CN214377739U - 一种自圆整高强度复合承载导体智能监控架空绝缘电缆 - Google Patents
一种自圆整高强度复合承载导体智能监控架空绝缘电缆 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种自圆整高强度复合承载导体智能监控架空绝缘电缆，属于电缆技术领域。技术方案：监测单元由内到外依次为监测光纤（1）、镍基钢套（3）和粘附铝层（4），监测光纤数量为多个，镍基钢套内的多个监测光纤之间设有水密油膏（2）；监测单元外绞合多层铝或铝合金（5）形成导体，每层铝或铝合金为若干铝或铝合金单丝绞合而成；导体外依次设置导体屏蔽层（6）和绝缘层（7）。本实用新型的监测单元起到了智能监控、降低线损、提升载流能力、防腐加强、兼具承载的作用；铝包镍基钢套为非导磁性材料，可有效降低线路自损耗；导体外表面更光滑圆整，减少因导体不圆整引发的高电场运行环境的下的电场畸变，提升电缆的绝缘电应力水平。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种自圆整高强度复合承载导体智能监控架空绝缘电缆，属于电缆技术领域。
背景技术
架空绝缘电缆是装有绝缘层和保护外皮的架空导线，采用类似于交联电缆生产工艺制造的一种专用电缆，是介于架空导线和地下电缆之间的输电方式。架空电缆在国内外输电应用广泛，但随着国内外城市及乡村发展，线路负荷增加、布线空间限制、智能监测控制、线路绝缘水平及自承载需求急需进一步提升。现有技术的架空绝缘电缆导体不圆整，还容易引发高电场运行环境下的电场畸变。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种自圆整高强度复合承载导体智能监控架空绝缘电缆，可以实现高负荷传输，布设需求空间小、自损小、线路绝缘水平高，可以智能监测控制，解决了背景技术中存在的问题。
本实用新型的技术方案是：
一种自圆整高强度复合承载导体智能监控架空绝缘电缆，包含监测单元、导体屏蔽层和绝缘层，监测单元由内到外依次为监测光纤、镍基钢套和粘附铝层，监测光纤数量为多个，镍基钢套内的多个监测光纤之间设有水密油膏；监测单元外绞合多层铝或铝合金形成导体，每层铝或铝合金为若干铝或铝合金单丝绞合而成；导体外依次设置导体屏蔽层和绝缘层。
所述监测单元的截面为圆形，数量为一个。
所述导体屏蔽层采用耐温等级105℃热塑型或交联型的半导电屏蔽材料制成，半导电屏蔽材料105℃下的体积电阻率不大于300Ω·cm，导体屏蔽层的厚度为0.15mm-0.6mm。
所述绝缘层采用交联聚乙烯材料或聚乙烯材料，交联聚乙烯材料或聚乙烯材料耐温等级不小于105℃，颜色为黑色或其他颜色，绝缘体积电阻率高，电气性能优异，可以提升绝缘水平。
所述绝缘层为减薄型结构，厚度依据线电压S=0.11*U
其中，S=厚度，单位mm
U=额定电压，单位kV
所述绝缘层20℃时介电强度不小于35kV/mm。
所述绝缘层厚度为2.3mm-7.62mm。
优选地，绝缘层厚度为2.3mm-4.45mm。
所述电压等级涵盖6000V-46000V。
所述导体屏蔽层与绝缘层为共挤挤出，且挤出后经过硫化管道进行高温高压硫化，并保证导体屏蔽层与绝缘层能够紧密贴合，无气隙，保证了电缆在高电压场强下能够安全稳定运行。
所述镍基钢套和粘附铝层通过纵包焊接拉拔构成一体结构的铝包镍基钢套，多个监测光纤松散布置于铝包镍基钢套内，水密油膏散布于监测光纤周围，填充密实，外为铝包镍基钢套封装；所述监测光纤为SMF-128光纤采用耐温等级为250℃-400℃等级包覆层。所述粘附铝层厚度不小于监测单元半径的10%。
所述监测光纤为感温监测光纤，铝包镍基钢套内放置2-6根感温监测光纤，铝包镍基钢套直径范围为φ3.5mm-φ5.0mm，所述铝包镍基钢套为非导磁性材料，可有效降低线路自损耗。所述铝包镍基钢套密度应不大于6.59 g/mm2，抗张强度不小于1310MPa，伸长1%强度不小于MPa；20℃下的导体电阻率不大于84.8nΩ·m。
所述铝或铝合金单丝密度不大于2.703g/mm2, 平均抗张强度不小于175MPa；单根抗张强度不小于165 MPa；平均250mm伸长率不小于1.7%；单根250mm伸长率不小于1.5%。
所述铝或铝合金为两层，分别为内层铝或铝合金和外层铝或铝合金，外层铝或铝合金绞合在内层铝或铝合金外；内层铝或铝合金和外层铝或铝合金分别为若干内层铝或铝合金单丝和外层铝或铝合金单丝绞合而成。内层铝或铝合金单丝内圆弧面与监测单元紧密贴合，外层铝或铝合金单丝内弧面与内层铝或铝合金单丝外表面相互紧密贴合，相邻铝或铝合金单丝侧面相贴合，保证导体外表面光滑圆整，减少导体表面因不平整引起的电场畸变。
所述内层铝或铝合金单丝和外层铝或铝合金单丝均为瓦型单丝结构；瓦型单丝结构包含侧面一、侧面二、内弧面和外弧面，内弧面的两端分别通过侧面一和侧面二与外弧面的两端连接；侧面一为平面一、外顶角弧面和平面三依次连接而成，侧面二为平面二、内顶角弧面和平面四连接而成，内弧面一端与平面一通过弧面一连接，平面三通过弧面二与外弧面一端连接，外弧面另一端通过弧面三与平面四连接，平面二通过弧面四与内弧面另一端连接；侧面一与侧面二相匹配，内层铝或铝合金单丝的内弧面与监测单元外表面相匹配，内层铝或铝合金单丝的外弧面与外层铝或铝合金单丝的内弧面相匹配；平面一、平面二、平面三和平面四的横截面长度相等。
所述内顶角弧面和外顶角弧面的半径不大于0.3mm。所述内弧面、外弧面和各平面之间的过渡弧面均为倒圆角结构，内顶角弧面和外顶角弧面的倒圆角为0.15-0.5mm；优选0.2-0.3mm。
所述瓦型单丝结构为四平面和八圆弧面设计。内层铝或铝合金单丝8的内弧面与监测单元外表面紧密贴合，内层铝或铝合金单丝的外弧面与外层铝或铝合金单丝的内弧面相互紧密贴合，并线后相邻瓦型单丝结构侧面一与侧面二相互紧密接触，且相互缩合；绞合后的内层铝或铝合金单丝的外弧面和外层铝或铝合金单丝的外弧面相互各自组成一个完整的圆形弧面，且光滑圆整，保证了电缆加压运行时的电力场强的均衡。
所述铝或铝合金单丝的高度及宽度应随规格及根数变化而变化，瓦型高度及瓦型宽度与规格及根数相关联，层数与规格及根数相关联；规格越大，根数越少，则相应的高度及宽度增加；规格越小，根数越多，则相应的高度及宽度减少。
本实用新型的有益效果是：
1.监测单元起到了智能监控、降低线损、提升载流能力、防腐加强、兼具承载的作用，尤其在高温运行及短路时能够承载加强；铝包镍基钢套为非导磁性材料，可有效降低线路自损耗；在镍基钢套表面设置粘附铝层，有效地解决了镍基钢套的防腐问题，且在运行过程中与外层铝或铝合金单丝共同传输电流容量，提升了导体的载流能力；
2. 导体采用瓦型单丝结构，外表面更光滑，圆整，减少因导体不圆整引发的高电场运行环境的下的电场畸变，提升电缆的绝缘电应力水平；导体屏蔽层和绝缘层做减薄设计，降低原材料消耗，提升产品竞争力；
3、采用105℃耐高温导体屏蔽层和绝缘层，优化共挤挤出工艺，及优化硫化管道工艺及参数，使导体屏蔽层和绝缘层能够硫化及粘合，提升防护层的绝缘耐电应力水平。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型局部示意图；
图中：监测光纤1、水密油膏2、镍基钢套3、粘附铝层4、铝或铝合金5、导体屏蔽层6、绝缘层7、内层铝或铝合金单丝8、外层铝或铝合金单丝9、内弧面10、外弧面11、外顶角弧面12、内顶角弧面13、平面三14、平面四15、平面一16、平面二17。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型做进一步的说明。
本实施例中，参照附图1，一种自圆整高强度复合承载导体智能监控架空绝缘电缆，由内到外依次包含监测光纤1、镍基钢套3、粘附铝层4、多层铝或铝合金、导体屏蔽层6和绝缘层7，多个监测光纤1松散布置于镍基钢套3内，镍基钢套3内的多个监测光纤1之间填充水密油膏2；镍基钢套3外设置粘附铝层4，形成铝包镍基钢套；监测光纤1、镍基钢套3和粘附铝层4组合形成监测单元；监测单元外通过并线绞合多层铝或铝合金，在并线过程中通过平滑过渡锥形装置使铝或铝合金单丝合并并加以旋转形成外观光滑紧密圆整且自锁的智能监测功能的导体，在导体外挤包一层耐热等级105℃热塑性或热固性的导体屏蔽层6,用于均化导体通以高压电流时的电场；在导体屏蔽层6外挤包2.3-7.62mm厚度的绝缘层7；绝缘层7为UV及耐温等级105℃性热塑性聚乙烯或热固性交联聚乙烯材料，绝缘材料具有比常规材料更高的介电强度。
所述导体屏蔽层6和绝缘层7为共挤挤出，即导体屏蔽层6和绝缘层7为两台挤出机布置，一台挤出导体屏蔽层，一台挤出绝缘层，导体屏蔽层6和绝缘层7在同一个机头内成型，由于导体屏蔽层和绝缘层之间保证电气绝缘水平，需要粘合；成型后通过硫化管道加温硫化，硫化过程中管道内前段通以氮气加压及保护，后段采用冷水进行冷却。通过以上生产方式是保证产品能够达到产品预期设计的关键。
所述硫化管道的设定温度应控制在360℃±15℃、350℃±15℃、340℃±15℃、320℃±15℃、300℃±15℃、280℃±15℃、260℃±15℃、240℃±15℃控制范围。
所述氮气纯度应不小于99.95%，压力应控制在0.75MPa-1.1MPa之间。
所述铝或铝合金单丝为瓦型单丝结构，且相互互锁；所述铝或铝合金单丝为通过特殊设计的拉拔工具多次拉拔而成，且每次的减面率不大于10%。
参照附图2，内层铝或铝合金单丝8和外层铝或铝合金单丝9均为瓦型单丝结构；瓦型单丝结构包含侧面一、侧面二、内弧面10和外弧面11，内弧面的两端分别通过侧面一和侧面二与外弧面的两端连接；侧面一为平面一16、外顶角弧面12和平面三14依次连接而成，侧面二为平面二17、内顶角弧面13和平面四15连接而成，内弧面10一端与平面一16通过弧面一连接，平面三14通过弧面二与外弧面11一端连接，外弧面11另一端通过弧面三与平面四15连接，平面二17通过弧面四与内弧面10另一端连接；侧面一与侧面二相匹配，内层铝或铝合金单丝8的内弧面与监测单元外表面相匹配，内层铝或铝合金单丝8的外弧面与外层铝或铝合金单丝9的内弧面相匹配；平面一、平面二、平面三和平面四的横截面长度相等。
所述内顶角弧面和外顶角弧面的半径不大于0.3mm。所述内弧面、外弧面和各平面之间的过渡弧面均为倒圆角结构，内顶角弧面和外顶角弧面的倒圆角为0.15-0.5mm；优选0.2-0.3mm。
所述瓦型单丝结构为四平面和八圆弧面设计。内层铝或铝合金单丝8的内弧面与监测单元外表面紧密贴合，内层铝或铝合金单丝8的外弧面与外层铝或铝合金单丝9的内弧面相互紧密贴合，并线后相邻瓦型单丝结构侧面一与侧面二相互紧密接触，且相互缩合；绞合后的内层铝或铝合金单丝8的外弧面和外层铝或铝合金单丝9的外弧面相互各自组成一个完整的圆形弧面，且光滑圆整，保证了电缆加压运行时的电力场强的均衡。
Claims (6)
1.一种自圆整高强度复合承载导体智能监控架空绝缘电缆，其特征在于：包含监测单元、导体屏蔽层（6）和绝缘层（7），监测单元由内到外依次为监测光纤（1）、镍基钢套（3）和粘附铝层（4），监测光纤（1）数量为多个，镍基钢套（3）内的多个监测光纤（1）之间设有水密油膏（2）；监测单元外绞合多层铝或铝合金（5）形成导体，每层铝或铝合金为若干铝或铝合金单丝绞合而成；导体外依次设置导体屏蔽层（6）和绝缘层（7）。
2.根据权利要求1所述的一种自圆整高强度复合承载导体智能监控架空绝缘电缆，其特征在于：所述监测单元的截面为圆形，数量为一个。
3.根据权利要求1或2所述的一种自圆整高强度复合承载导体智能监控架空绝缘电缆，其特征在于：所述导体屏蔽层采用耐温等级105℃热塑型或交联型的半导电屏蔽材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的一种自圆整高强度复合承载导体智能监控架空绝缘电缆，其特征在于：所述绝缘层采用交联聚乙烯材料或聚乙烯材料。
5.根据权利要求1或2所述的一种自圆整高强度复合承载导体智能监控架空绝缘电缆，其特征在于：所述镍基钢套（3）和粘附铝层（4）通过纵包焊接拉拔构成一体结构的铝包镍基钢套，监测光纤（1）为感温监测光纤，铝包镍基钢套内放置2-6根感温监测光纤，铝包镍基钢套直径范围为φ3.5mm-φ5.0mm，所述铝包镍基钢套为非导磁性材料。
6.根据权利要求1或2所述的一种自圆整高强度复合承载导体智能监控架空绝缘电缆，其特征在于：所述铝或铝合金（5）为两层，分别为内层铝或铝合金和外层铝或铝合金，外层铝或铝合金绞合在内层铝或铝合金外；内层铝或铝合金和外层铝或铝合金分别为若干内层铝或铝合金单丝（8）和外层铝或铝合金单丝（9）绞合而成。
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