用于裸露架空电线的导体，尤其是用于高电负载下的低膨胀和中高热限制制造技术

一种用于裸露架空电线的电导体(1)，其包括承载芯部(4)，用于电能传输的导电部件(3)布置在所述承载芯部上，其特征在于，所述承载芯部(4)包括多根对齐的芳族聚酰胺纤维，所述芳族聚酰胺纤维限定了一根或多根绳，所述绳卷绕在一个或多个护套(2)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于电线的导体，尤其是用于裸露架空电线的导体，尤其是用于大功率、用于高电负载下的受限膨胀和中高热限制。
技术介绍
由于铝导体较之适于电力应用的其它可行导体(诸如，铜、金和银)具有良好的导电性、低成本以及低重量，因此架空电力线通常由铝导体构成。然而，由于铝的机械性能欠佳，因此通常在内部用钢丝增强导体，从而允许其安装。近期需求导向例如通过增大导体横截面来逐渐增大在现有电线上传输的功率。因此，需要制造这样的系统，所述系统在保持足够的机械性能的同时更轻。电线导体类型的选择由导体自身的最终操作条件确定，特别是使用寿命、机械应力和环境条件。实际上，如在文献中广泛记载的那样，连同恒定施加机械应力，架空导体承受的最重要的环境影响是持续暴露于温度、湿度、UV可见辐射以及侵蚀性化学剂。根据国际标准，例如，意大利CEI11-4(1998-09)标准，“室外架空电线的执行”，室外架空电线定义为“安装在地面上方的室外的电线，其由具有相应绝缘体、支撑件和附件的裸露导体构成”。该标准还要求EDS(每日应力)条件下的导体的容许应力不应当超过固定导体情况下的断裂负载的25％以及未固定导体情况下的断裂负载的30％(即，在张紧阶段期间)。在导体的整个使用寿命期间必须满足这些条件，所述导体的使用寿命在需要替换导体之前估计大于40年至50年。因此导体必须在有限蠕变延伸的情况下具有随着时间而保持其机械和疲劳强度特性。在适用于架空传输电力的电导体中，铝导体为最广泛使用的一种导体。用于架空传输的导体通常分为均质导体和非均质导体。均质导体仅仅包含铝合金(AAAC)并且既用于电流传导又作为支撑材料，而非均质导体包含增强材料芯部，所述增强材料芯部适用于承受导体的重量。根据用作增强件的材料，可以鉴别四种类别，即，包含钢芯部(已知为ASCR、ACSS和GAP型)、包含用于导体增强件的特殊金属合金(铁镍合金，INVAR)、包含金属复合物(具有长铝纤维的铝锆合金，ACCR)、以及最后是包含聚合物基体化合物(已知为ACCC：碳纤维内层和环氧树脂中玻璃纤维外层)。需要从电线获得的电力一直在增加；因此，已经研发了新系统，以便克服过量需求问题以及减小电缆损耗。由于过高温度，因此非常重要的是试图限制电线下沉以及增加其电流容量。首先研发的解决方案需要使用由钢丝(ACSR)构成的内部支撑件，所述钢丝之后进一步改进，以在高温度下提高效率；预先张紧内部丝线(GAP型)；或者使用具有梯形状(ACSS/TW)的退火铝丝。这因钢增强件而提供了更好的机械性能，但是却面临线性膨胀系数过大的问题，线性膨胀系数过大使得不能消除电线下沉问题。还已经发现的是，上述类型的导体具有相对低的“传输电力-每米重量”比；这归因于钢，所述钢大幅增加了重量而没有有效地有助于传输电能；结果是实际传输电能的横截面只是铝丝的横截面。由增强芯部支撑导体的重量的一直增加的必需性已经引导了产品演化，以便能够用作具有仅仅少量合金元素的导体退火铝合金，从而较之使用由加工硬化或者热处理和沉淀硬化的更牢固的等效物的情况具有更少的电负载损耗。朝着由导体传输的功率增加并且因此温度更高的日益增长趋势使得需要使用除了传统钢之外的其它材料，所述材料承受过度伸长现象。因此考虑用这样的材料替换钢芯部，所述材料具有类似的机械性能，但是具有更低的热膨胀系数(如在用于高温应用的INVAR合金的情况中)以及更低的比重(如用铝纤维或者聚合物基体化合物增强的轻质铝合金)。导体在其整个使用寿命期间将承受温度、湿度和化学侵蚀方面的潜在的恶劣环境条件。当导体放置在密集工业区域附近或者大型城市中心的郊区或者近海区域或者一直暴露于海洋风的区域中时，可能具有高浓度的盐、氮氧化合物、二氧化硫以及大气颗粒(由于存在SO4--、NO3-离子、SO2沉淀物以及HNO3沉淀物而形成的酸)。结合温度和湿度的作用，这样的化学剂的存在可能有损用作增强件的材料的使用寿命和性能。尽管包括由合成材料(所述合成材料普遍由碳纤维和环氧树脂构成)制成的承重元件的导体开始投放市场，但是这种解决方案仍然具有两个缺陷：一个涉及材料的高成本，另一个涉及铝和碳之间的电偶腐蚀问题。WO2012/142129-A1描述了一种电缆，所述电缆具有外绝缘涂层并且包含电缆芯部和围绕电缆芯部的多个导电元件。电缆芯部由合成材料制成。如已知的那样，在电缆和电导体之间存在明显不同。“电缆”指的是装配有外部绝缘涂层的用于电能传输的部件。“导体”指的是用于电能传输的部件，该部件的应用和操作不需要其外部绝缘。高于某一操作电压值时，用于确保适当电缆绝缘的材料层将必须变得如此之厚，以致于电缆难以安装。因此，在WO2012/142129-A1中描述的电缆不适于应用在本专利技术的范围内，所述本专利技术的范围涉及“裸露”架空导体，即，没有外部绝缘的导体。通过组合不同种类的材料获得诸如在WO2012/142129-A1中描述的合成材料，以与这些原始材料相比得到新的或者改进的性能。因此合成材料是由不同相构成的非均质材料，所述不同相能够彼此分离。在其最简单的型式中，合成材料由散落到连续相(基体)中的分散相(增强件)构成。基体的任务是保护和支撑增强件，从而将其保持在其原始位置，以及将任何外部应力均匀地传递至增强件。因此增强件能够显露其物理和机械性能，从而提高了基体的特性。为了基体和支撑件之间的这种协同效果充足发展，需要通过用基体浸渍增强件而在基体和支撑件之间建立良好的接触，并且即使在存在高外部机械应力的情况下也保持这种接触；后一要求可以表述为相之间的良好粘合。如在WO2012/142129-A1中具有合成芯部的导体设置有碳纤维增强件和环氧树脂(ACCC)基体。然而，基体意味着在挠性、热膨胀、操作温度方面的某些限制以及导体的重量增加，使得这些电缆不适于应用在本专利技术的框架内。KR2012-0018473-A描述了一种电导体，所述电导体具有芳族聚酰胺增强件，所述芳族聚酰胺增强件的护套仅仅实施防止水和水分损坏芳族聚酰胺增强件的纤维的功能。本专利待解决的问题是防止UV射线撞击芳族聚酰胺纤维，如已知的那样，所述芳族聚酰胺纤维在暴露于这种辐射时显著退化。KR2012-0018872-A描述了一种具有多丝线芯部的电导体，其中，所述芯部的每根单丝线覆盖有铝管，所述铝管的厚度介于0.05mm和0.25mm之间。在后续处理步骤期间以及在安装导体期间，这种薄管可能会易于被损坏。另一方面，如果为了克服这种问题采用更厚的管，则这意味着因管的热膨胀而产生更高的应变，与芳族聚酰胺纤维的负热膨胀系数相比，这将意味着管相对于纤维超长，从而恶化了整个导体的热膨胀特性，如果我们考虑从数百米至数千米的标称导体长度范围，这将不能忽略不计。而且，金属涂层将提供对疲劳机械现象的欠佳的抵抗力以及提供低弹性。
技术实现思路
因此，本专利技术旨在提供一种用于裸露架空电线的导体，所述导体克服了上述缺陷并且具有所要求的物理机械特性。本专利技术的一个目的是提供一种用于裸露架空电线的导体，特别地与相同尺寸(即，外径)和相同总质量的传统导体相比，所述导体能够运输高电力。本专利技术还旨在提供一种用于裸露架空电线的导体，所述导体具有足够的物理和机械特性，其具有诸如以下性能：·足够的刚性，从而不会在安本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于裸露架空电线的电导体，其包括承载芯部，用于电能传输的导电部件布置在所述承载芯部上，其特征在于，所述承载芯部(4)包括多根对齐的芳族聚酰胺纤维，所述芳族聚酰胺纤维限定了一根或多根绳，所述绳卷绕在一个或多个护套(2)中，并且所述电导体适于在高于90℃的操作温度下应用，其热膨胀系数低于18*10﹣6/℃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.09 IT MI2014A0006651.一种用于裸露架空电线的电导体，其包括承载芯部，用于电能传输的导电部件布置在所述承载芯部上，其特征在于，所述承载芯部(4)包括多根对齐的芳族聚酰胺纤维，所述芳族聚酰胺纤维限定了一根或多根绳，所述绳卷绕在一个或多个护套(2)中，并且所述电导体适于在高于90℃的操作温度下应用，其热膨胀系数低于18*10﹣6/℃。2.根据权利要求1所述的电导体，其特征在于，所述芳族聚酰胺纤维由或者或者制成。3.根据权利要求1所述的电导体，其特征在于，所述芳族聚酰胺纤维的直径在1微米至100...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·萨尔蒂，D·佩罗尼，E·梅尔扎里，C·米利亚雷西，
申请(专利权)人：意大利德安产品有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT