一種鋼鋁復合絞制新型大截面導線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及架空輸電線路,具體涉及一種鋼鋁復合絞制大截面導線。
【背景技術】
[0002] 架空輸電線路是實現遠程高壓送電的主要途徑,作為線路,導線則是電流流通之 路的路中之路,導線既要有良好的導電特性,又須具有足夠的承擔機械荷載能力和抵御隨 機而來的覆冰荷載、大風荷載、以及微風振動、抗疲勞能力。這些能力都均依賴著導線的機 械特性,通常,導線的機械特性包括導線的截面剛度、彈性模量、切變模量、泊松比、熱彭系 數等。
[0003] 當前,大多數采用橫截面為圓形的股線,由于圓形股線間的間隙較深,易形成覆冰 且脫冰困難,同時在交流電趨膚效應的意義下導線實際的導電面積小,且防滑能力差,在惡 劣天氣下,股線滑移時會造成股線嚴重磨損,同時,導線放線時因滑車磨損所造成的強度也 會有一定損傷。
【發明內容】
[0004] 針對上述問題,本發明提供了一種鋼鋁復合絞制新型大截面導線,不僅能增強導 線的導電效率,還能提高導線的機械特性,同時減輕導線因滑移,放線等造成的導線強度的 損傷。
[0005] 為了解決上述問題,本發明提供的技術方案為:
[0006] -種鋼鋁復合絞制新型大截面導線,由橢圓形股線置于導線最外兩層絞制而成。
[0007] -種制作鋼鋁復合絞制新型大截面導線的方法,根據機械特性包括大截面復合導 線的各種截面剛度暨截面抗拉剛度、截面抗扭剛度、截面抗彎剛度以及拉一扭、扭一拉耦合 剛度等導線線形、內力、弧垂、導線應力等必備基礎。
[0008] 所述鋼鋁復合絞制大截面導線的各種截面剛度的相關計算公式如下:
[0015] 式中I:、分別為第n層上的鋼股線、鋁股線的股數;€、巧分別為第n層上 鋼股線、鋁股線的彈性模量;An為股線橫截面面積;Rn為節層半徑;y"為節層泊松比;a"為 第n層的股線捻角;
[0016] 截面拉一扭耦合剛度:優化后的耦合剛度
[0020] 一種制作鋼鋁復合絞制大截面導線的方法,優選地,鋼鋁復合絞制大截面導線根 據根據特性指標包括鋼鋁絞制導線的整體綜合彈性模量、切變模量、泊松比、熱彭系數等設 計,
[0031] 式中
[0032]ESAS、EaAa分別代表導線中所有鋼股線、所有鋁股線的截面抗拉剛度;
[0033] 導線幾何特性參數:
[0037] 與現有技術相比,本發明的有益效果為:本發明是以橢圓形股線置于導線最外兩 層絞制而成的新型導線。新型導線具有以下優點:
[0038] 1、因交流電的趨膚效應使其導電效率有所提高;
[0039] 2、股線防滑能力有所增強,而股線滑移時造成的股線磨損有所降低;
[0040] 3、導線放線時因滑車磨損所造成的強度損傷也有所降低;
[0041] 4、因應力幅降低而使其疲勞極限則有所提高;
[0042] 5、由于橢圓股線與圓股線在股線截面面積等同的前提下,橢圓股線所成的導線其 履冰厚度有所減小,脫冰能力則明顯增強;
[0043] 6、燈籠狀現象發生的幾率有所降低。
【附圖說明】
[0044] 圖1為本發明的結構截面示意圖。
【具體實施方式】
[0045] 下面結合附圖對本發明做進一步說明:
[0046] -種鋼鋁復合絞制大截面導線,如圖1所示,鋼鋁復合絞制大截面導線由橢圓形 股線置于導線最外兩層絞制而成。
[0047] 鋼鋁復合絞制大截面導線的各種截面剛度的相關計算公式如下:
[0054] 式中CC分別為第n層上的鋼股線、鋁股線的股數;和、€分別為第n層上 鋼股線、鋁股線的彈性模量;An為股線橫截面面積;Rn為節層半徑;y"為節層泊松比;a"為 第n層的股線捻角。
[0055] 截面拉一扭耦合剛度:優化后的耦合剛度
[0064] 式中E2、A2分別表示兩種不同材料的彈性模量和截面面積。
[0065] 這個公式很容易證明是兩種不同材料平行放置一標準并聯時的綜合彈性模量,事 實上導線中的股線沒有任何兩股是平行于導線軸向的。而且是纏繞的,纏繞的角度也不同, 比如相鄰兩層的股線的纏繞方向相反,因此經驗公式對于絞制導線無法適用,嚴格說對于 絞制導線這個公式是不對的,有的資料指出經驗公式乘以一個修正系數可以彌補導線結構 特點所決定的差異,但是這個修正系數給難以確定。
[0066] 對比上述經驗公式,本發明所給的彈性模量不僅體現了導線結構特點,而且對于 不同質材料的排列布置也給出了十分明確的優化結果。
[0074] 雖然泊松比數據不大,但是其地位十分重要,沒有泊松比,彈性模量就無法確定。
[0075] 導線熱膨系數:
[0077] 式中ESAS、EaAa分別代表導線中所有鋼股線、所有鋁股線的截面抗拉剛度;導線幾 何特性參數:
[0081] 本發明公開了架空輸電線路大截面鋼鋁鋼鋁復合絞制大截面導線的結構優化技 術及在此基礎上的導線機械特性指標該結構優化消除了導線截面剛度隨截面位置變化的 奇異特點。其機械特性包括大截面復合導線的各種截面剛度暨截面抗拉剛度\截面抗扭剛 度、截面抗彎剛度以及拉一扭、扭一拉耦合剛度等導線線形、內力、弧垂、導線應力等線路設 計所必須的關鍵新技術。特性指標則包括鋼鋁絞制導線的整體綜合彈性模量、切變模量、泊 松比、熱彭系數等導線設計生產指標規范一生產規格指標檢驗標準。
[0082] 本發明以一種全新的線路設計關鍵新技術一導線特性、線形、內力及應力進行架 空輸電線路設計,從根本上消除了憑柔性假設而取懸鏈線線形而使內力彎矩、扭矩遺漏, 以經驗公式代替特性之一的彈性模量,進而忽略了導線的結構特點使應力失真,導致導線 的拉斷力形同虛設等諸如此類不科學的現象。
[0083] 以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術 人員應該了解,本發明不受上述實施例的限制,上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發明的原理,在不脫離本發明精神和范圍的前提下,本發明還會有各種變化和改進,這些變 化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其 等效物界定。
【主權項】
1. 一種鋼鋁復合絞制新型大截面導線,其特征在于:所述鋼鋁復合絞制大截面導線由 橢圓形股線置于導線最外兩層絞制而成。2. -種制作鋼鋁復合絞制新型大截面導線的方法,其特征在于:所述鋼鋁復合絞制大 截面導線根據機械特性包括大截面復合導線的各種截面剛度暨截面抗拉剛度、截面抗扭剛 度、截面抗彎剛度以及拉一扭、扭一拉耦合剛度等導線線形、內力、弧垂、導線應力等設計, 所述鋼鋁復合絞制大截面導線的各種截面剛度的相關計算公式如下: 截面抗拉剛度:截面抗彎剛度:截面抗扭剛 度:式中【:分別為第η層上的鋼股線、錯股線的股數其、馬分別為第η層上鋼 股線、鋁股線的彈性模量;Αη為股線橫截面面積;Rn為節層半徑;μ η為節層泊松比;α η為第 η層的股線捻角; 截面拉一扭耦合剛度:優化后的耦合剛度截面扭一拉耦合剛度:3. 根據權利要求2所述的制作鋼鋁復合絞制大截面導線的方法,其特征在于:所述鋼 鋁復合絞制大截面導線根據根據特性指標包括鋼鋁絞制導線的整體綜合彈性模量、切變模 量、泊松比、熱彭系數等設計, 所述導線彈性模量:導線切變模量: CN 105161208 A 權利要求書 2/2頁ESAS、EaAa分別代表導線中所有鋼股線、所有鋁股線的截面抗拉剛度; 導線幾何特性參數:
【專利摘要】本發明涉及架空輸電線路,具體涉及一種鋼鋁復合絞制大截面導線,由橢圓形股線置于導線最外兩層絞制而成,本發明公開了架空輸電線路大截面鋼鋁復合絞制新型導線的結構優化技術及在此基礎上的導線機械特性指標,該結構優化消除了導線截面剛度隨截面位置變化的奇異特點,本發明與現有技術相比,股線防滑能力有所增強,股線滑移時造成的股線磨損有所降低,導線放線時因滑車磨損所造成的強度損傷以及燈籠狀現象發生的幾率有所降低,而且有助于削弱覆冰厚度并增強脫冰能力,導電能力則由趨膚效應特點而有所提高,更重要的是,本發明成果中的機械特性是導線線形、內力、應力、拉斷力等設計必不可少的前提。
【IPC分類】H01B13/00, H01B5/08, H01B9/00
【公開號】CN105161208
【申請號】CN201510590159
【發明人】李永平, 李歌, 李鵬, 張紀賓, 劉雨, 張文波
【申請人】東北電力大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月16日