常比第一個"地與塔"或第一個"地與滑輪"的角度和最後的"塔與地"或最後的"滑輪與地"的角度小得多。第一電纜26可選地越過第一滑輪組件16拉伸至尾端38，第一接頭32越過第二滑輪組件20拉伸(例如)至圖1中大致示出的位置。通過施加第一電纜26和第二電纜28上的相關張力，將第一接頭32以第二轉角e拉伸越過第二滑輪組件20。在一個示例性實施例中，將第一接頭32以約10度至約40度範圍內的第二轉角0拉伸越過第二滑輪組件20，並且所施加的張力在第一電纜26和第二電纜28中每根的額定抗斷強度(RBS)的約5%至約20%的範圍內。應該指出的是，還可以想到其他第二轉角P和張力。雖然第一接頭32是柔韌的，但是可以通過增加滑輪58的總直徑以減少第一接頭32的彎曲量，從而進一步避免一些破損風險。在一個示例性實施例中，第二滑輪組件20的滑輪58的直徑被選擇為基本上大於輸電電纜12的最小滑輪直徑。雖然所示第一接頭32拉伸越過兩組滑輪組件，但是在一個示例性實施例中，第一接頭32還拉伸越過附加的滑輪組件，例如，基本上類似於第一滑輪組件18或第二滑輪組件20的滑輪組件。此外，在一個示例性實施例中，第二接頭34在第二電纜28和第三電纜30之間通過基本上類似於所述與第一接頭32相關的方式構成。此外，第二接頭34可選地越過第一滑輪組件16、第二滑輪組件20，或任何數量的後續滑輪組件，通過基本上類似於所述與第一接頭32相關的方式拉伸。上文所述的系統和方法具有多種優點。例如，在電纜長度之間採用永久性的柔韌的滿張力接頭，而不是使用臨時的機械接頭(諸如絲網緊線夾，也被描述為短接頭)來拉伸輸電電纜12。這樣，不必在稍後的某些時候安裝永久性接頭，減少了安裝步驟並提高了效率。此外，減少了電纜定位後與永久性接頭安裝相關的問題，例如，輸電電纜12的安裝者沒有在滑輪組件之間安裝接合跨度中點所需的必要現場接入□。如上文所述，含複合線材的電纜尤其適用於架空電能傳輸電纜。根據本發明實施的輸電電纜12可以是均一的(也就是說，僅包含一種複合線材)或不均一的(也就是說，包含多根次要線材，諸如金屬線材)。例如不均一電纜，輸電電纜12的線芯可包括多根複合線材，該複合線材含縱向設置的增強纖維，其外殼包括多根次要線材(例如，鋁線材)。根據本發明實施的電纜可包括(例如)金屬基質材料或聚合物基質材料複合線材。此外，根據本發明實施的電纜可被絞合。絞合電纜通常包括中心線材和圍繞中心線材螺旋絞合的第一層線材。電纜絞合是一種工藝方法，其中各股線材以螺旋結構組合，製備出成品電纜(參見(例如)美國專利No.5,171,942(鮑爾斯(Powers))和5,554,826(吉恩崔(Gentry)))。所得螺旋形絞合線繩的柔韌性遠遠高於可得自橫截面積相等的固體棒的柔韌性。螺旋結構也是有利的，因為電纜在固定、安裝和使用過程中承受彎曲時，絞合電纜可維持其圓形的總橫截面形狀。螺旋纏繞電纜可包括少至7根單股線，更常見的構造包括50根股線或更多根股線。根據本發明實施的一個示例性電能傳輸電纜或輸電電纜如圖3所示，其中根據本發明實施的電能傳輸電纜130可以是十九根單根複合材料(例如，金屬基質複合材料)線材134的線芯132，該複合線材被三十根單根金屬線材(例如，鋁或鋁合金線材)138的護套136包圍。同樣，如圖4所示，作為許多選擇之一，根據本發明實施的架空電能傳輸電纜140可以是三十七根單根複合材料(例如，金屬基質複合材料)線材144的線芯142，該複合線材被二H"^—根單根金屬(鋁或鋁合金)線材148的護套146包圍。圖5還示出了絞合電纜80的另一個示例性實施例。在此實施例中，絞合電纜包括中心複合材料(例如，金屬基質複合材料)線材81A和第一層82A複合材料(例如，金屬基質複合材料)線材，該第一層複合線材螺旋纏繞在中心複合材料(例如，金屬基質複合材料)線材81A的周圍。此實施例還包括第二層82B複合材料(例如，金屬基質複合材料)線材81，其螺旋纏繞在第一層82A的周圍。任何層中都可以包含任何適當數量的複合材料(例如，金屬基質複合材料)線材81。此外，如果需要，絞合電纜80中可包括多於兩層的複合線材。根據本發明實施的電纜可用作裸電纜，或者它們可用作較大直徑電纜的線芯。同樣，根據本發明實施的電纜可以是在多根線材周圍有維護裝置的多根線材的絞合電纜。維護裝置可以是條帶外包裹物(請參見(例如)圖5所示的條帶外包裹物83)，帶或不帶粘合劑或粘結劑。根據本發明實施的絞合電纜可用於許多應用中。由於此類絞合電纜結合了重量輕、強度高、導電性好、熱膨脹係數較低、使用溫度高和抗腐蝕等性能，所以據信尤其適用於架空電能傳輸電纜。此類輸電電纜的一個示例性實施例的端視圖示出如圖6所示的輸電電纜90。輸電電纜90包括可以是本文所述的任何絞合線芯的線芯91。電能傳輸電纜90也包括絞合線芯91周圍的至少一個導電層。如圖所示，電能傳輸電纜包括兩個導電層93A和93B。如果需要，可使用更多導電層。在一些實施例中，各導電層包括多根導線。適於用作導線的材料包括鋁和鋁合金。導線可以在絞合線芯91周圍通過本領域已知的適合的電纜絞合設備進行絞合。在其他應用中，其中絞合電纜本身被用作成品，或者其中絞合電纜用作不同後續製品中的中間製品或元件，期望絞合電纜的多根金屬基質複合線材81周圍沒有電源導電層。有關由複合線材製成的電纜的其他詳細信息，在(例如)美國專利No.6，180,232(麥卡洛等人)、6,245,425(麥卡洛等人)、6,329,056(德維等人)、6,336,495(麥卡洛等人)、6,344,270(麥卡洛等人)、6,447,927(麥卡洛等人)、6,460,597(麥卡洛等人)、6,485,796(卡彭特等人)、6,544,645(麥卡洛等人)、6,559,385(詹森等人)、6,692,842(麥卡洛等人)、6,723,451(麥卡洛等人)、6,796,365(麥卡洛等人)、6，913，838(麥卡洛等人)、7,093,416(詹森等人)和7，131，308(麥卡洛等人)；2005年8月18日公布的美國專利公開No.2005/0181228-Al、2006年5月18日公布的美國專利公開No.2006/0102377-Al和2006年5月18日公布的美國專利公開No.2006/0102378-Al;2003年3月31日提交的序列號為10/403,643的美國專利申請、2005年12月23日提交的序列號為11/317,608的美國專利申請、2005年12月23日提交的序列號為11/318,368的美國專利申請和2004年6月17日提交的序列號為10/870,262的美國專利申請以及1996年5月21日公布的專利申請號為WO97/00976、2003年11月6日公布的專利申請號為WO2003/091008A和2005年5月6日公布的專利申請號為WO2005/040017A的PCT專利申請中有所公開。含鋁基質複合材料的電纜也可(例如)以商品名"795kcmilACCR"得自3M公司。下面的實例進一步說明了本發明的優點和實施例，但是這些例子中所提到的具體材料及其數量以及其他條件和細節均不應被解釋為對本發明的不適當限制。除非另外指明，否則所有份額和百分比都按重實例實例1按照下文所述製備實例1電纜的線材。使用圖7所示的裝置60製備線材。七(7)束10,000旦尼爾a-氧化鋁纖維(由3M公司(明尼蘇達州聖保羅)以商品名"NEXTEL610"銷售)由供巻筒62提供，對準形成圓形束然後通過以549釐米/分鐘(216英寸/分鐘)的速度加熱至1100'C的3米(9.8英尺)長氧化鋁管63進行熱清洗。然後，經過熱清洗的纖維61在進入含金屬鋁(99.99%鋁)基質材料(得自貝克鋁業公司(BeckAluminumCo.)(賓夕法尼亞州匹茲堡))的熔融物(熔化的金屬)75的坩堝65前，在真空室64中抽真空。使用牽引器70將纖維從供巻筒62拉出。超聲探針66、66A布置在纖維附近的熔融物75，用以輔助使熔融物75浸滲入纖維束61中。線材71的熔化金屬在經由出口模具68離開坩堝65後冷卻並凝固，但是一些冷卻過程可能在線材71完全離開坩堝65之前進行。此外，線材71的冷卻採用通過冷卻裝置69遞送空氣流(以160升/分鐘的流速衝擊線材71)的方法得到加強。線材71被收集在線軸72上。纖維61在進入熔融物75前抽真空。真空室中的壓強為約200毫託。真空系統64有25釐米長的氧化鋁入口管，其尺寸與纖維束61的直徑匹配。真空室64的長為21釐米，直徑為10釐米。真空泵的抽真空能力為0.37mV分鐘。抽真空後的纖維61通過真空系統64中的管子(滲入金屬浴)插入熔融物75(也就是說，經抽真空的纖維61在進入熔融物75時處於真空環境下)。出口管的內徑與纖維束61的直徑匹配。出口管的一部分浸在熔化的金屬中，其深度達3毫米(0.125英寸)。通過使用振動的電極片66、66A(19.8釐米(7.8英寸)在熔化的金屬75外，3.2釐米(1.25英寸)浸入熔化的金屬75，以使得電極片接近纖維61)增強熔化的金屬75在纖維61中的浸滲。電極片66、66A被驅動以19.7kH的頻率振動，在空氣中的振幅為0.018毫米(0.0007英寸)。電極片66、66A經由與鈦波導管配合的熱縮套連接到另一個鈦波導管(由直徑為31.8毫米(1.25英寸)的Ti6-4棒材坯加工而成，該Ti6-4棒材坯得自鈦業公司(TitaniumIndustries)(伊利諾州芝加哥))(也就是說，使用了四個鈦波導管)，每個鈦波導管依次連接到超聲增壓器(也就是說，有兩個超聲增壓器)，超聲增壓器依次連接到換能器(也就是說，有兩個換能器)；超聲增壓器和超聲換能器可得自聲能與材料公司(8011^&Materials)(康乃狄克州丹伯裡)。纖維61在相對於纖維中心線1.3毫米的電極片頭內。電極片頭由氮化矽和氧化鋁("SIALON";得自統一陶瓷公司(俄亥俄州布蘭切斯特)(ConsolidatedCeramics,Blanchester,OH))的混合物製成。陶瓷電極片頭被製成長度為30.5釐米(12英寸)，直徑為2.5釐米(1英寸)的圓柱體。陶瓷電極片頭配有十字交叉的90。"V"槽，槽深0.5毫米(0.020英寸)，中心至中心的距離為0.25釐米(0.1英寸)。通過改變圓柱體的長度將其調節至期望的振動頻率19.7kHz。熔化的金屬75在浸滲前脫氣(例如，減少溶解在熔化的金屬中的氣體(例如，氫氣)量)。使用的是可攜式旋轉脫氣設備(得自伯那曼德鑄造公司(BrumundFoundry,Inc)(伊利諾州芝加哥)。使用的氣體是氬氣，氬氣流速為1.05升/分鐘，該速度通過50升/分鐘的空氣流速提供給電動機組，持續時間為60分鐘。氮化矽出口模具68被構造為可提供所期望的線材直徑。出口模具的內徑為2.08毫米(0.082英寸)。絞合線芯通過絞合設備絞合，該設備得自鋼繩公司(WireRopeCompany)(加拿大蒙特婁)。電纜的中心有一根線，第一層有六根左旋扭絞的線，然後在第二(外)層有十二根右旋扭絞的線。在螺旋纏繞在一起前，各線材均布置在單獨的線圈上，然後放置在驅動絞合設備滑架的兩臺電動機中。第一滑架固定第一層成品絞合電纜的六個線軸，第二滑架固定第二層絞合電纜的十二個線軸。每層的線材在滑架出口處匯集在一起，並排列在前一個線材或層上。在電纜絞合過程中，將中心線材拉出穿過滑架中心，每個滑架向絞合電纜添加一層。添加在每層中的各個線材同時自其各自的線軸中拉出，同時通過由電動機驅動的滑架使其繞電纜的中心軸旋轉。結果製成了螺旋絞合線芯。使用傳統的帶繞設備(300型同心式包帶頭，得自沃森機器國際公司(WatsonMachineInternational)(新澤西州帕特森))用膠帶纏繞絞合線芯。條帶背襯為帶玻璃纖維的鋁箔條帶，並且含有壓敏矽樹脂粘合劑(可以用商品名"箔/玻璃布膠帶363"(FOIL/GLASSCLOTHTAPE363)得自3M公司(明尼蘇達州聖保羅))。條帶18的總厚度為0.18毫米(0.0072英寸)。條帶有1.90釐米(0.75英寸)寬。成品線芯的直徑為標稱10.4士0.25毫米(0.410±0.01英寸)，絞合層的扭絞長度為標稱第一層左旋扭絞41.1釐米(16.2英寸)，第二(外)層右旋扭絞68.8釐米(27.1英寸)。鋁合金線材由鋁/鋯棒材(直徑為9.8毫米(0.386英寸))製備而成；棒材可以用商品名"ZTAL"得自拉米佛N.V(比利時海米克瑟姆)(LamifilN.V.，Hemiksem，Belgium)。最小性能要求抗拉強度為120.0MPa(17，400psi)，延伸率為10.0%和導電率為60.5%IACS。棒材在室溫下使用五付模具拉制而成，正如本領域已知的那樣。拉延模具(得自布朗遜和布朗頓公司(伊利諾州伯爾瑞吉(Bronson&Bratton,BurrRidge，IL))由碳化鎢製成，並且具有經高度拋光處理的模具表面(原樣)。碳化鎢模具的幾何形狀進入角為60°，壓縮角為16-18°，軸承長度為模具直徑30%，減壓角為60°。模具使用拉延油潤滑和冷卻。拉延系統傳遞油的速率設置在每付模具60-100升/分鐘的範圍內，溫度設置在40-5(TC的範圍內。然後將此線材纏繞在線軸上。分別由6根給料棒材製備所得的線材的各種性質列於下面的表2中。表2tableseeoriginaldocumentpage30用於滑輪測試的電纜被製成一批八根的電纜，使用的線材參照上面表2的6種不同線材。絞合設備裝有26個線軸，其中10根線材絞合第一內層，16根線材絞合第二外層，自這些線材的子集中抽取線材進行測試，即為"樣本線軸"。電纜由耐克森公司(加拿大薩斯喀徹溫省維本市)(Nexans,Weyburn，SK，Canada)使用傳統的行星式絞線機和線芯及(內部和外部)線材製成。製備電纜的裝置180的示意圖示於圖8、圖8A和圖8B中。傳統的行星式絞線機180在頭部提供線芯線軸181，其中線軸181可自由旋轉，能夠經由制動系統施加張力。施加到線芯上的張力在放線時為45kg(100磅)。在室溫(約23。C(73。F))下輸入線芯。線芯穿過線軸滑架182、183，經過合型模184、185，繞過主動輪186，並且連接到傳統的收線盤(直徑為152釐米(60英寸))187上。在施加外絞合層189前，各線材布置在各自的線圈188上，線軸被放置在絞合設備中多個電動機驅動的滑架182、183中。將線材89從線軸188拉出所需的張力的範圍設置在11-14kg(25-30磅)的範圍內。絞合工位包括滑架和合型模。在每個絞合工位處，每層的線材189分別在合型模184、185的各滑架的出口處匯集在一起，並分別排列在中心線材或前一層上。因此，線芯穿過兩個絞合工位。在第一工位10處，線材以左旋扭絞在線芯上絞合。在第二工位16處，線材以右旋扭絞在前一層絞合。根據具體應用情況，使給定層的線芯材料和線材藉助於合型模184、185開始接觸。合型模為圓柱體(參見圖8A和圖8B)，並且用螺栓固定到位。模具由尼龍製成，並且能夠完全閉合。成品電纜穿過主動輪186，最終纏繞在(直徑為107釐米(42英寸))收線盤187上。內層由10根線材構成，外層直徑為19.3毫米(0.760英寸)，每單位長度的內層質量為422千克/千米(283.2磅/千英尺)，左旋扭絞為27.4釐米(10.8英寸)。內層的閉合嵌段(由尼龍製成)的內徑設置為19.3毫米(0.760英寸)。因此閉合嵌段的直徑被設置為與電纜直徑完全相等。外層由16根線材構成，外層直徑為28.1毫米(1.106英寸)，每單位長度的外部鋁層質量為691.0千克/千米(463.1磅/千英尺)，右旋扭絞為30釐米(11.8英寸)。每單位長度的鋁合金線材的總質量為1109千克/千米(743.6磅/千英尺)，每單位長度線芯的總質量為229.0千克/千米(153.5磅/千英尺)，每單位長度導線的總質量為1342千克/千米(899.8磅/千英尺)。外層的閉合嵌段(由尼龍製成)的內徑被設置為28毫米(1.1英寸)。因此閉合嵌段的直徑被設置為與最終電纜直徑完全相等。內部線材和外部線材的張力(放開線軸時)使用手持式測力儀(得自麥克馬斯特-卡德公司(McMaster-Card)(伊利諾州芝加哥)測量，並設置在13.5-15kg(29-33磅)的範圍內，線芯放線張力使用與線軸相同的測量方法通過制動器設置為約90kg(198磅)。並且，未使用矯直機，並且巻繞電纜。在室溫(約23。C(73。F))下輸入線芯。結合圖9，使用以下測試方法，釆用測試夾具200測試所得的導線電纜202。將一段12.2米(40英尺)的導線電纜202在地面上拉直。使用拉伸夾(未示出)將單根49米(160英尺)的低延伸率線繩204(以商品名"UNILINE"得自沃爾工業公司(WallIndustries)(南卡羅萊納州斯潘塞))連接到導線電纜202的各端，構成61米(200英尺)的套環。具體地講，在低延伸率線繩的各端安裝絲網緊線夾，然後在導線電纜部分的各端連接絲網緊線夾。將線繩204和導線電纜202末端處的絲網緊線夾套環收集在一起，並使用旋轉接頭(未示出)連接在一起。然後將套環的導線電纜部分切下一半，重新與柔韌的滿張力接頭206(以商品名"THERMOLIGN"得自預製管線產品公司(俄亥俄州克裡夫蘭)；零件編號為TLSP-795)連接。接頭206的末端纏繞條帶，以防止接頭206的杆碰上滑輪214。然後，將低延伸率線繩204、導線電纜202以及接頭206之後的套環安裝在測試夾具200上。測試夾具200由三個滑輪構成，按箭頭所指示的方向驅動線繩套環20《導線電纜202和接頭206的第一固定驅動滑輪210、向套環上施力(F)的第二可變張力滑輪212以及配有測力傳感器216的第三滑輪214。第一固定驅動滑輪210的直徑為140釐米(55英寸)，第二可變張力滑輪212的直徑為140釐米(55英寸)，第三滑輪214的直徑為92釐米(36英寸)。導線電纜202和接頭206拉伸越過第三滑輪214，其轉角0為18.7度，％RBS張力在16.3%至17.3%的範圍內。轉角e可通過改變第二滑輪212的位置或通過調節線繩套環204導線電纜202和接頭204的長度進行設置。在現場設置預期轉角，稍後通過測試夾具200的數字圖像的圖像處理對實際轉角進行精確測量。使用通過測力傳感器216測得的合力(R)(使用公式T=R/2sin(6/2))對套環上的。/。RBS張力(T)進行監測。測試過程中，。/。RBS張力隨著套環的拉伸而波動，在測試期間通過第二滑輪212調節張力。導線電纜202和接頭206在第三滑輪214上循環，其循環過程為拉伸導線電纜202和接頭206越過第三滑輪214，在越過第一滑輪210或第二滑輪212之前停住導線電纜202和接頭206，然後除去線繩套環204、導線電纜202和接頭206上的張力，並使套環復位。在循環過程中，測試操作者聽見任何聲音，諸如"喀噠"聲，可能是複合線材線芯破損的表徵。導線電纜202和接頭206越過第三滑輪214循環二十次後，拆開導線電纜202和接頭206並目測導線電纜線材的破損情況。線材經目測表明無明顯破損。此外，接頭206顯示無扭曲或永久性變形的跡象。也未聽到喀噠聲或其他聲音提示。從而得出結論，電纜或接頭無明顯破損。實例2實例2遵循實例1中所述的工序進行，不同的是，第三滑輪214為六個直徑為18釐米(7英寸)的滑輪滾柱陣列，其沿45度弧設置以限定使總有效半徑為60英寸，並在轉角6為29.6度，％RBS張力在9.7%至11%的範圍內的條件下進行測試。越過第三滑輪214循環三次後，拆開導線電纜202和接頭206，並目測導線電纜線材的破損情況。未聽到喀噠聲或其他聲音提示。線材經目測表明無明顯破損。此外，接頭206顯示無扭曲或永久性變形的跡象。從而得出結論，電纜或接頭無明顯破損。實例3實例3遵循實例2中所述的工序進行，不同的是，第三滑輪214同樣是六個直徑為18釐米(7英寸)的滑輪滾柱陣列，在轉角為33.8度，。/。RBS張力在16.6%至17.4%的範圍內的條件下進行測試。越過第三滑輪214循環三次後，拆開導線電纜202和接頭206，並目測導線電纜線材的破損情況。未聽到喀噠聲或其他聲音提示。線材經目測表明無明顯破損。此外，接頭206顯示無扭曲或永久性變形的跡象。從而得出結論，電纜或接頭無明顯破損。實例4實例4遵循實例2中所述的工序進行，不同的是，第三滑輪214同樣是六個直徑為18釐米(7英寸)的滑輪滾柱陣列，在轉角為39度，。/。RBS張力在10.1%至10.6%的範圍內的條件下進行測試。越過測試滑輪循環三次後，拆開導線電纜202和接頭206，並目測導線電纜線材的破損情況。未聽到喀噠聲或其他聲音提示。線材經目測表明無明顯破損。此外，接頭206顯示無扭曲或永久性變形的跡象。從而得出結論，電纜或接頭無明顯破損。比較例A比較例A遵循實例1中所述的工序進行，不同的是，第三滑輪214的直徑為71釐米(28英寸)，在轉角為33度，。/。RBS張力在8.7。/。至10.1%的範圍內的條件下進行測試。此外，未使用接頭，導線電纜部分是連續的。同樣，套環並非未卸載，在每次循環後反向，但是套環在測試張力下圍繞整個套環被連續驅動。第一次循環後，當導線電纜202離開第三滑輪214時，在導線電纜202尾端的絲網緊線夾區聽見"喀噠聲"。5次循環後停止測試。越過第三滑輪214循環五次後，拆開導線電纜202，並目測導線電纜線材的破損情況。線材經目測，顯示在導線電纜202尾端側，從導線電纜202向絲網緊線夾過渡處有一根破損的線芯線材。剩餘的線材完好無損，並顯示無其他明顯的破損。從而得出結論，由於絲網緊線夾的存在，導線電纜202有明顯破損。比較例B比較例B遵循比較例A中所述的工序進行，不同的是，雖然第三滑輪214具有相等的直徑71釐米(28英寸)，但測試是在轉角為33度，y。RBS張力在7.3。/。至7.9o/。的範圍內的條件下進行的。越過第三滑輪214循環二十次後，拆開導線電纜202，並目測導線電纜線材的破損情況。未聽到喀噠聲或其他聲音提示。線材經目測表明無明顯破損。從而得出結論，導線電纜202無明顯破損。儘管本文圖示並描述了具體的實施例，但本領域中的普通技術人員應當認識到，在不脫離本發明範圍的前提下，可以用多種替代和/或等效的具體實施方式來取代圖示及描述的具體實施例。該專利申請旨在涵蓋本文所討論的具體實施例的所有修改形式或變體。因此，本發明僅受權利要求及其等同形式的限制。權利要求1.一種安裝輸電電纜的方法，所述方法包括提供包括至少一根複合線材的第一電纜，所述第一電纜具有第一末端和第二末端；提供包括至少一根複合線材的第二電纜，所述第二電纜具有第一末端和第二末端，其中所述第一電纜和第二電纜的每根複合線材包括在基質材料中的多根基本上連續並且縱向延伸的纖維；使用柔韌的滿張力接頭將所述第一電纜的所述第二末端與所述第二電纜的所述第一末端接合；引導所述第一電纜的所述第一末端越過第一滑輪組件；拉伸所述第一電纜至所述第一電纜的所述第二末端越過所述第一滑輪組件；以及拉伸所述柔韌的滿張力接頭越過所述第一滑輪組件。2.根據權利要求l所述的方法，其中所述多根基本上連續並且縱向延伸的纖維選自陶瓷纖維、碳纖維以及它們的混合物之一。3.根據權利要求l所述的方法，其中每根所述複合線材的所述基質材料為選自鋁、鈦、鋅、錫、鎂及其合金之一的金屬。4.根據權利要求l所述的方法，其中每根所述複合線材的所述基質材料為聚合物。5.根據權利要求l所述的方法，其中所述柔韌的滿張力接頭為螺旋杆滿張力接頭。6.根據權利要求l所述的方法，其中以約10度至約40度範圍內的轉角拉伸所述柔韌的滿張力接頭越過所述第一滑輪組件。7.根據權利要求l所述的方法，其中所述第一電纜和第二電纜分別具有額定抗斷強度，並且其中以所述第一電纜和第二電纜中每根的所述額定抗斷強度的約5%至約20%範圍內的張力拉伸所述柔韌的滿張力接頭越過所述第一滑輪組件。8.根據權利要求l所述的方法，其中所述第一電纜和第二電纜中的每根都沒有鋼芯。9.根據權利要求l所述的方法，其中所述第一滑輪組件包括沿弧設置的一排滑輪。10.根據權利要求1所述的方法，其中引導所述第一電纜的所述第一末端越過滑輪的過程包括從維持所述第一電纜和第二電纜的放線盤沿著直接路徑拉伸所述第一電纜和第二電纜越過所述第一滑輪組件。11.根據權利要求l所述的方法，還包括自所述第一滑輪組件引導所述第一電纜的所述第一末端越過第二滑輪組件，所述第一滑輪組件和第二滑輪組件間隔開以限定跨度距離；拉伸所述第一電纜至所述第一電纜的所述第二末端越過所述第二滑輪組件；以及拉伸所述柔韌的滿張力接頭越過所述第二滑輪組件。12.根據權利要求ll所述的方法，其中所述跨度距離在約200至約1600英尺的範圍內。13.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一滑輪組件限定至少約36英寸的總曲率半徑。14.一種安裝輸電電纜的方法，所述方法包括提供從第一末端延伸至第二末端的輸電電纜，所述電纜包括所述第一末端和所述第二末端之間的柔韌的滿張力接頭，所述輸電電纜包含至少一束基本上連續並且縱向設置在基質材料中的纖維束；以及拉伸所述柔韌的滿張力接頭越過第一滑輪組件。15.根據權利要求14所述的方法，還包括拉伸所述柔韌的滿張力接頭越過至少一個後續滑輪組件。16.根據權利要求14所述的方法，其中所述輸電電纜從所述第一末端延伸至所述第二末端的長度至少約980英尺。17.根據權利要求14所述的方法，其中所述柔韌的滿張力接頭包括多根螺旋纏繞的杆。18.根據權利要求14所述的方法，其中所述基本上連續並且縱向設置的纖維束選自由陶瓷纖維、碳纖維以及它們的混合物組成的組，並且其中所述基質材料選自由鋁及其合金、鈦及其合金、鋅及其合金、錫及其合金、鎂及其合金以及聚合物組成的組。19.根據權利要求14所述的方法，其中所述輸電電纜布置在以第一高度設置的放線盤中，並且其中所述第一滑輪組件維持在大於所述放線盤的所述第一高度的第二高度處。20.根據權利要求14所述的方法，其中所述輸電電纜具有相關的最小滑輪直徑，並且其中第一滑輪的直徑大於標稱滑輪直徑。全文摘要一種安裝輸電電纜的方法，包括提供從第一末端延伸至第二末端的輸電電纜。該電纜包括第一末端與第二末端之間的柔韌的滿張力接頭。此外，所述輸電電纜包括至少一根複合線材。此外，柔韌的滿張力接頭通過第一滑輪組件被拉伸。文檔編號H02G1/02GK101395776SQ200780008168公開日2009年3月25日申請日期2007年2月16日優先權日2006年3月7日發明者託德·N·斯塔法羅尼,科林·麥卡洛,赫維·E·德韋申請人:3M創新有限公司