一種複合材料電纜芯結構的製作方法
2023-05-25 13:47:26
專利名稱：一種複合材料電纜芯結構的製作方法
技術領域：
本實用新型關於一種電纜芯用材料結構。
背景技術：
電纜主要是用來傳送及分配電能。傳統的鋼芯鋁絞電纜(aluminum conductorssteel reinforced-bare, ACSR)由於具有鋼芯，因此容易有電纜下垂弛度(sag)大、磁損及熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion, CTE)大、金屬間腐蝕問題、電纜架和塔杆多、及電力損耗大等問題。
實用新型內容為了克服先前技術的問題，也就是，大下垂弛度、大熱膨脹係數、及金屬間腐蝕等，本實用新型提供一種複合材料芯結構，來取代鋼芯。具體言之，本實用新型以複合材料芯作為支撐電纜絞線的主結構，複合材料芯包含內外兩層環型構造，以外環層包覆內型環層，提供數股鋁絞線絞合及嵌入定位使用，外環層為複合材料芯外環，為一種高強度、電絕緣性材料層，避免外層鋁絞線的腐蝕、內型環層為複合材料芯內環，為一種具高強度、低磁損、低熱膨脹係數的複合材料構造，內外層組合成的芯具有高強度提供支撐整體電纜線所需的結構強度、降低下垂弛度、減少磁損，大大提升了輸電效率。本實用新型的方案為:一種複合材料電纜芯結構，包括一複合材料芯內環，一複合材料芯外環,該複合材料芯外環包覆該複合材料芯內環。在本實用新型的實施例中，該複合材料芯外環具有電絕緣性，由高分子樹脂複合材料所製成，例如，玻璃纖維、芳香族聚醯胺(Aramid)纖維、高密度聚乙烯(HDPE)纖維、或玄武巖纖維等電絕緣特性的纖維所製成的複合材料；其複合材料芯內環由碳纖維強化高Tg樹脂複合材料所製成；該複合材料芯具有圓形實心截面。在本實用新型施例中，該複合材料芯外環具有圓形截面，該複合材料芯外環更結合有數股鋁絞線，而該數股鋁絞線均具有梯形截面，其中，該梯形截面的短底邊接觸該該複合材料芯外環。在本實用新型又一施例中，該複合材料芯外環具有駐波形截面，該複合材料芯外環更結合有數股鋁絞線，而該數股鋁絞線均具有圓形截面，其中，該駐波截面具有凹區和凸區，而該圓形截面位於該凹區。相較於先前技術，本實用新型由於包含複合材料電纜芯，因此，具有高抗拉強度、低的下垂弛度、磁損低、及輕重量等優點。
圖1為本實用新型的第一實施例的電纜的剖面圖；以及圖2為本實用新型的第二實施例的電纜的剖面圖。[0012]主要元件符號說明10、20複合材料電纜芯結構102、202鋁絞線104、204複合材料芯外環106、206複合材料芯內環108短底208凹區210凸區。
具體實施方式
本實用新型系以複合材料芯取代鋼芯，以製成具有複合材料芯結構的鋁絞線電纜(aluminum conductor composite core, ACCC)0請參閱圖1，其為本實用新型的第一實施例的複合材料電纜芯結構10的剖面圖。該複合材料電纜芯結構10包含複合材料芯內環106、複合材料芯外環104，其中，該複合材料芯外環104包覆該複合材料芯內環106。在本實用新型的實施例中，複合材料芯外環104由高分子樹脂複合材料所製成，例如，是由玻璃纖維、芳香族聚醯胺(Aramid)纖維、高密度聚乙烯(HDPE)纖維、或玄武巖纖維等電絕緣特性的纖維所製成的複合材料；該複合材料芯內環106由碳纖維強化高Tg (玻璃化溫度)樹脂複合材料所製成，且具有圓形實心截面。在本實施例中，本實用新型更結合有數股鋁絞線102，而該數股鋁絞線102包覆於該複合材料芯外環104。在本實用新型的第一實施例中，該複合材料芯外環104具有圓形截面，而該數股鋁絞線102均各具有梯形截面，其中，該梯形截面的短底108接觸該芯外環104。請參閱圖2，其為本實`用新型的第二實施例的複合材料電纜芯結構20的剖面圖。同樣地，該複合材料電纜芯結構20亦包含複合材料芯內環206、包覆該複合材料芯內環206的複合材料芯外環204、以及複合材料芯外環204結合有包覆該複合材料芯外環204的數股鋁絞線202。第二實施例與第一實施例的不同之處在於，該複合材料芯外環204具有駐波形截面，也就是，該駐波形截面具數個交錯排列的凹區208和凸區210，而該數股鋁絞線202均具有圓形截面、並且均位於該等凹區208。相較於傳統鋁絞電纜的鋼芯，本實用新型的複合材料芯至少具有以下的有益技術效果:1、抗拉強度高出2倍:ACCC抗拉強度是ACSR (I, 240Mpa_l，41OMpa)的2倍；2、重量輕10-20%-ACCC的比重約為ACSR的1/4，在相同的外徑下，ACCC的鋁截面積為ACSR導線的1.29倍。ACCC導線單位長度重量比ACSR導線輕10_20%，顯示ACCC重量輕的優點；3、低弛度:ACCC的弛度不及ACSR的一半，有效解決電纜下垂問題，使地面生物更加安全，ACCC與ACSR相比具有顯著的低弛度特性，在高溫條件下弧垂不到ACSR的1/2，能有效減少架空線的絕緣空間走廊，提高了導線運行的安全性和可靠性；4、導電率高，節能6% =ACCC不存在ACSR引起的磁損和熱效應，且在輸送相同負荷的條件下，具有更低的運行溫度，因此，約可減少輸電損耗6%及20%的塔杆，節省用地，減少有色金屬資源消耗；5、耐腐蝕，使用壽命是ACSR的2倍:ACCC可以抗腐蝕，沒有ACSR在通電時雙金屬(鋁線與鍍鋅鋼線)間的電化腐蝕問題，有效地延緩導線的老化，使用壽命高於普通導線達2倍以上；6、ACCC和相同直徑的ACSR相比，可多容納28%的導體，可以提供雙倍的載流容量，以同容量線路投資成本低於ACSR。又ACCC抗拉強度高、弛度小、重量輕等特性，可使杆、塔之間的跨距增大，降低電纜架的高度、減少電纜架的數量，大幅降低工程成本；7、節省約一半鋁材的消耗；以及8、可以在更高的溫度下工作，最高可達攝氏200°C。相較於先前技術，本創造的構造以複合材料芯構成，因此，具有高抗拉強度、小下垂弛度、低磁損、高工作溫度及輕重量等優點。此外，本實用新型複合材料芯所製成的電纜另有耐高溫、低能耗、長壽命、安全、環保等諸多優點。雖然先前的描述是參照該等實施例而做成，然而應了解的是，該領域中具有通常技藝者可在沒有偏離本實用新型的精神和範疇下對本實用新型加以變化及修飾。
權利要求1.種複合材料電纜芯結構，其特徵包含: 複合材料芯內環； 複合材料芯外環，包覆該複合材料芯內環。
2.權利要求1所述的複合材料電纜芯結構，其特徵在於，該複合材料芯外環為高分子樹脂複合材料所製成。
3.權利要求2所述的複合材料電纜芯結構，其特徵在於，該高分子樹脂複合材料是由玻璃纖維、芳香族聚醯胺纖維、高密度聚乙烯纖維、或玄武巖纖維的任一種電絕緣特性纖維所製成。
4.權利要求1所述的複合材料電纜芯結構，其特徵在於，該複合材料芯內環為碳纖維強化高Tg樹脂複合材料所製成。
5.權利要求4所述的複合材料電纜芯結構，其特徵在於，該複合材料芯內環具有圓形實心截面。
6.權利要求1至5任一項所述的複合材料電纜芯結構，其特徵在於，該複合材料芯外環具有圓形截面。
7.權利要求6所述的複合材料電纜芯結構，其特徵在於，該複合材料芯外環更結合數股鋁絞線，所述鋁絞線包覆該複合材料芯外環。
8.權利要求7所述的複合材料電纜芯結構，其特徵在於，該數股鋁絞線均各具有梯形截面，該梯形截面的短底邊接觸該複合材料芯外環。
9.權利要求1至5任一項所述的複合材料電纜芯結構，其特徵在於，該複合材料芯外環具有駐波形截面。
10.權利要求9所述的複合材料電纜芯結構，其特徵在於，該複合材料芯外環更結合數股鋁絞線，所述鋁絞線包覆該複合材料芯外環，該數股鋁絞線均具有圓形截面，該駐波截面具有凹區和凸區，而該圓形截面位於該凹區。
專利摘要本實用新型提供一種複合材料電纜芯結構，複合材料芯包含內外兩層環型構造，以外環層包覆內環層，提供數股鋁絞線絞合及嵌入定位使用，該外環層為一複合材料芯外環具有電絕緣性，由高分子樹脂複合材料所製成，該內環層為一複合材料芯內環，由碳纖維強化高Tg樹脂複合材料所製成，內外環層環組成的複合材料芯提供支撐整體電纜線所需結構強度的功能。由該複合材料芯所製成的電纜具有高抗拉強度、小弛度、及輕重量等優點。
文檔編號H01B5/10GK202930108SQ20122054212
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月22日 優先權日2011年11月11日
發明者黃鼎貴, 蔡朝陽 申請人:上緯(上海)精細化工有限公司