一種智能電網(wǎng)特高壓變電站用擴(kuò)徑母線及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能電網(wǎng)特高壓變電站用擴(kuò)徑母線及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著架空輸電線路的電壓等級(jí)越來(lái)越高，對(duì)于用于變電站中各級(jí)電壓配電裝置的連接、以及變壓器等電氣設(shè)備和相應(yīng)配電裝置的連接，即匯集、分配和傳送電能的母線，其要求也越來(lái)越高，特別在位于高海拔地理位置的變電站，其所用母線的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、可聽(tīng)噪聲、以及無(wú)線電干擾水平會(huì)大大超過(guò)相關(guān)要求，這不僅會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染，而且會(huì)產(chǎn)生大量電能損失，解決這些問(wèn)題的最好技術(shù)手段是增大母線直徑。
[0003]目前，增大母線外徑的方法主要如:一、增大導(dǎo)線面積，但這勢(shì)必會(huì)增加母線的重量，從而增加了架設(shè)母線承力塔的載荷；二、采用疏繞結(jié)構(gòu)，即在普通絞合結(jié)構(gòu)的絞線內(nèi)層抽出若干單線以相對(duì)增加母線絞合層，從而達(dá)到擴(kuò)徑的目的，但這種抽股擴(kuò)徑方式的擴(kuò)徑率小，擴(kuò)徑率一般在1.2以下，因此，其僅僅適用于高電壓輸電線路中，而不能滿足特高電壓高海拔地區(qū)對(duì)母線的要求。為此，人們開(kāi)始研宄擴(kuò)徑率更大的導(dǎo)線，如目前通常使用鍍鋅軟管作為支撐物，并在鍍鋅軟管外絞合鋁或耐熱鋁合金導(dǎo)電層，為了增加擴(kuò)徑母線的強(qiáng)度，在絞合次外層導(dǎo)電層中加入適量鋼絲以提高其強(qiáng)度。這種母線由于鍍鋅軟管和鋼絲與絞繞在軟管上的鋁線之間存在電位差，導(dǎo)致母線在長(zhǎng)期使用中容易在水酸堿等有害物質(zhì)作用下發(fā)生化學(xué)腐蝕，直接影響使用壽命。再者對(duì)于生產(chǎn)廠家而言，鍍鋅軟管在外購(gòu)過(guò)程中無(wú)法保證大長(zhǎng)度的要求，如生產(chǎn)大長(zhǎng)度必須進(jìn)行多次接頭，這樣勢(shì)必威脅到母線的安全性能。為了改進(jìn)目前變電站用擴(kuò)徑母線的缺點(diǎn)，中國(guó)發(fā)明專利CN201758043U公開(kāi)了《一種鋁管支撐型耐熱鋁合金擴(kuò)徑母線》，所述擴(kuò)徑母線采用軋紋鋁管作為支撐物，所述軋紋鋁管外絞繞有耐熱鋁合金單線。該結(jié)構(gòu)的擴(kuò)徑導(dǎo)線仍存在一定缺點(diǎn):其一，耐熱鋁合金線強(qiáng)度相對(duì)較低，造成母線整根拉斷力較低，架設(shè)檔距小，安全性差，其二，其耐熱鋁合金單線的橫截面為圓，多根絞合后，其相鄰兩根鋁合金單線存在有間隙，從而導(dǎo)致母線表面電場(chǎng)強(qiáng)度升高，降低了母線的起始電暈電壓，限制了母線的使用；因此仍有值得改進(jìn)的地方。
[0004]發(fā)明的內(nèi)容
[0005]本發(fā)明的第一個(gè)目的是綜合解決目前特高壓便電閘所遇到的問(wèn)題，提供一種載流量大、強(qiáng)度高、安全性好，抗電暈和無(wú)線電干擾水平高的智能電網(wǎng)特高壓變電站用擴(kuò)徑母線。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一個(gè)目的的技術(shù)方案是:一種智能電網(wǎng)特高壓變電站用擴(kuò)徑母線，包括擴(kuò)徑空心支撐層和絞合在擴(kuò)徑空心支撐層外周的導(dǎo)電層，所述支撐層為鋁管或鋁合金管經(jīng)螺旋軋紋而成的空心柔性鋁管或鋁合金管，所述導(dǎo)電層為緊密均勻纏繞排列在支撐層外周的耐熱鋁合金單線。
[0007]所述支撐層為有方向性螺紋、且螺紋節(jié)距均勻的空心鋁管或鋁合金管。
[0008]所述支撐層的壁厚為1.0?3.0mm,螺紋的深度為1.0?5.0mm,螺紋的間距為5.0?50.0_，螺紋的方向?yàn)樽笙蚧蛘哂蚁颍X管或鋁合金管的外徑為15_?70_。
[0009]所述導(dǎo)電層至少有一層。
[0010]所述導(dǎo)電層的單根耐熱鋁合金單線的面積為5?30mm2，20°C導(dǎo)體電阻率為(0.031347 Ω.ι?πι2/πι、抗張強(qiáng)度為225?270MPa ;230°C高溫處理I小時(shí)后，其抗張強(qiáng)度殘存率彡90%。
[0011]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種載流量大、強(qiáng)度高、安全性好，抗電暈和無(wú)線電干擾水平高的智能電網(wǎng)特高壓變電站用擴(kuò)徑母線的制造方法。
[0012]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二個(gè)目的的技術(shù)方案是:一種智能電網(wǎng)特高壓變電站用擴(kuò)徑母線的制造方法，包括以下步驟:
[0013]步驟一:加工制得螺紋狀擴(kuò)徑空心鋁管或鋁合金管；
[0014]步驟二:加工制得高強(qiáng)耐熱鋁合金線；
[0015]步驟三:將多根高強(qiáng)度耐熱鋁合金線與空心鋁管或鋁合金管經(jīng)絞線機(jī)按照需要的絞合方式進(jìn)行絞合，形成空心鋁管或鋁合金管位于內(nèi)部，高強(qiáng)度耐熱鋁合金線絞合層位于空心鋁管或鋁合金管外部的擴(kuò)徑母線成品。
[0016]所述步驟一中加工制得螺紋狀擴(kuò)徑空心鋁管或鋁合金管為:將一定厚度的鋁帶或鋁合金帶經(jīng)過(guò)模具經(jīng)連續(xù)氬弧焊焊接為密閉的空心鋁管或鋁合金管或鋁合金管，然后將鋁管或鋁合金管經(jīng)過(guò)軋紋機(jī)軋制成有一定深度、一定螺紋間距的擴(kuò)徑空心鋁管或鋁合金管。
[0017]所述步驟一中加工制得螺紋狀擴(kuò)徑空心鋁管或鋁合金管為:將鋁桿或鋁合金桿經(jīng)過(guò)康紡擠出機(jī)連續(xù)擠出一定厚度、一定外徑的空心鋁管或鋁合金管，然后將鋁管或鋁合管經(jīng)過(guò)連續(xù)軋紋機(jī)軋制成有一定深度、一定螺紋間距的擴(kuò)徑空心鋁管或鋁合金管。
[0018]所述步驟二為:將鋁錠通過(guò)熔煉、連鑄連軋工序加工成高強(qiáng)耐熱鋁合金桿，熔煉過(guò)程中控制爐內(nèi)合金成分應(yīng)滿足爐內(nèi)各元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下:Fe的含量為0.35?0.95wt%,Cu的含量為0.05?0.20wt %，Zr的含量為0.04?0.1Owt % ,稀土含量為0.10?0.30wt% ； (Cr+V+Mn+Ti)的含量彡0.015wt%，其他各種雜質(zhì)元素含量均不大于0.03wt% ；爐內(nèi)采用電磁攪拌或人工攪拌，確保成份均勻，靜置時(shí)間不小于40分鐘；高強(qiáng)度耐熱鋁合金桿的性能控制在20°C導(dǎo)體電阻率為彡0.030780 Ω.mm2/m、抗張強(qiáng)度150?185MPa、伸長(zhǎng)率多8.0% ;其次將高強(qiáng)耐熱鋁合金桿通過(guò)拉絲機(jī)加工制得高強(qiáng)耐熱鋁合金線，高強(qiáng)耐熱鋁合金線單線性能控制在其直徑或等效直徑為1.50?5.00mm、20°C導(dǎo)體電阻率為彡0.031347 Ω.mm2/m、抗張強(qiáng)度225?270MPa、導(dǎo)電率彡55% IACS，230°C高溫處理I小時(shí)后，其抗張強(qiáng)度殘存率多90%。
[0019]采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下的有益效果:(1)本發(fā)明的擴(kuò)徑母線采用鋁管或耐熱鋁合金管支撐與絞合高強(qiáng)耐熱單線的結(jié)構(gòu)大大增加了導(dǎo)線的直徑，用于超高壓變電站中時(shí)可降低電暈和無(wú)線電干擾水平，同時(shí)具有表面光滑、強(qiáng)度大、安全性好、載流能力強(qiáng)、無(wú)電磁損耗和無(wú)電化學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，滿足特高壓線路高海拔地區(qū)對(duì)擴(kuò)徑母線的要求。
[0020](2)本發(fā)明可根據(jù)變電站導(dǎo)線外徑要求進(jìn)行任意設(shè)計(jì)，可大大增加導(dǎo)線的外徑，不僅散熱性能好，降低電暈和無(wú)線電干擾水平，使輸電線路的導(dǎo)線更安全、更環(huán)保。
[0021](3)本發(fā)明采用鋁或鋁合管擴(kuò)徑，鋁管或鋁合金管不僅起到支撐作用，也可以輸送電流可大大降低導(dǎo)線電阻，增大載流量。
[0022](4)本發(fā)明的導(dǎo)電層的導(dǎo)線全部采用非磁性材料，無(wú)電磁損耗和無(wú)電化學(xué)腐蝕，降低線路損耗，提高導(dǎo)線使用壽命。
[0023](5)本發(fā)明的導(dǎo)電層采用高強(qiáng)耐熱鋁合金線，可大大提高導(dǎo)線強(qiáng)度，提高拉重比，提高導(dǎo)線使用安全性。同時(shí)大大提高導(dǎo)線的導(dǎo)線運(yùn)行溫度，將導(dǎo)線的運(yùn)行從常規(guī)70°C提高到150°C，從而大大提高載流量。
[0024](6)本發(fā)明的導(dǎo)電層可以采用型線結(jié)構(gòu)，使得導(dǎo)線表面十分光滑，可以很好的降低電暈和無(wú)線電干擾的水平，使輸電線路的導(dǎo)線更安全、更環(huán)保。
[0025](7)本發(fā)明提供了兩種生產(chǎn)空心擴(kuò)徑鋁管或鋁合金管的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0026]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中:
[0027]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明支撐層的截面圖。
[0029]附圖中標(biāo)號(hào)為:
[0030]支撐層1、外周的導(dǎo)電層2。
【具體實(shí)施方式】
[0031]見(jiàn)圖1，本實(shí)施例的一種智能電網(wǎng)特高壓變電站用擴(kuò)徑母線，包括擴(kuò)徑空心支撐層I和絞合在擴(kuò)徑空心支撐層I外周的導(dǎo)電層2，其特征在于:支撐層I為鋁管或鋁合金管經(jīng)螺旋軋