銅鋁複合導體電纜的製作方法
2023-07-21 04:27:56 2
專利名稱：銅鋁複合導體電纜的製作方法
技術領域：
實用新型是關於對傳輸電能導體的改進，尤其涉及一種銅鋁複合導體電纜。
背景技術：
銅導體因具有優良的導電和加工性能，軟銅導體20℃時電阻率≤17.241nΩ·m、電阻溫度係數為0.00393C-1、線脹係數為17*10-6C-1、密度為8.89g/cm3，因而被作為電纜導體首選材料，而得到普及應用，為此我國每年僅用於電線電纜消耗達數百萬噸。但隨著銅資源日益減少，價格越來越高，銅價飛漲，電纜成本急劇上升，工業已難以承受。
鋁導體，因其重量輕，導電性能稍次於銅(相同截面導電性能相當於銅的61％)，鋁導體20℃時電阻率≤28.264nΩ·m、電阻溫度係數為0.00403C-1、線脹係數為23*10-6C-1、密度為2.703g/cm3，價格相對於銅則低得很多。但由於導電性能不如銅，彎曲撓性相對較銅導體差，以及焊接能差，接觸電阻大，機械強度也相對偏低，所以應用受到一定限制，是電纜導體第二選擇材料，也得到十分普及應用，尤其是因其重量輕，常被選擇用於架空裸電纜。並且純鋁導體在空氣中極易生成具有絕緣性能的氧化鋁薄膜，導致絞合導體中電流沿鋁單線作螺旋方向流動，導體電阻增加，電線載流量降低，也是其一個缺點。
為有效節約銅資源，以鋁導體替代部分銅導體，降低電纜成本，中國專利CN2687797公開了一種銅包鋁導體電纜，在鋁導體基材本體外環包一層銅材料包裹層。從而使導體導電性可達到70％IACS，並且抗拉強度也較純鋁有提高，達138Mpa，重量則較純銅降低，密度3.63g/cm3。但是銅緊密環包鋁導體加工，需要專用設備，生產要求高，質量難以控制，生產中常會出現露鋁缺陷。
另外，中國專利CN2697793公開的銅鋁結合電力電纜，技術方案為基於電力線正常運行，中性線和保護接地線通過電流基本為零特性，設計將傳輸電能主線(相線)採用銅導體，中性線、保護接地線則採用鋁導體的組合電纜。但由於電纜實際運行相間很難真正達到絕對平衡理想狀態，此結構電纜會給電纜安全帶來隱患，尤其是遇短路異常情況，會造成電流極大而燒壞中性線、保護接地線，威脅電纜運行安全。
上述銅鋁複合導體電纜，由於各自存在不足，因此仍有值得改進的地方。
發明內容
實用新型的目的在於克服上述銅鋁複合導體電纜的不足，提供一種不僅能有效降低銅用量，較大幅度降低輸電電纜成本，且性能能夠得到有效改善，綜合性能更好，性價比更高的銅鋁複合導體電纜。
實用新型目的實現，主要改進是電纜絞合導體，中心區域採用鋁導體，中心區域外則絞合有銅導體，從而形成內區域絞合鋁導體、外區域絞合銅導體結構，克服現有技術不足，實現本發明目的。具體說，實用新型銅鋁複合導體電纜，由包含鋁導體和銅導體複合的絞合導體組成，其特徵在於絞合導體中心區域由鋁導體絞合而成，絞合鋁導體外圍絞合有銅導體。
實用新型中心區域的鋁導體，可以是鋁導體，也可以是鋁合金導體，還可以是銅包鋁(包括鋁合金)導體，實用新型優選採用鋁導體，具有更好的性價比。根據製成電纜應用場合，設計兩者截面比例，例如架空電纜，則可以中心區域鋁導體截面所佔比例大一點，外圍銅導體截面所佔比例小一點，即形成銅代鋁絞合導體；如果是帶絕緣電纜，則可以是中心區域鋁導體截面所佔比例小一點，外圍銅導體截面所佔比例多一點，即形成鋁代銅絞合導體。銅、鋁兩者比例，還與組成電纜截面有關，其中一種較好是隨著絞合導體截面的增大，鋁導體截面所佔比例增多；而銅導體截面所佔比例則隨著複合導體截面增大而降低，根據試驗分析，較為恰當的銅導體截面比為30-70％，其中更優化的為30-50％。
此外，如果絞合導體用於架空電纜，則還可以像通常架空電纜那樣，絞合有一或若干根鋼芯或鋁包鋼加強芯，以提高電纜抗拉能力。
從有利於組織生產，例如有利於採用同一絞線設備生產，絞合導體中鋁導體單絲直徑與銅導體單絲直徑較好為同直徑(但允許存在拉線工藝誤差)。
實用新型所說銅鋁複合絞合導體電纜，其截面形狀可以是相同於現有技術，為各種截面形狀的導體。例如可以是鋁、銅單線經過分層絞合的圓形或異形絞合導體，或緊壓型絞合導體。
所說銅鋁複合導體電纜，可以製成單芯電纜，也可以製成兩芯或多芯電纜。可以做成裸電纜，也可以做成帶有絕緣層或其他包層的各種電纜。
實用新型銅鋁複合導體電纜，巧妙利用了電纜電能傳輸，電流密度在導體中分布不均，呈由內向外趨密(集膚效應)客觀現象，使構成電纜絞合導體，中心區域採用導電性能略差的鋁導體絞合，外圍絞合有導電性能優良的銅導體，從而形成一種新結構的銅鋁複合導體，並且導體設計的合理性得到提高。絞合導體中心區域鋁導體、外區域銅導體復絞結構，還充分發揮了銅、鋁材料各自優勢，形成具有較高性價比的銅鋁複合導體，尤其在當今銅價飛漲，銅鋁差價極大，更是體現了其重要意義，尤其適合於150mm2及以上大截面交流系統電纜用絞合導體，而且電纜截面越大，性價比越高(見附表)。並且實用新型銅鋁複合導體電纜，生產方式簡單，絞合製造工藝不變，也不需另行增加專用設備，質量控制也簡單。實用新型銅鋁複合導體電纜，較完全銅導體，有效降低了價高的緊缺資源銅導體材料用量，極大地降低了導體成本，及重量；較完全鋁導體，極大改善了傳輸電能的性能，提高了抗拉強度，並且易焊性、撓性也有改善，鋁導體外緊密絞合銅導體，還可以減輕鋁導體的氧化。實用新型銅鋁複合絞合導體，電纜成本有較大幅度降低、性價比提高，以150mm2導體為例，鋁導體截面和銅導體截面分別佔總截面的46.67％和53.33％，材料成本可下降到原來純銅導體的57.39％，而通電流能力只下降為純銅導體的77.02％，總體經濟效益十分明顯，尤其是對電纜銅、鋁導體，根據使用場合進行優化設計，確定合理截面比例，具有極高的實際應用價值，尤其在當前銅價日益飛漲，是一種十分理想的經濟型導體電纜。
不同規格銅鋁複合導體電纜綜合性能表
說明附表測算以鋁價2萬/噸，銅價7萬/噸計算，綜合性能，是指通電能力的下降比例與材料成本的下降比例差。由表可知，銅鋁複合絞合導體，導體截面越大，綜合性能提高比例越高。
以下結合幾個具體實施方式
，進一步說明實用新型。
圖1為實用新型銅鋁複合導體絞合非緊壓圓形導體示意圖。
圖2為實用新型銅鋁複合絞合緊壓扇形導體及電纜示意圖。
圖3為實用新型銅鋁複合絞合緊壓瓦形導體及電纜示意圖。
圖4為實用新型銅鋁複合絞合緊壓圓形導體示意圖。
具體實施方式
實施例1參見圖1，電纜用非緊壓絞合圓形導體。中心區域由若干相同絲徑鋁導體2絞合，絞合鋁導體外有若干與鋁導體同絲徑的銅導體1絞合。
實施例2參見圖2，電纜由4個絞合緊壓扇形導體組成，其中每個絞合緊壓扇形導體，中心區域由若干根同徑鋁導體2絞合而成，絞合鋁導體外有若干與鋁導體同絲徑的銅導體1絞合。
實施例3參見圖3，如實施例2，電纜中心有加強芯3。
實施例4參見圖4，如實施例1，導體絞合緊壓成圓形導體。
實施例中銅、鋁導體單絲直徑(規格)，相同於普通同規格絞合導體用單絲直徑；絞合導體中銅、鋁截面積比例，根據導體截面可以如附表。
此外，實用新型鋁導體，還可以是鋁合金導體、銅包鋁導體、銅包鋁合金導體，根據成本承受能力選擇採用。
實用新型銅鋁複合導體，可以製成裸電纜，也可以製成有絕緣層的電纜。
權利要求1.銅鋁複合導體電纜，由包含鋁導體和銅導體複合的絞合導體組成，其特徵在於絞合導體中心區域由鋁導體絞合而成，絞合鋁導體外圍絞合有銅導體。
2.根據權利要求1所述銅鋁複合導體電纜，其特徵在於絞合的銅、鋁導體絲徑相同。
3.根據權利要求1或2所述銅鋁複合導體電纜，其特徵在於絞合導體中鋁導體總截面所佔比例隨著絞合導體總截面增大而增大，銅導體總截面所佔比例隨著絞合導體總截面增大而減小。
4.根據權利要求3所述銅鋁複合導體電纜，其特徵在於外圍銅導體截面總和為絞合導體的30-70％。
5.根據權利要求4所述銅鋁複合導體電纜，其特徵在於外圍銅導體截面總和為絞合導體的30-50％。
6.根據權利要求3所述銅鋁複合導體電纜，其特徵在於鋁導體內芯有鋼芯或鋁包鋼加強芯。
7.根據權利要求3所述銅鋁複合導體電纜，其特徵在於複合導體截面≥150mm2。
專利摘要本實用新型是關於對銅鋁複合導體電纜的改進，其特徵是絞合導體中心區域由鋁導體絞合而成，外圍絞合有銅導體或由銅、鋁導體混合絞制。形成了較高性價比的銅鋁複合導體，並且生產方式簡單，製造工藝不變，不需另行增加專用設備，尤其適合於150mm
文檔編號H01B7/00GK2906841SQ20062007361
公開日2007年5月30日 申請日期2006年6月8日 優先權日2006年6月8日
發明者汪傳斌, 胡清平 申請人:江蘇遠東集團有限公司, 遠東電纜廠