用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件及连接方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件及连接方法，包括至少一个连接组件本体，包括：内钢管，沿轴向设有可容纳复合材料芯棒连接端的容置腔，容置腔由顺序设置且相连通的至少一节夹持腔构成，每节夹持腔呈沿轴向递减的缩口状，复合材料芯棒夹紧于各夹持腔的缩口端；外套钢管，外套于所述内钢管的外壁；钢制端头，固设于外套钢管朝向复合材料芯棒的一端，钢制端头的中心设有贯通孔，贯通孔与内钢管的容置腔相连通；钢制堵头，封堵于外套钢管和所述内钢管背向复合材料芯棒的一端。本发明保证高压铝绞线终端连接及导线对接的连接强度，安装简易，连接稳定性高。
【专利说明】用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件及连接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种输电线路安装中使用的连接金具组件，更具体地说，尤其涉及一种用于复合材料线芯高压铝绞线在输电线路安装中需采用的终端导体、导线与导线间对接的连接金具组件及连接方法。
【背景技术】
[0002]目前，现有的输电线路的连接组件通常采用耐张金具与接续金具组件，该些组件在传统高压大容量输电线路中被普遍应用。传统的输电电缆为钢芯铝绞线(ACSR)，使用的终端连接耐张金具与接续金具的钢锚与绞线的钢芯均为金属材料，属于相同材料的连接。
[0003]然而，随着复合材料线芯高压铝绞线的诞生，复合材料线芯高压铝绞线是传统钢芯铝绞线两倍的输电容量，同时在输电过程中是在高温的状态下进行。而复合材料线芯棒的拉力强度远远高于钢芯，垂弧远远低于钢芯，最高运营温度可达到200摄氏度。在高温运营中外层缠绕的铝绞线几乎失去了拉力作用，主要由复合材料芯棒起着拉力与支撑的作用。这就要求一种连接组件能够有效地与复合材料芯棒连接，同时达到设计规范要求芯棒拉力强度95%的拉力强度。由于复合线芯具有相当低的延展性，因此要求输电线缆的外绞线在线芯之前被加载，否则线芯会发生过早失效。对连接组件的附加要求是必须将其设计成保持线缆的外绞线不被损坏，而且实现线缆的95%的期望额定强度。
[0004]然而，现有的复合材料线芯连接组件，由于采用的材料及工艺问题，使得两种不同材料连接所产生的应力与端口的剪切力问题均没有得到有效的解决，存在有高压铝绞线终端连接及导线对接的技术难题。同时由于安装的复杂性，连接的稳定性得不到有效保障。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种能够保证高压铝绞线终端连接及导线对接的连接强度，安装简易，连接稳定性高的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件。
[0006]本发明的另一目的是提供一种采用上述连接金具组件的连接方法，该连接方法能简化安装并提高连接的稳定性。
[0007]为达到上述目的，本发明提出一种用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，包括至少一个连接组件本体，其特征在于，所述连接组件本体包括:
[0008]内钢管，沿轴向设有可容纳所述复合材料线芯的复合材料芯棒连接端的容置腔，所述容置腔由顺序设置且相连通的至少一节夹持腔构成，每节所述夹持腔呈沿轴向递减的缩口状，所述复合材料芯棒夹紧于各所述夹持腔的缩口端；
[0009]外套钢管，外套于所述内钢管的外壁；
[0010]钢制端头，固设于所述外套钢管朝向所述复合材料芯棒的一端，所述钢制端头的中心设有贯通孔，所述贯通孔与所述内钢管的容置腔相连通；
[0011]钢制堵头，封堵于所述外套钢管和所述内钢管背向所述复合材料芯棒的一端。
[0012]如上所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其中，所述内钢管由沿轴向对称的两个半钢管对接而成，在各所述半钢管内沿轴向连续设有多个呈缩口状的槽体，所述两个半钢管相对应的槽体对接形成所述夹持腔。
[0013]如上所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其中，所述外套钢管的外壁上沿轴向间隔设有多条外螺纹，用于与所述复合材料线芯高压铝绞线的铝制外套筒相接合。
[0014]如上所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其中，所述钢制端头包括一体成型的连接头和螺纹连接部，所述连接头封堵于所述外套钢管和所述内钢管的端部，所述螺纹连接部插设于所述外套钢管与所述内钢管之间，并与所述外套钢管的内壁螺纹连接。
[0015]如上所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其中，设有一个所述连接组件本体，所述钢制堵头设置在所述连接组件本体的一端，所述钢制堵头为钢锚，所述钢锚包括:依序排设的外螺纹棒、堵片和钢环，所述外螺纹棒螺旋伸入所述外套钢管内并封堵于所述内钢管端部，所述堵片封堵于所述外套钢管的外端，所述钢环外露于所述外套钢管的外侧。
[0016]如上所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其中，设有两个所述连接组件本体，所述钢制堵头连接在两所述连接组件本体之间，所述钢制堵头为连接栓，所述连接栓包括:中间段和对称设置于所述中间段两侧的螺纹连接段，两所述螺纹连接段分别伸入两所述连接组件本体的外套钢管内并封堵于各自的所述内钢管端部，所述中间段封堵于两所述外套钢管的外端。
[0017]如上所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其中，在所述外套钢管外部能移动地套装有铝制外套筒，在套装后，所述铝制外套筒与所述外套钢管压紧配合。
[0018]如上所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其中，在所述铝制外套筒外部设有与输电电缆连接的导流板。
[0019]本发明还提供一种连接方法，采用如上所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，所述连接方法包括:
[0020]将带有焊接导流板的铝外套管，套装在复合材料线芯高压铝绞线外部，使所述铝外套管可在所述复合材料线芯高压铝绞线上自由滑动；
[0021]将钢制端头套入所述复合材料线芯高压铝绞线的复合材料芯棒，向内钢管的容置腔内注入耐高温抗老化速溶树脂胶，将复合材料芯棒置入所述容置腔内；
[0022]在所述内钢管的外部套装外套钢管，钢制端头与内钢管的一端螺纹连接，钢制堵头在内钢管的另一端与外套钢管螺纹连接，并顶紧所述内钢管的另一端；
[0023]外加热固化，在外套钢管外侧对其进行加热；
[0024]驱动铝外套管在复合材料线芯高压铝绞线上滑动，使得外套钢管、内钢管及钢制端头套入铝外套管中，完成组装。
[0025]如上所述的连接方法，其中，所述外加热固化采用加热电阻套桶套在外套钢管外侧，加热温度300摄氏度至400摄氏度，加热时间10-15分钟，使得容置腔内的复合材料芯棒与耐高温抗老化速溶树脂胶迅速结合，形成喇叭锥状体，实现对复合材料芯棒固紧。
[0026]与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点:
[0027]本发明使用由钢质材料制成，并规定等量长度、内径的空心钢管并将内钢管内孔加工成连续衔接的喇叭状与复合材料芯棒通过耐高温抗腐蚀速溶树脂胶稳固在内钢管内，套入外套钢管，在铝制外套筒与连接金具机械挤压压缩连接时，不仅起到与铝制外套筒有效地连接，同时有效地保护了内钢管及内部的复合材料芯棒。
[0028]由于树脂胶与复合材料芯棒材料特性相同，在内钢管的喇叭状空腔内与芯棒结合形成喇叭状的椎体，使得复合材料芯棒在外拉力的情况下无法从内钢管内抽出，保证了连接强度。
[0029]在内钢管安装过程中，在其空腔内被挤压出的高温树脂胶会流入到连接头的贯通孔中包裹住通过内控的芯棒，有效解决了两种不同材料间产生的应力及剪切力问题。
[0030]本发明缩短了连接金具的长度，解决了施工安装过程中由于金具过长导致导线脱落等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
[0032]图1为本发明用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件实施例一的剖面结构示意图；
[0033]图2为本发明的内钢管的结构示意图；
[0034]图3为本发明的外套钢管的结构示意图；
[0035]图4为本发明的钢制端头的剖面结构示意图；
[0036]图5为本发明的钢制端头的立体结构示意图；
[0037]图6为本发明的钢锚的结构示意图；
[0038]图7为本发明的实施例二的剖面结构示意图；
[0039]图8为本发明的连接栓的立体结构示意图；
[0040]图9为本发明使用时的结构示意图。
[0041]附图标记说明:
[0042]10-连接组件本体；20_复合材料线芯高压铝绞线；30_复合材料芯棒；40_铝制外套筒；50-导流板；
[0043]1-内钢管；11-容置腔；12-夹持腔；13-半钢管；14_槽体；
[0044]2-外套钢管；21_内螺纹；22_外螺纹；
[0045]3-钢制端头；31_贯通孔；32_连接头；33_螺纹连接部；
[0046]4-钢制堵头；5_钢锚；51_外螺纹棒；52_堵片；53_钢环；
[0047]6-连接栓；61_中间段；62_螺纹连接段。
【具体实施方式】
[0048]结合附图和本发明【具体实施方式】的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的【具体实施方式】，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。
[0049]请参考图1至图8，图1为本发明用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件实施例一的剖面结构示意图；图2为本发明的内钢管的结构示意图；图3为本发明的外套钢管的结构示意图；图4为本发明的钢制端头的剖面结构示意图；图5为本发明的钢制端头的立体结构示意图；图6为本发明的钢锚的结构示意图；图7为本发明的实施例二的剖面结构示意图；图8为本发明的连接栓的立体结构示意图；图9为本发明使用时的结构示意图。
[0050]如图1至图6所示，本发明用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，在实施例一中，该连接金具组件为耐张金具，耐张金具包括一个连接组件本体10,连接组件本体10包括内钢管1、外套钢管2、钢制端头3和钢制堵头4，其中，内钢管I沿轴向设有可容纳复合材料线芯的复合材料芯棒连接端的容置腔11，容置腔11由沿轴向顺序设置且相连通的至少一节夹持腔12构成，每节夹持腔12呈沿轴向递减的缩口状(即喇叭形)，使得复合材料芯棒30通过树脂胶夹紧于各夹持腔12的缩口端，这样各个夹持腔12均对复合材料芯棒30施加夹紧力，从而保证输电线路的拉力强度。外套钢管2外套于内钢管I的外壁，夕卜套钢管2的两端分别设有内螺纹，用于与钢制端头3和钢制堵头4相连接。钢制端头3固设于外套钢管2朝向复合材料芯棒30的一端，钢制端头3的中心设有贯通孔31，贯通孔31与内钢管I的容置腔11相连通。这样，使得复合材料芯棒30能够通过贯通孔31伸入至内钢管I的容置腔11之中。钢制堵头4封堵于外套钢管2和内钢管I背向复合材料芯棒30的一端，起到密封和连接的作用。
[0051]如图2所示，在本实施例中，内钢管I由沿轴向对称的两个半钢管13对接而成，在各半钢管13内沿轴向连续设有多个呈缩口状的槽体14，两个半钢管13相对应的槽体14对接形成夹持腔12。
[0052]如图3所示，进一步的，外套钢管2的外壁上沿轴向间隔设有多条外螺纹22，外螺纹22用于与复合材料线芯高压铝绞线的铝制外套筒40相接合。
[0053]如图4、图5所不，钢制纟而头3包括一体成型的连接头32和螺纹连接部33，连接头32呈圆台状，螺纹连接部33呈圆管状，螺纹连接部33与连接头32横截面较大的一端相接，在连接头32横截面较小的一端沿轴向开设有贯通孔31。在安装时，螺纹连接部33插设于外套钢管2与内钢管I之间，螺纹连接部33与外套钢管2的内壁螺纹配合连接，使得连接头32封堵于外套钢管2和内钢管I的端部，实现外套钢管2和内钢管I的端部封堵，以免树脂胶由内钢管I的容置腔11中渗出。
[0054]如图6所示，进一步的，本实施例一的耐张金具，用于与电力杆塔相连接，耐张金具设有一个连接组件本体10，钢制堵头3设置在连接组件本体10的一端，钢制堵头4为钢锚5，钢锚5包括依序排设的外螺纹棒51、堵片52和钢环53，外螺纹棒51螺旋伸入外套钢管2内并封堵于内钢管I端部，堵片52的径向尺寸大于外套钢管，当外螺纹棒51旋入外套钢管2预定位置时，堵片52恰好封堵于外套钢管2的外端，此时，钢环53外露于所述外套钢管2的外侧，以便与电力杆塔相接。
[0055]如图7、图8所示，为本发明实施例二的结构示意图。本实施例二的接续金具，用于输电导线与输电导线间的对接。接续金具设有两个串接的连接组件本体10，钢制堵头3连接在两连接组件本体10之间，钢制堵头4为连接栓6，该连接栓6包括中间段61和对称设置于中间段61两侧的螺纹连接段62，两螺纹连接段62分别伸入两连接组件本体10的外套钢管2内并封堵于各自的内钢管I端部，中间段61封堵于两外套钢管2的外端，从而实现两连接组件本体10的串接，两连接组件本体10再分别与复合材料线芯高压铝绞线的复合材料芯棒相连接，实现输电导线相连接。
[0056]如图9所示，本发明还提供可一种连接方法，采用如上所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，该连接方法包括:
[0057]将带有焊接导流板的铝外套管，套装在复合材料线芯高压铝绞线外部，使所述铝外套管可在所述复合材料线芯高压铝绞线上自由滑动；
[0058]将钢制端头套入所述复合材料线芯高压铝绞线的复合材料芯棒，向内钢管的容置腔内注入耐高温抗老化速溶树脂胶，将复合材料芯棒置入所述容置腔内；
[0059]在所述内钢管的外部套装外套钢管，钢制端头与内钢管的一端螺纹连接，钢制堵头在内钢管的另一端与外套钢管螺纹连接，并顶紧所述内钢管的另一端；
[0060]外加热固化，在外套钢管外侧对其进行加热；
[0061]驱动铝外套管在复合材料线芯高压铝绞线上滑动，使得外套钢管、内钢管及钢制端头套入铝外套管中，完成组装。
[0062]进一步的，所述外加热固化采用加热电阻套桶套在外套钢管外侧，加热温度300摄氏度至400摄氏度，加热时间10-15分钟，使得容置腔内的复合材料芯棒与耐高温抗老化速溶树脂胶迅速结合，形成喇叭锥状体，实现对复合材料芯棒固紧。
[0063]本发明在制作时，采用具有选定内径的内钢管1，内钢管I沿钢管中心被轴向切割成左右两部分形成两半钢管14，同时将每部分半钢管14使用精密车床沿中心轴向车出一个或多个半喇叭状连续衔接的槽体14，用于有效固定复合材料芯棒；一个外套钢管2，管内直径大于内钢管I外经1-1.5毫米，将外套钢管2两个端部的内壁车约15-20毫米的螺纹，沿管外壁中部车出50毫米的外螺纹22，用于固定和保护内钢管1，同时固定铝制外套筒40。钢锚5是由钢质材料锻造而成，包括用于与杆塔绝缘子连接的椭圆形钢环53、防止滑入铝制外套筒40的堵片52及15毫米长的外螺纹棒51，外螺纹棒51的外径尺寸适于旋转拧入外套钢管2的端部。钢制端头3为钢制材料，选择贯通孔31大于复合材料芯棒1-2毫米，外径与外套钢管2相等的钢管切割长度为25毫米。钢制端头3的一端车出15毫米长的外螺纹，适于旋转拧入外套钢管2的端部，防止拉力作用下内钢管I从外套钢管2中拉出。输电线缆包括多条多层的外铝绞线和内铝绞线缠绕于一条复合材料芯棒30上，剥落一段等量长度的芯棒延伸超过外绞线，先将钢制端头3套入复合材料芯棒30，将两片半钢管13分别加入适量的耐高温抗老化速溶树脂胶(采用EP1000A/B Epoxy Adhesive环氧树脂胶,抗200度高温)后将芯棒放入，两片合拢使芯棒固定在内钢管I内；将内钢管插入外套钢管2内，将钢制端头3旋转拧入外套钢管2的第一端部，后将钢锚5旋转拧入外套钢管2的第二端部。使用300摄氏度至500摄氏度的外部加热器对组合完成的连接件加热固化10-15分钟，使线芯棒牢固在内钢管I内，同时部分树脂胶会填充钢制端头3，起到保护芯棒的作用，消除了复合材料芯棒与外套钢管2之间的应力及剪切力。一个具有选定内径的铝制外套筒40，可滑动地接合在外套钢管2上，并与一段等量尺寸的输电电缆相连接。铝制外套筒40由导电金属铝材料构成。铝制外套筒40的端部沿套管外径连接一块导流板50，使用同样铝材料制成。该导流板50焊接在铝制外套筒40端部的末端。铝制外套筒40还包括一个终端连接输电电缆导流管，该导流管使用同等铝材料。一端与电缆连接，另一端与导流板相连接。
[0064]本发明使用由钢质材料制成，并规定等量长度、内径的空心钢管并将内钢管I内孔加工成连续衔接的喇叭状与复合材料芯棒通过耐高温抗腐蚀速溶树脂胶稳固在内钢管I内，套入外套钢管2，在铝制外套筒40与连接金具机械挤压压缩连接时，不仅起到与铝制外套筒40有效地连接，同时有效地保护了内钢管I及内部的复合材料芯棒30。由于树脂胶与复合材料芯棒材料特性相同，在内钢管I的喇叭状空腔内与芯棒结合形成喇叭状的椎体，使得复合材料芯棒在外拉力的情况下无法从内钢管I内抽出。在内钢管I安装过程中，在其空腔内被挤压出的高温树脂胶会流入到连接头32的贯通孔31中包裹住通过内控的芯棒，有效解决了两种不同材料间产生的应力及剪切力问题。本发明缩短了连接金具的长度，解决了施工安装过程中由于金具过长导致导线脱落等问题。
[0065]针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。
【权利要求】
1.一种用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，包括至少一个连接组件本体，其特征在于，所述连接组件本体包括: 内钢管，沿轴向设有可容纳所述复合材料线芯的复合材料芯棒连接端的容置腔，所述容置腔由顺序设置且相连通的至少一节夹持腔构成，每节所述夹持腔呈沿轴向递减的缩口状，所述复合材料芯棒夹紧于各所述夹持腔的缩口端； 外套钢管，外套于所述内钢管的外壁； 钢制端头，固设于所述外套钢管朝向所述复合材料芯棒的一端，所述钢制端头的中心设有贯通孔，所述贯通孔与所述内钢管的容置腔相连通； 钢制堵头，封堵于所述外套钢管和所述内钢管背向所述复合材料芯棒的一端。
2.如权利要求1所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其特征在于，所述内钢管由沿轴向对称的两个半钢管对接而成，在各所述半钢管内沿轴向连续设有多个呈缩口状的槽体，所述两个半钢管相对应的槽体对接形成所述夹持腔。
3.如权利要求1所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其特征在于，所述外套钢管的外壁上沿轴向间隔设有多条外螺纹，用于与所述复合材料线芯高压铝绞线的铝制外套筒相接合。
4.如权利要求1所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其特征在于，所述钢制端头包括一体成型的连接头和螺纹连接部，所述连接头封堵于所述外套钢管和所述内钢管的端部，所述螺纹连接部插设于所述外套钢管与所述内钢管之间，并与所述外套钢管的内壁螺纹连接。
5.如权利要求1至4中任一项所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其特征在于，设有一个所述连接组件本体，所述钢制堵头设置在所述连接组件本体的一端，所述钢制堵头为钢锚，所述钢锚包括:依序排设的外螺纹棒、堵片和钢环，所述外螺纹棒螺旋伸入所述外套钢管内并封堵于所述内钢管端部，所述堵片封堵于所述外套钢管的外端，所述钢环外露于所述外套钢管的外侧。
6.如权利要求1至4中任一项所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其特征在于，设有两个所述连接组件本体，所述钢制堵头连接在两所述连接组件本体之间，所述钢制堵头为连接栓，所述连接栓包括:中间段和对称设置于所述中间段两侧的螺纹连接段，两所述螺纹连接段分别伸入两所述连接组件本体的外套钢管内并封堵于各自的所述内钢管端部，所述中间段封堵于两所述外套钢管的外端。
7.如权利要求1至4中任一项所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其特征在于，在所述外套钢管外部能移动地套装有铝制外套筒，在套装后，所述铝制外套筒与所述外套钢管压紧配合。
8.如权利要求7所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，其特征在于，在所述铝制外套筒外部设有与输电电缆连接的导流板。
9.一种连接方法，采用如权利要求1至8中任一项所述的用于复合材料线芯高压铝绞线的连接金具组件，所述连接方法包括: 将带有焊接导流板的铝外套管，套装在复合材料线芯高压铝绞线外部，使所述铝外套管可在所述复合材料线芯高压铝绞线上自由滑动； 将钢制端头套入所述复合材料线芯高压铝绞线的复合材料芯棒，向内钢管的容置腔内注入耐高温抗老化速溶树脂胶，将复合材料芯棒置入所述容置腔内； 在所述内钢管的外部套装外套钢管，钢制端头与内钢管的一端螺纹连接，钢制堵头在内钢管的另一端与外套钢管螺纹连接，并顶紧所述内钢管的另一端； 外加热固化，在外套钢管外侧对其进行加热； 驱动铝外套管在复合材料线芯高压铝绞线上滑动，使得外套钢管、内钢管及钢制端头套入铝外套管中，完成组装。
10.如权利要求9所述的连接方法，其特征在于，所述外加热固化采用加热电阻套桶套在外套钢管外侧，加热温度300摄氏度至400摄氏度，加热时间10-15分钟，使得容置腔内的复合材料芯棒与耐高温抗老化速溶树脂胶迅速结合，形成喇叭锥状体，实现对复合材料芯棒固紧。
【文档编号】H02G7/00GK104362567SQ201410677490
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】马丁·王 申请人:美国顺风能源有限公司