一种智能电网用特高压导线的制作方法
【专利摘要】本发明属于电力材料领域，公开了一种智能电网用特高压导线，其是由多股碳纤维导体绞合而成，所述碳纤维导体按照如下步骤制备而得：步骤1）制备物料A，步骤2）制备物料B，步骤3）制备物料C，步骤4）制备物料D，步骤5）制备碳纤维导体。本发明智能电网用特高压导线采用多股碳纤维导体复合结构，强度大、质量轻，传输距离远，容量大。
【专利说明】-种智能电网用特高压导线
[0001]
技术领域
[0002] 本发明属于电力材料领域，具体设及一种智能电网用特高压导线。
【背景技术】
[0003] 特高压英文缩写UHV;电压符号是U(个别地方有用V表示的）；电压的单位是伏特， 单位符号也是V;比伏大的有kV、比伏小的mV，uV，它们之间是千进位。在我国，特高压是指± 800千伏及W上的直流电和1000千伏及W上交流电的电压等级。特高压能大大提升我国电 网的输送能力。据国家电网公司提供的数据显示，一回路特高压直流电网可W送600万千瓦 电量，相当于现有500千伏直流电网的5至化倍，而且送电距离也是后者的2到3倍，因此效率 大大提高。此外，据国家电网公司测算，输送同样功率的电量，如果采用特高压线路输电可 W比采用500千伏高压线路节省60%的±地资源。
[0004] 现在远程电力传输通常采用的是钢忍侣绞线，其结构是中屯、层为钢绞线在钢绞线 的外部绞合有多层紧密排列的侣线。运种排列方式属于正规绞合排列结构，其优点是导线 结构紧密、稳定、外径小，但运种导线只适用220kV及W下电压等级线路。随着电力传输电压 等级越来越高，我国最高电压等级已达到lOOOkV，原始的输电用钢忍侣绞线已不能满足大 负荷输电量的需求，远距离、大容量、大跨度的新型输电材料的研究越来越迫切。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术的钢忍侣绞线存在的缺陷，本发明提供了一种高导电率、力学 性能好、质量轻、耐腐蚀耐高溫的智能电网用特高压导线。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下： 一种智能电网用特高压导线，其是由多股碳纤维导体绞合而成，其特征在于:所述碳纤 维导体按照如下步骤制备而得： 步骤1)制备物料A:取石墨放入相蜗中，置于马弗炉中般烧，在氮气的保护下，于700- 800°C般烧3min，取出，粉碎成粉末状，得到物料A; 步骤2)制备物料B:将纳米二氧化娃和纳米氧化侣混合揽拌均匀，然后添加到聚乙締化 咯烧酬中，300转/min揽拌5min，然后置于溫度为60°C、相对湿度为80%的湿热环境中6小 时，最后冷却至室溫，即得物料B;其中，纳米二氧化娃、纳米氧化侣W及聚乙締化咯烧酬的 质量比为1:1:2; 步骤3)制备物料C:将物料A、物料BW及碳纤维依次添加到高速揽拌器中，1000转/min 揽拌5min，然后预热到100°C，静置3min，得到混合料，将混合料再浸入到双酪A型环氧树脂 中，通过赋形模头W丝条的形式将其拉出并切碎，得到物料C;其中，物料A、物料B、碳纤维W 及双酪A型环氧树脂的质量比为4-7:3-5:7-12:25-35; 步骤4)制备物料D:将侣在600°C下保溫30min，升溫至700°C，然后加入错、粗、锭、鍊、 饥、钢、锋、儘、铭、铁，进行烙炼形成合金液，烙炼时间为lOmin，然后升溫至740°C，再将物料 C投入到合金液中，同时采用电磁揽拌器揽拌，揽拌时间为8分钟;保溫，静置3分钟得到物料 D;其中，侣、错、粗、锭、鍊、饥、钢、锋、儘、铭、铁W及物料C的质量比为200-300:1-2:1-2:1- 2:1-2:1-2:2-3:3-5:4-7:4-7:6-9:30-50; 步骤5)制备碳纤维导体:将物料D注入结晶器进行连铸连社，控制铸巧进入社机的溫度 为500°C-56(rC，社机出口处合金杆溫度为300°C-32(rC;合金杆经拉丝得到合金线;将合金 线进行退火处理，退火溫度350°C，退火时间20分钟，自然冷却，即得碳纤维导体。
[0007] 优选地，纳米二氧化娃和纳米氧化侣的粒径均为50-100nm。
[000引本发明取得的有益效果主要包括： 本发明智能电网用特高压导线采用多股碳纤维导体复合结构，强度大、质量轻，传输距 离远，容量大;碳纤维导体重量轻、耐腐蚀，使用寿命长，较好的解决了侣导线长期运行的老 化问题，使用寿命明显高于普通导线，应用范围广泛;本发明制得的碳纤维导体具备高电导 率，优良的力学性能、耐热耐腐蚀性能等优点，可使杆、塔之间的跨距增大、高度降低、同样 容量线路成本比普通导线低;本发明中稀±金属改善了导体中晶体的组织结构，提高了加 工性能和耐腐蚀性能;本发明对纳米材料进行了改性，提高了其与树脂材料和碳纤维材料 的相容性;本发明碳纤维进行了改性和修饰，提高导线忍的工作溫度，保证导电率，减轻导 线忍重量，耐磨损耐疲劳，与合金材料的相容性更好;本发明合金材料配伍合理，制备工艺 简单可行，通过控制工艺参数，改善了应力作用对导体组织的不利影响，使得导体的耐晓曲 疲劳特性提高。
[0009]
【具体实施方式】
[0010] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具 体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部 分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出 创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[00川实施例1 一种智能电网用特高压导线，其是由多股碳纤维导体绞合而成，所述碳纤维导体按照 如下步骤制备而得： 步骤1)制备物料A:取石墨放入相蜗中，置于马弗炉中般烧，在氮气的保护下，于70(TC 般烧3min，取出，粉碎成粉末状，得到物料A; 步骤2)制备物料B:将纳米二氧化娃和纳米氧化侣混合揽拌均匀，然后添加到聚乙締化 咯烧酬中，300转/min揽拌5min，然后置于溫度为60°C、相对湿度为80%的湿热环境中6小 时，最后冷却至室溫，即得物料B;其中，纳米二氧化娃、纳米氧化侣W及聚乙締化咯烧酬的 质量比为1:1:2; 步骤3)制备物料C:将物料A、物料BW及碳纤维依次添加到高速揽拌器中，1000转/min 揽拌5min，然后预热到100°C，静置3min，得到混合料，将混合料再浸入到双酪A型环氧树脂 中，通过赋形模头W丝条的形式将其拉出并切碎，得到物料C;其中，物料A、物料B、碳纤维W 及双酪A型环氧树脂的质量比为4:3:7:25; 步骤4)制备物料D:将侣在600°C下保溫30min，升溫至700°C，然后加入错、粗、锭、鍊、 饥、钢、锋、儘、铭、铁，进行烙炼形成合金液，烙炼时间为lOmin，然后升溫至740°C，再将物料 C投入到合金液中，同时采用电磁揽拌器揽拌，揽拌时间为8分钟;保溫，静置3分钟得到物料 D;其中，侣、错、粗、锭、鍊、饥、钢、锋、儘、铭、铁W及物料C的质量比为200:1:1:1:1:1:2:3: 4:4:6:30； 步骤5)制备碳纤维导体:将物料D注入结晶器进行连铸连社，控制铸巧进入社机的溫度 为500°C，社机出口处合金杆溫度为300°C ;合金杆经拉丝得到合金线;将合金线进行退火处 理，退火溫度350°C，退火时间20分钟，自然冷却，即得。
[0012] 其中，纳米二氧化娃和纳米氧化侣的粒径均为50nm。
[001引实施例2 一种智能电网用特高压导线，其是由多股碳纤维导体绞合而成，所述碳纤维导体按照 如下步骤制备而得： 步骤1)制备物料A:取石墨放入相蜗中，置于马弗炉中般烧，在氮气的保护下，于80(TC 般烧3min，取出，粉碎成粉末状，得到物料A; 步骤2)制备物料B:将纳米二氧化娃和纳米氧化侣混合揽拌均匀，然后添加到聚乙締化 咯烧酬中，300转/min揽拌5min，然后置于溫度为60°C、相对湿度为80%的湿热环境中6小 时，最后冷却至室溫，即得物料B;其中，纳米二氧化娃、纳米氧化侣W及聚乙締化咯烧酬的 质量比为1:1:2; 步骤3)制备物料C:将物料A、物料BW及碳纤维依次添加到高速揽拌器中，1000转/min 揽拌5min，然后预热到100°C，静置3min，得到混合料，将混合料再浸入到双酪A型环氧树脂 中，通过赋形模头W丝条的形式将其拉出并切碎，得到物料C;其中，物料A、物料B、碳纤维W 及双酪A型环氧树脂的质量比为4-7:3-5:7-12:25-35; 步骤4)制备物料D:将侣在600°C下保溫30min，升溫至700°C，然后加入错、粗、锭、鍊、 饥、钢、锋、儘、铭、铁，进行烙炼形成合金液，烙炼时间为lOmin，然后升溫至740°C，再将物料 C投入到合金液中，同时采用电磁揽拌器揽拌，揽拌时间为8分钟;保溫，静置3分钟得到物料 D;其中，侣、错、粗、锭、鍊、饥、钢、锋、儘、铭、铁W及物料C的质量比为300: 2:2: 2: 2:2: 3:5: 7:7:9:50; 步骤5)制备碳纤维导体:将物料D注入结晶器进行连铸连社，控制铸巧进入社机的溫度 为560°C，社机出口处合金杆溫度为320°C ;合金杆经拉丝得到合金线;将合金线进行退火处 理，退火溫度350°C，退火时间20分钟，自然冷却，即得。
[0014] 其中，纳米二氧化娃和纳米氧化侣的粒径均为lOOnm。
[001引实施例3 1.导电率试验； 将实施例1 -2制备的碳纤维导体进行导电率实验，按照国标GB/T12966-2008的测试方 法进行检测，其结果如表1所示： 表1
2. 力学试验： 将实施例1-2制备的碳纤维导体进行室溫拉伸实验，按照国标GB/T228-2002制成标准 拉伸试样，在拉伸速度为0.5mm/min，30KN拉力试验机上拉伸，测量长度为50mm，测定抗拉强 度、延伸率，其结果如表2所示： 表2
3. 耐热耐腐蚀试验： 将实施例1制备的碳纤维导体进行耐热性能测试，用20(TC保溫240小时，抗拉强度保持 率在98.3%，延伸率保持率在97.4%，导电率维持在98.6%。
[0016]将实施例1制备的碳纤维导体进行耐腐蚀性能测试，置于10%的氯化钢溶液240小 时，抗拉强度保持率在99.7%，延伸率保持率在99.4%，导电率维持在99.3% W上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，运些描 述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可W根据本发明的精 神和原理对本发明做出各种变型和修改，运些变型和修改也在本发明的范围内。
【主权项】
1. 一种智能电网用特高压导线，其是由多股碳纤维导体绞合而成。2. 根据权利要求1所述的智能电网用特高压导线，其特征在于:所述碳纤维导体按照如 下步骤制备而得:步骤1)制备物料A，步骤2)制备物料B，步骤3)制备物料C，步骤4)制备物料 D，步骤5)制备碳纤维导体。3. 根据权利要求2所述的智能电网用特高压导线，其特征在于:所述碳纤维导体按照如 下步骤制备而得： 步骤1)制备物料A:取石墨放入坩埚中，置于马弗炉中煅烧，在氮气的保护下，于700-800 °C煅烧3min，取出，粉碎成粉末状，得到物料A; 步骤2)制备物料B:将纳米二氧化硅和纳米氧化铝混合搅拌均匀，然后添加到聚乙烯吡 略烧酮中，300转/min搅拌5min，然后置于温度为60°C、相对湿度为80 %的湿热环境中6小 时，最后冷却至室温，即得物料B;其中，纳米二氧化硅、纳米氧化铝以及聚乙烯吡咯烷酮的 质量比为1:1:2; 步骤3 )制备物料C:将物料A、物料B以及碳纤维依次添加到高速搅拌器中，1000转/min 搅拌5min，然后预热到100°C，静置3min，得到混合料，将混合料再浸入到双酚A型环氧树脂 中，通过赋形模头以丝条的形式将其拉出并切碎，得到物料C;其中，物料A、物料B、碳纤维以 及双酸A型环氧树脂的质量比为4-7:3-5:7-12:25-35; 步骤4)制备物料D:将铝在600°C下保温30min，升温至700°C，然后加入锗、钽、钇、铼、 钒、钼、锌、锰、铬、钛，进行熔炼形成合金液，熔炼时间为lOmin，然后升温至740°C，再将物料 C投入到合金液中，同时采用电磁搅拌器搅拌，搅拌时间为8分钟;保温，静置3分钟得到物料 D； 步骤5)制备碳纤维导体:将物料D注入结晶器进行连铸连乳，控制铸坯进入乳机的温度 为500 °C-560 °C，乳机出口处合金杆温度为300 °C-320 °C;合金杆经拉丝得到合金线;将合金 线进行退火处理，退火温度350°C，退火时间20分钟，自然冷却，即得碳纤维导体。4. 根据权利要求3所述的智能电网用特高压导线，其特征在于:所述步骤4)中，铝、锗、 钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛以及物料C的质量比为200-300:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:2-3: 3-5:4-7:4-7:6-9:30-50。5. 根据权利要求3所述的智能电网用特高压导线，其特征在于:优选地，所述纳米二氧 化娃和纳米氧化错的粒径为50nm。
【文档编号】H01B5/10GK105869717SQ201610261049
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】孙运东, 王海鹏
【申请人】国网山东省电力公司莒南县供电公司, 莒南县美达电力实业有限公司