专利名称：等截面单线绞合的型线同心绞架空导线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及输电导线，特别是涉及用于高压输电线的型线同心绞架空导线。
背景技术：
现有技术型线同心绞架空导线包括芯线4，以及围绕该芯线绞合的单线3。所述架空导线的机械性能由芯线4实现，该芯线4用金属材料制成，以承受机械载荷。所述架空导线的电气性能由单线3实现，该单线由导电率高的材料制成，例如铜线、铝线、合金线，以承载输送电流。所述单线3围绕芯线4按一定规律多层绞合成所述型线同心绞架空导线。所述单线3沿芯线4的径向分单线层设置，每层单线层包括若干根单线3。现有技术所述架空导线都采用等单线层厚度设计，各单线层的厚度相同，也就是各根单线3的径向高度相同。 所述单线4也被称为型线，是一种具有不变横截面形状非圆形的线材，典型的单线横截面积形状是扇环形，或者是“Z”字形。现有技术所述架空导线由于采用等单线层厚度设计而存在如下缺陷和不足之处1.如图2所示，以所述单线3是扇环形横截面形状为例，各单线层的厚度相同，就是分属各单线层的单线3的径向高度相等，即九尸九产九,，而分属各单线层的单线3的圆弧线方向上的长度不同，即lel、le2、le3不相等，进而各单线3的横截面积也不同；从所述单线 3的加工制造工艺角度，对所述单线3采用三向挤压加工工艺，即对模具中的棒材施加前向牵引力、后向推力和模具围挤的挤压力，令该棒材受压形变成横截面是扇环形的单线3 ；由于分属各单线层的单线3的圆弧线方向上的长度lel、le2、人,不相等，从而需要分别为分属各单线层的单线3选取不同的棒材，以及分别用于各种棒材的模具，例如，如果所述架空导线分三层单线层结构，就需要使用三组不同的棒材及其模具制造分属各单线层的模具；因而造成所述单线3的加工工艺复杂，加工成本较高；2.制造所述单线3材料的电阻率P是由固有电阻率P ο和热电阻率P (T)所
决定的，即
P= Pfi + Ρ、τ)P是制造所述单线3材料的电阻率，P ο是所述材料的固有电阻率，P 是所述材料的热电阻率，r是所述材料的温度；所述固有电阻率和材料的结构有关，在材料相同的情况下，各单线的固有电阻率都是相同的；而热电阻率ρ 则是随着材料自身温度变化而变化的函数；研究表明，制造所述单线3材料的固有电阻率与该材料加工成型后的结构缺陷(如位错，晶界等)密度相关；显然，制造所述单线3材料的热电阻率P (T) 与该材料的温度有关；对于固有电阻率/^，由于现有技术所述架空导线采用等单线层厚度设计，在制造所述单线3时需要分别为分属各单线层的单线3选取不同的棒材和模具，从而各种棒材在被加工过程中所承受挤压形变和塑性形变都不同，导致制造完成的分属各单线层的单线3 的结构缺陷(如位错，晶界等)密度的不同；从微观角度看，在分属各单线层的单线3通电后，所述结构缺陷密度不同使得电子在材料内的散射率不同，造成分属各单线层单线3的固有电阻率的不同；从宏观角度看，分属各单线层单线3的固有电阻率的不同造成各单线3的电阻不同，因而电能在各单线3上的损耗不同；另外，从工艺角度讲，选取不同的棒材会造成工艺过程复杂；再者，从理论研究角度讲，选取不同的棒材也不利于对材料电阻率P的变化特性作定性定量研究；对于热电阻率P广)，由于分属各单线层的单线3横截面积不同很容易导致层与层之间单线电阻的不同，从而导致每层单线层内单线3的发热量不同，即单线3的温度不同，进而导致所述各单线3的热电阻率P (T)不同；当施加电压时，从微观角度，各单线3的材料内部自由电子定向移动，温度高时，原子在晶格内的震动频率加快、幅度增大，移动的自由电子更容易与晶格内的原子产生碰撞，从而导致电子的散射以及移动速度的减小，进而就导致了所述热电阻率P (T)的上升；从宏观角度，由于各单线横截面积不同而导致单线电阻不同，进而在电网运行过程中因电阻损耗不同而造成各单线3温度分布不均勻，各单线的实际运行温度不同，令各根单线的所述热电阻率P (T)不尽相同；综上所述，现有技术同一架空导线内各根单线都在以不同的实际电阻率P在电网中运行，造成架空导线在运行过程中由电阻造成的电能损耗的计算值与实际运行情况偏差较大，给准确预计电网电量和电网负荷造成影响，进而影响电网安全运行。因此，现有技术所述架空导线采用等单线层厚度设计及其加工工艺构成电网运行的不利因素和安全隐患。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于避免现有技术的不足之处而提出一种等截面单线绞合的型线同心绞架空导线，令构成所述架空导线的各根单线的横截面积相同，同时简化了所述架空导线的加工工艺，降低了制造成本。本实用新型解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现设计、制造一种等截面单线绞合的型线同心绞架空导线，包括包括用金属材料或者非金属复合材料制成用于承受机械载荷的芯线和围绕该芯线绞合的用导电金属材料制成的用于承载电流的单线。围绕所述芯线按径向分布设置有i层单线层，在每层单线层分别设置有各自的^根单线。所有单线具有相同的横截面形状，分属各层的单线的径向高度 ht,h2,…，、不同，从而使所有单线的横截面积相同。所述单线的横截面形状是由两圆弧线和两径向直线围成的扇环形。另外，所述单线的横截面形状是“Z”字形，围成所述单线的横截面的线条包括位于单线层顶部的两圆弧线、一径向直线围成的顶部开口曲线，位于该单线层底部的两圆弧线、 一径向直线围成的底部开口曲线，以及在分别连接顶部开口曲线和底部开口曲线、以形成封闭曲线形状的两根封闭线段；所述顶部开口曲线和底部开口曲线各自的开口方向不同。本实用新型中，任一单线层的单线的绞合方向与相邻该单线层的单线的绞合方向相反。同现有技术相比较，本实用新型“等截面单线绞合的型线同心绞架空导线”的技术效果在于1.本实用新型设计不同单线层厚度、，、，…，九.来确保所有单线的横截面积相同，在加工时仅需选取一种棒材加工，就可以完成所有单线的制造，相对现有技术，简化了所述架空导线的选材步骤，优化了加工工艺过程，降低了制造成本；2.本实用新型所有单线的横截面形状和横截面面积相同，由同样的棒材加工而成，确保了各单线在加工过程中承受的挤压形变相同，实质上各单线材料的结构缺陷密度是相同的，因而各单线材料的固有电阻率相同；同时，所述各单线的横截面积相同使得所述各单线材料的热电阻率P W有基本相同的变化曲线，从而本实用新型确保所述架空导线电阻率P的基本一致性，也就是各单线的电阻相同，确保了设计、预算电网电量和电网负荷的准确性，保障了电网安全运行，消除了电网运行的不利因素和安全隐患。
图1是本实用新型“等截面单线绞合的型线同心绞架空导线”第一实施例的横面示意图；图2是本实用新型第二实施例所述“Z”字形单线的横截面示意图；图3是现有技术型线同心绞架空导线的横截面示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示各实施例作进一步详述。本实用新型提出一种等截面单线绞合的型线同心绞架空导线，如图1所示，包括用金属材料制成用于承受机械载荷的芯线2和围绕该芯线1绞合的用导电金属材料制成的用于承载电流的单线1。所述芯线2还可以采用非金属复合材料制成。围绕所述芯线2按径向分布设置有i层单线层，在每层单线层分别设置有各自的^根单线1 ；所有单线1具有相同的横截面形状，分属各层的单线2的径向高度、，、，-Jii不同，从而使所有单线1的横截面积相同。本实用新型优选实施例，如图1所示，以3层单线层为例，即i = 3。第1层单线层设置有6根单线1，即巧=6 ；第2层单线层设置有7根单线1，即巧=7 ；第3层单线层设置有8根单线1，即& = 8。本实用新型第一实施例，所述各根单线1的横截面形状是由两圆弧线和两径向直线围成的扇环形。另外，如图2所示，本实用新型第二实施例，所述各根单线1的横截面形状也可以是“Z”字形，围成所述单线1的横截面的线条包括位于单线层顶部的弧线AB和弧线CD两圆弧线、一径向直线BC围成的顶部开口曲线ABCD，位于该单线层底部的弧线EF和弧线GH两圆弧线、一径向直线TO围成的底部开口曲线EFGH，以及在分别连接顶部开口曲线AB⑶和底部开口曲线EFGH、以形成封闭曲线ABCDEFGH形状的线段DE和线段GA两根封闭线段；所述顶部开口曲线AB⑶和底部开口曲线EFGH各自的开口方向不同。因所述封闭曲线AB⑶EFGH 的形状与大写字母“Z”相似，因而将这种横截面形状称为“Z”字形。本实用新型各实施例，任一单线层的单线1的绞合方向与相邻该单线层的单线1 的绞合方向相反。
5[0029]为了制造本实用新型所述架空导线，本实用新型还提出一种型线同心绞架空导线的制造方法，所述型线同心绞架空导线用做高压输电线，其特征在于包括如下步骤A.选取金属材料或者非金属复合材料制成用于承受机械载荷的芯线；B.根据载流量和加工工艺条件，确定围绕在步骤A所述芯线外的单线层的层数 i，第1层单线层内的单线根数巧，第2层单线层内的单线根数/^，…，第i层单线层内的单线根数巧，并且以所有单线的横截面形状相同、横截面积S相同为准则，确定各单线层的厚 m”h2,…，九.，即第1层单线层内各根单线沿所述芯线径向上的高度、，第2层单线层内各根单线沿所述芯线径向上的高度之，…，第i层单线层内各根单线沿所述芯线径向上的高度九.；C.根据步骤B所述单线层的层数i，为制造各单线层内的单线选取对应各单线层的i种模具，根据各单线层的厚度、，h2,…，九.，选取一种导电金属材料棒材；借助所述模具，用三向挤压加工工艺分别制造分属各单线层内的单线组共i组；D.将步骤C制造的i组单线组，按照步骤B确定的单线层和每层单线层各自的单线根数&，逐层绕所述芯线同心绞合制成所述型线同心绞架空导线。根据以上技术方案，本实用新型在加工过程中通过变化各单线1的径向高度而使所有单线1的横截面积相同。各单线层的单线1的径向高度虽然不同，可以通过所述i种模具实现相应径向高度单线的制造。而为了确保制造所述单线的材料的固有电阻率的一致性，本实用新型仅使用一种棒材就完成所有横截面积相同的单线1的制造，去除了现有技术选择棒材的工艺步骤，简化了加工工艺，减少了制造成本。另外，用一种棒材制造单线，有利于对材料电阻率P的变化做定性和定量的研究和应用。再者，仅采用一种棒材，各单线1的结构缺陷密度也基本相同，从而所有单线1有着相同的固有电阻率/^。同时，所有单线1的横截面积相同，各根单线的电阻值基本一致，在电网实际运行过程中，各单线因电阻发热造成的温升也基本一致，这种一致性也令所有单线1的热电阻率P (T)有基本相同的变化曲线。最终，在所述固有电阻率和热电阻率P W基本一致的情况下，使所有单线1具有基本一致的电阻率P，从而所有单线1的电阻基本一致，确保了设计、预算电网电量和电网负荷的准确性，保障了电网安全运行，消除了电网运行的不利因素和安全隐患。本实用新型第一实施例，如图1所示，步骤B所述单线1的横截面形状是由两圆弧线和两径向直线围成的扇环形，所述两圆弧线和两径向直线都是以所述芯线2横截面圆心为圆心，从而步骤B包括如下具体的分步骤Bi.根据载流量和加工工艺条件，确定第1层单线层内的单线根数巧，第2层单线层内的单线根数/ ，…，第i层单线层内的单线根数巧.；B2.依据第i层单线横截面积Si公式，
权利要求1.一种等截面单线绞合的型线同心绞架空导线，其特征在于包括用金属材料或者非金属复合材料制成用于承受机械载荷的芯线(2)和围绕该芯线 (1)绞合的用导电金属材料制成的用于承载电流的单线(1);围绕所述芯线(2)按径向分布设置有i层单线层，在每层单线层分别设置有各自的 ^根单线(1);所有单线(1)具有相同的横截面形状，分属各层的单线(2)的径向高度、， h2,…，九.不同，从而使所有单线(1)的横截面积相同。
2.根据权利要求1所述的等截面单线绞合的型线同心绞架空导线，其特征在于所述单线(1)的横截面形状是由两圆弧线和两径向直线围成的扇环形。
3.根据权利要求1所述的等截面单线绞合的型线同心绞架空导线，其特征在于所述单线(1)的横截面形状是“Z”字形，围成所述单线(1)的横截面的线条包括位于单线层顶部的两圆弧线、一径向直线围成的顶部开口曲线，位于该单线层底部的两圆弧线、一径向直线围成的底部开口曲线，以及在分别连接顶部开口曲线和底部开口曲线、以形成封闭曲线形状的两根封闭线段；所述顶部开口曲线和底部开口曲线各自的开口方向不同。
4.根据权利要求1所述的等截面单线绞合的型线同心绞架空导线，其特征在于任一单线层的单线(1)的绞合方向与相邻该单线层的单线(1)的绞合方向相反。
专利摘要一种等截面单线绞合的型线同心绞架空导线，所述架空导线包括用金属材料或者非金属复合材料制成用于承受机械载荷的芯线和围绕该芯线绞合的用导电金属材料制成的用于承载电流的单线。围绕所述芯线按径向分布设置有i层单线层，在每层单线层分别设置有ni根单线。所有单线具有相同的横截面形状，分属各层的单线的径向高度不同，从而确保所有单线的横截面积相同。本实用新型通过变化单线沿芯线径向方向的高度来确保所有单线的横截面积相同，从而简化了所述架空导线的选材步骤，优化了加工工艺过程，降低了制造成本；本实用新型还使各单线的电阻基本一致，确保了设计、预算电网电量和电网负荷的准确性，保障了电网安全运行。
文档编号H01B5/10GK202268211SQ201120357779
公开日2012年6月6日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者吴汉生, 屈飞, 胡广生, 陆安 申请人:胡广生