电缆线芯及包括其的电缆

摘要

本发明公开了一种电缆线芯及包括其的电缆。该电缆线芯包括主体芯和设置在主体芯上的保护层，其中，主体芯由玻璃纤维和/或玄武岩纤维制成，玻璃纤维纵向拉伸强度大于4000MPa，拉伸模量大于85Gpa，玄武岩纤维拉伸强度大于3700MPa。本发明的电缆线芯，由于主体芯由玻璃纤维和/或玄武岩纤维制成，玻璃纤维纵向拉伸强度大于4000MPa，拉伸模量大于85GPa，玄武岩纤维拉伸强度大于3700MPa，因此具有优良力学性能。而且玻璃纤维和/或玄武岩纤维可以在高温下连续工作，且变形量小。并且该电缆线芯受环境的影响少，相对于碳纤维其成本低廉，同时也可在新增电缆建设中替代现有的钢芯电缆，降低能耗及运营成本。

权利要求

1.一种电缆线芯，其特征在于，包括主体芯（11）和设置在所述主体芯(11)上的保护层（12），其中，所述主体芯（11）由玻璃纤维和/或玄武岩纤维制成，所述玻璃纤维纵向拉伸强度大于4000Mpa，拉伸模量大于85Gpa，所述玄武岩纤维拉伸强度大于3700Mpa，所述主体芯（11）占所述电缆线芯体积的70%～80%；所述保护层（12）为聚酯毡层，所述聚酯毡层的纵2

向拉伸强度大于90Mpa，耐受高温大于210℃；所述聚酯毡层的单位质量为45-60g/m。

2.根据权利要求1所述的电缆线芯，其特征在于，所述玻璃纤维和/或玄武岩纤维是直接无捻粗纱。

3.根据权利要求1所述的电缆线芯，其特征在于，所述玻璃纤维和/或玄武岩纤维是可扭转的。

4.根据权利要求1所述的电缆线芯，其特征在于，所述保护层（12）为环氧树脂层。

5.根据权利要求1所述的电缆线芯，其特征在于，所述主体芯（11）占所述电缆线芯体积的75%。

6.一种电缆，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一项所述的电缆线芯。

7.根据权利要求6所述的电缆，其特征在于，所述电缆线芯的表面缠绕有多层铝绞线，各层所述铝绞线缠绕的方向相反，且缠绕的螺距相同，所述铝绞线的横截面呈Z型。

说明书

电缆线芯及包括其的电缆

技术领域

[0001] 本发明涉及电力输送技术领域，具体而言，涉及一种电缆线芯及包括其的电缆。

背景技术

[0002] 在现有的常规铝导体钢芯电缆中，铝导体传输电能，钢芯提供强度。而钢芯在传输电能过程中由于温度上升，其拉伸强度会下降，造成电缆中间悬垂距离变大（蠕变）。为了保证传输电能的安全，通常钢芯电缆的载流量有一定限制，要求钢芯温度不超过75℃，但这就大大限制了铝导线的通流能力。为了提高通流载荷，不提升温度，只有提高铝导体载荷，从而增加导体重量，并因此要求增强钢芯拉强力，以及加固支架，这些都会增加投入运营成本。为了在不增加铝导线截面的基础上，增加通流能力，必须找到一种芯材能在高温下长期使用，并具备相对低的热膨胀系数、高的拉伸强度。

[0003] 由于碳纤维的成本因素以及纤维刚性较大，所以用碳纤维作为主体纤维材料，制备的电缆复合芯在现场安装，以及推广使用方面都比刚性铝绞线有较大的问题及阻力。而且目前的主体碳纤维基本是采用进口纤维，国产纤维还不能具备应该的性能要求。

发明内容

[0004] 本发明旨在提供一种电缆线芯及包括其的电缆，以解决现有技术中电缆线芯随温度升高，其拉伸强度下降，电缆中间悬垂严重的技术问题。

[0005] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电缆线芯。该电缆包括主体芯和设置在主体芯上的保护层，其中，主体芯由玻璃纤维和/或玄武岩纤维制成，玻璃纤维纵向拉伸强度大于4000Mpa，拉伸模量大于85Gpa，玄武岩纤维拉伸强度大于3700Mpa。

[0006] 进一步地，玻璃纤维和/或玄武岩纤维是直接无捻粗纱。

[0007] 进一步地，玻璃纤维和/或玄武岩纤维是可扭转的。

[0008] 进一步地，保护层为聚酯毡层，聚酯毡层的纵向拉伸强度大于90Mpa，耐受高温大于210℃。

[0009] 进一步地，聚酯毡层的单位质量为45-60g/m2。

[0010] 进一步地，保护层为环氧树脂层。

[0011] 进一步地，主体芯11占电缆线芯体积的70%~80%。

[0012] 进一步地，主体芯11占电缆线芯体积的75%。

[0013] 根据本发明的另一个方面，提供一种电缆。该电缆包括上述电缆线芯。

[0014] 进一步地，电缆线芯的表面缠绕有多层铝绞线，各层铝绞线缠绕的方向相反，且缠绕的螺距相同，铝绞线的横截面呈Z型。

[0015] 本发明的电缆线芯，由于主体芯由玻璃纤维和/或玄武岩纤维制成，玻璃纤维纵向拉伸强度大于4000Mpa，拉伸模量大于85Gpa，玄武岩纤维拉伸强度大于3700Mpa，因此具有优良力学性能。而且玻璃纤维和/或玄武岩纤维可以在高温下连续工作，且变形量小。并且该电缆线芯受环境的影响少，相对于碳纤维其成本低廉，同时也可在新增电缆建设中替代现有的钢芯电缆，降低能耗及运营成本。

附图说明

[0016] 说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0017] 图1示出了根据本发明实施例的电缆结构示意图；以及

[0018] 图2示出了根据本发明实施例的电缆线芯制作流程图。

具体实施方式

[0019] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0020] 根据本发明一种典型的实施方式，提供一种电缆线芯。该电缆线芯包括主体芯和设置在主体芯上的保护层，其中，主体芯由玻璃纤维和/或玄武岩纤维制成，玻璃纤维纵向拉伸强度大于4000Mpa，拉伸模量大于85Gpa，玄武岩纤维拉伸强度大于3700Mpa。该电缆线芯具备高温低松弛、较低的线膨胀系数等特性，同时具备稳定的拉伸强度和蠕变伸长特性，在芯体直径一定的情况下，重量比钢芯有一定的减少，而且更加牢固。因为玻璃纤维与玄武岩纤维的拉伸强度等物理性能相当，所以当主体芯由玻璃纤维和玄武岩纤维制成时，可以采用本领域常规的手段将玻璃纤维与玄武岩纤维制备成主体芯。

[0021] 由于该电缆线芯的高比钢度，所以在相同铝绞线外径、相同塔距时，电缆的中间悬垂距离要远远小于金属芯的电缆，同时能减少由于气候和环境交通对电缆造成振动损伤。由于轻质高强、低下垂，也可增加塔间距，降低了建设成本。

[0022] 根据本发明一种典型的实施方式，玻璃纤维和/或玄武岩纤维是直接无捻粗纱。因为直接无捻粗纱是直接拉丝成型的玻璃纤维丝束，每一根纤维的张力一致，从而使电缆线芯具备优良的力学性能。

[0023] 根据本发明一种典型的实施方式，本发明电缆线芯中的玻璃纤维和/或玄武岩纤维是可扭转的。纤维的可扭转可以通过本领域中通常用的有捻实现，该电缆线芯中的玻璃纤维和/或玄武岩纤维并不要求每一根纤维都是无捻，部分纤维可以有捻，当然有捻会影响纤维线芯的拉伸强度，但又会改善光缆线芯的弯曲性能及抗压扁性能。可以在保证拉伸轻度的前提下，根据实际需要调整使其具备可扭转的特性，同时也就改善了光缆线芯的弯曲性能及抗压扁性能。

[0024] 电缆线芯的保护层至少起到如下三重作用：其一，隔离外部环境，从而使电缆线芯寿命增长；其二，使电缆线芯外表面光洁，有利于制备效率的提升；其三，有利于接头的铰接。该电缆线芯的保护层可以是本领域通常采用的材料，如耐温塑料等，只要能够实现上述效果即可。根据本发明一种典型的实施方式，保护层为聚酯毡层，聚酯毡层的纵向拉伸强度大于90Mpa，耐受高温大于210℃。由于电缆线芯是由聚酯毡保护，使其对环境的耐受能力有大幅度提升，而且芯棒表面更加光洁，便于后道铝线的绕制。当然，该保护层中还可以添加一些功能性物质，如抗紫外线，抗氧化、增韧等物质，以提高其保护性能。综合生产成本、2
重量、电缆线芯性能参数的考虑，优选地，聚酯毡层的单位质量为45-60g/m。

[0025] 根据本发明一种典型的实施方式，保护层还可以是环氧树脂层。

[0026] 根据本发明一种典型的实施方式，主体芯占电缆线芯体积的70%~80%。优选地，主体芯电缆线芯体积的75%。

[0027] 根据本发明一种典型的实施方式，提供一种电缆。如图1所示，该电缆包括上述电缆线芯，即主体芯11和设置在主体芯11上的保护层12。电缆线芯的表面缠绕有多层铝绞线，各层铝绞线缠绕的方向相反，且缠绕的螺距相同。如图1所示的实施例，第一铝绞线层13与第二铝绞线层14缠绕的方向相反，且缠绕的螺距相同。并且铝绞线的横截面可以是呈Z型或梯形，Z型或梯形截面的铝线可以使导电截面在整个圆周上的利用率更高（相对于圆形截面），并且相邻两根铝导体具有自锁的功能，确保截面的稳定性。

[0028] 上述电缆线芯的表面缠绕有多层铝绞线制成的电缆，与具备相同外径的钢芯电缆相比，其电能通流量有50%左右的提升，大大节约了建设成本及运营成本。在实际使用中，该电缆甚至可以在高达160℃的工况下连续工作，有的甚至短时间内可以在200℃以上工作。

[0029] 本发明的电缆可以通过现有技术中的方法加工制成，根据本发明典型的实施例，制作流程如图2所示。下面将结合如图2具体说明电缆线芯的制备过程。

[0030] 玻璃纤维从纱架21上以均匀的放卷张力退卷，经过导纱板23、第一篦子24均匀进入胶槽25。导纱板23前有一个红外线加热器22用于去除纤维中的水分，第一篦子24上的纤维分布是按每根纤维都具有独有的空间均布在整个胶槽25宽度。浸渍过的纤维按序进入两对挤胶辊27，挤除多余的树脂，在两对挤胶辊27间有一个与进胶槽前同样的第二篦子26，以确保纤维在挤胶过程中保证纤维不重叠。纤维出挤胶辊27后，进入纤维导向板。根据实际的纤维分布要求，要求按左右对称原理上下对应的顺序，每根纱穿一个导纱孔，孔的分布按纤维的根数做圆形分布，下面有接漏板把流下的树脂流回胶槽25。最后纤维进入模具之前，可以根据每根纤维的实际情况，单独调节纤维张力（纱架上），预成型模具28的进口是喇叭型，有利于纤维的进入以及再次挤除过多的树脂。该模具长度约为1m，以确保纤维在预成型模具28中保持一定的纤维平行度，然后进入约900mm长的一段预热模具29，使整个模具有一个恒定温度（120摄氏度），最后再进入成型模具30，在纤维进入成型模具30前，把一定宽度的聚酯毡穿过专门设计的装置，完全包袱在纤维束外层，一并进入成型模具30。
成型模具30从进口到出口大约保证三个温度区145℃~175℃~195℃。从成型模具30拉出的线芯的固化度较低，还要进一步的后固化。在线芯走出成型模具30后，进入后固化炉
31，其温度可以高达250℃左右，路子长度约5m，出后固化炉31后是空气冷却（或强制空气冷却）段，长度控制在3m内，然后再进入覆带式牵引装置，及收卷机构32，最后可以缠绕在直径为800mm的芯轴上。至少可取2500m/卷。

[0031] 由于拉挤成型属于快速成型工艺，但实际的生产速度还是较慢的，因此，生产好的芯棒要进入全线55D检测，同时进行超声波无损检测，以确保芯体内无空隙，同时为保证芯棒有足够的固化度。

[0032] 下面将结合实施例具体说明本发明的有益效果。

[0033] 本发明实施例通过上述方法制备，实施例中所用的原材料及制得的电缆的相关性能参数如表1：

[0034] 表1

[0035]

[0036] 一般传统的ACSR导线工作温度不超过70℃，但是同样的铝界面ACCC/TW导线却可以在150℃条件下的长期运行（连续运行20年），这样在不增加导线根数的前提下，增加了载流量。

[0037] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。