智能架空絕緣電纜結(jié)構(gòu)的設(shè)計

十二五”期間，國家電網(wǎng)加大投資力度，建成連接大型能源基地與主要負荷中心的“三橫三縱”的高壓骨干網(wǎng)架和長距離支流輸電工程，初步建設(shè)成核心的世界一流的堅強智能電網(wǎng)。這就要求電線或電纜具有很長的跨距及在輸電的同時能實現(xiàn)在線監(jiān)測，即起到預(yù)警的作用，針對這種情況，本文就長距離支流輸電工程用電纜展開論述。

一、加強芯的選取

由于是長距離、大跨度用架空電纜，我們首先要想到該電纜要具有較大的抗拉強度，在普通的導(dǎo)線中，我們會用鋼絞線作為加強芯，可是近年來鋼絞線作為加強芯的種種弊端日益凸顯，如重量重、耐腐蝕性差等缺點;經(jīng)研究檢測，最終我們選擇了以碳纖維棒作為加強芯，這種碳纖維芯棒有以下優(yōu)點：

1.強度高。同等截面下，碳纖維芯棒是的強度是鋼芯的兩倍，而質(zhì)量卻是鋼芯的1/3倍;

2.耐腐蝕。碳纖維芯棒作為絕緣材料，與鋁導(dǎo)體不會發(fā)生任何反應(yīng)，避免了通電時鋁線與其的電化學(xué)腐蝕問題;

3.成本低。由于強度比較高，可以增大敷設(shè)檔距，減少桿塔的數(shù)量，提高敷設(shè)施工的效率，總的塔桿費用、附件費用等會降低。

可是，碳纖維芯棒也有其缺點，最顯著的就是其徑向抗壓能力比較低，在和普通圓鋁線絞合時，經(jīng)過緊壓時很容易造成碳纖維芯棒徑向的“裂痕”，最終對其強度造成影響，所以在設(shè)計時我們采用以下結(jié)構(gòu)，如下圖1：

這種結(jié)構(gòu)，既可以減少徑向?qū)μ祭w維加強芯的壓力，又可以在同等外徑的情況下增大填充系數(shù)，提高載流量。

二、光單元

智能架空絕緣電纜其主要靠光單元中的光纖來傳遞信號，來感知絕緣溫度的變化，所以光纖要確定完好。我們采用的光單元為不銹鋼管式，主要是因為這種結(jié)構(gòu)形式能填充油膏保護光纖不受腐蝕，又能為光纖提供較大的余長，同時為光纖提供徑向抗壓保護，由于不銹鋼管和鋁線表面接觸時不會產(chǎn)生電位差，所以不用考慮腐蝕等情況的發(fā)生，不過當導(dǎo)體是銅線時，不銹鋼管外要涂覆一層銅層，來消除電位差，如下圖所示，圖2為鋁導(dǎo)體的情況，圖3為銅導(dǎo)體的情況。

三、絕緣的選取

對于架空絕緣電纜來說，絕緣起著非常重要的作用，一般常用的絕緣材料有聚氯乙烯和聚乙烯絕緣是不能滿足長期日照、酸堿等苛刻條件的，所以該智能電纜應(yīng)采用輻照交聯(lián)聚烯烴，這種絕緣材料具有耐熱性好、不溶、不融、不燃燒、機械強度高、耐熱變形、耐開裂性好等優(yōu)異性能。

四、成品結(jié)構(gòu)及分析

在此次設(shè)計中，我們暫且采用鋁或鋁合金作為導(dǎo)體，如下圖4所示。

采用這種結(jié)構(gòu)的原因：

1)不銹鋼管為圓形，所以外層鋁導(dǎo)體只能也采用圓形結(jié)構(gòu)，并且絞制時不能緊壓;

2)由于光單元中的光纖要起到測溫監(jiān)視絕緣的作用，所以光單元要處于外層和絕緣接觸，時刻對絕緣的溫度進行監(jiān)測;

3)內(nèi)層采用型線對碳纖維芯棒也是一種保護，同時又提高了導(dǎo)線的載流量。

隨著工業(yè)自動化水平日益提高，架空電纜用量日益增多，電纜火災(zāi)事故的發(fā)生幾率也隨之增大。目前常用傳統(tǒng)的電纜都是作為電力傳輸用的，本文介紹這種智能架空電纜和后臺軟件的結(jié)合應(yīng)用，能及時感應(yīng)絕緣溫度、導(dǎo)體拉力的變化，同時作出報警的提醒，對線路起到保護的作用，同時，智能架空電纜是光電復(fù)合結(jié)構(gòu)，又避免了二次施工，節(jié)約了成本。隨著智能化的深入，我相信這種電纜的需求量會大量增加。