专利名称：改良的输电电缆用钢芯及其制造方法现今大量电能被传输和消耗。当前趋势是在电力最便宜的地方购 电，导致使用现有配电网络长距离传输大量电力。由于现有配电网络 的容量正趋于不足，因此应在不久的将来对其升级。一种明显的解决方案是建造新的追加输电线路，但经济和生态原 因在许多情况下阻止其实施。另一解决方案是提高流经现有线路的电流量。但是，由于发热与电流成二次方增加，额定工作温度随即从约50。C升至约20(TC甚至300 。C。装有常规ACSR (钢芯铝绞线)电缆的现有输电线路不适合在这些 温度下运行。随着温度升高，也部分机械支撑该电缆的导体(大多是 铝)丧失其机械强度，造成明显松垂。此外，该芯线的镀锌钢线的锌 扩散并形成脆性铁-锌层，从而造成剥落并降低耐腐蚀性。在ACSS(钢 芯软铝绞线)电缆的情况下(其中，铝导体并不机械支撑该电缆)， 在高的工作温度下，钢芯的热膨胀造成明显松垂。另一解决方案在于使用提高的导体截面以提高导体载流容量。这 显然会造成增加的电缆直径，由此增加冰荷载和风荷载。较高的水荷 载和风荷载会增加电杆/塔架的荷载，并迫使釆用较短的设计跨距。为 了能够在不提高电缆直径的情况下提高导体截面，采用梯形线材和紧 压技术以紧压导线截面。如Southwire Coramunicat ions在"Transmission conductors -A review of the design and selection criteria" (2003年1月 31日)中所述，可以通过使绞合电缆穿过强有力的压辊或压模来制埃5紧压导体。所述另一技术是绞合梯形导线。它们的形状也造成导体间 的较小的空隙区域和减小的电缆直径。但是，由于电力消耗仍在增长，仍明显感觉到对如下输电电缆的
需求该输电电缆与现有输电电缆相比具有相同电缆直径但具有提高 的导体栽流容量，或具有较小的电缆直径但保持至少相同的导体栽流 容量。此外，承载芯线相比应具有与常规芯线相比至少相同的抗拉强 度和至少相同的耐腐蚀性。
根据本发明，现在提出一种改良的输电电缆芯线及其制造方法以 克服现有技术的所有缺陷并满足这种需求。
发明概述
本发明涉及制造输电电缆芯线的方法，包括
-提供至少两根线材并涂覆它们
-将涂覆的线材绞合，由此形成芯线
-紧压该芯线。 芯线中线材的数量可以为5至25，优选7或19。 紧压步骤可优选与绞合步骤顺序进行(in line)。 紧压该芯线的步骤优选借助压辊进行。 该芯线可以被紧压或由梯形紧压线材制成。 该芯线的线材可由高碳钢制成。
可以使用在紧压后保持充足涂层性能的任何涂料涂覆该线材。 该线材可以用锌、锌-铝或锌-铝-镁型合金涂覆，但不限于此。锌 -铝涂料是优选涂料。
钢线上的涂层重量可以大于100克/平方米，优选大于200克/平方米。
该方法可进一步包括额外涂覆紧压芯线的步骤。 该方法可进一步包括形成围绕紧压芯线的导体的步骤。 该导体可以由铝、铝合金、铝-镁-硅合金、铝复合材料制成，但 不限于此。此外，本发明涉及一种输电电缆，其包含
-具有至少两根独立涂覆并绞合的线材的电缆芯线 _和围绕该芯线的导体，
其中该芯线是紧压的。
本发明还涉及紧压芯线在输电电缆中的用途。 附图概述


图1图解了本发明的具有紧压钢芯的输电电缆的截面图。 发明描述
本领域技术人员会理解，下述实施方案仅根据本发明举例说明， 而不限制本发明的预期范围。也可以考虑其它实施方案。
作为第一方面，本发明提供了制造输电电缆用芯线的方法，包括 _提供至少两根线材并涂覆它们 _将涂覆的线材绞合，由此形成芯线 -紧压该芯线
正如上文已描述的，紧压导体是现有技术中已知的，且甚至已广 泛应用。但是，现有技术从未提出紧压输电电缆的芯线，正如本领域 技术人员预期的，当紧压该芯线由此使独立涂覆的线材变形至它们丧 失其圆度的程度时，会显著破坏涂层，导致参数降低，如耐腐蚀性损 失。但是根据本发明，当使用合适的涂料并采用合适的加工参数进行 紧压步骤时，确实可以紧压由独立涂覆并绞合的线材构成的电缆芯线。 当涂层与紧压相配合时，与标准未紧压或非梯形线型相比，涂层耐腐 蚀性没有降低。
图l是本发明的输电电缆的截面图，显示了紧压芯线截面(a)和 导体截面(b)。
在涂覆后，将芯线的线材绞合并紧压。平行地，在紧压芯线周围 绞合导体线材。紧压该芯线的步骤可以与绞合芯线线材的步骤顺序进 行，这意味着在绞合线材后立即紧压该芯线，优选在同一生产线中。
7可以通过模拉或辊轧进行芯线的紧压。模拉是用于通过一 系列尺 寸递减的模子(孔)拉拔该材料来制造柔性金属线的技术。辊轧是其
中芯线穿过一系列压辊或十字形辊模头(Turks heads)的技术。
在优选实施方案中，借助压辊进行芯线的紧压，因为与模拉相比， 该线材较少变热，由此较少影响芯线的机械性能，例如抗拉强度。与 模拉相比，使线材涂层松弛和/或破坏线材涂层的风险也较小。本领域 技术人员会理解，根据线材材料及其耐压性和所用涂层的类型及其紧 压程度，也可以混合这两种技术。
线材数目可以是5至25，优选7或19。大多数标准输电电缆具有 7或19根线材的芯线。它们可以螺旋缠绕和轴向排列。在7根线材的 情况下，芯线束具有1+6结构，而在19根线材的情况下，芯线束具有 1+6+12的SZ或ZS结构。
芯线的线材可以由高碳钢制成。高碳钢具有下列钢组成碳含量 0. 30°/。至1. 15%,锰含量0. 10%至1. 10%，硅含量0. 10%至0. 90%，硫和 磷含量限制在0. 15%，优选0. 10%或更低；可加入另外的微量合金化元 素，如铬(最高0. 20%- 0. 40%)，铜(最高0. 20%)和钒(最高0. 30%)。 所有百分比为重量百分比。
芯线线材独立涂覆以避免由渗水引起的线材间腐蚀。该涂层可以 是在紧压后保持充足涂层性能的任何涂层，并优选是锌、锌-铝或锌-铝-镁型合金。
锌-铝涂层是优选涂层。钢芯上的这种涂层具有2%至12%的铝含 量，例如3%至11%，优选组成位于共析合金位置附近Al约5%。锌合 金涂层进一步具有润湿剂，如含量为低于锌合金的0. 1%的镧或铈。涂 层的其余成分是锌和不可避免的杂质。锌铝涂层具有比锌更好的总体 耐腐蚀性。与锌相比，锌铝涂层是耐温的，并能经受ACSS的预退火过 程。仍与锌相比，当暴露在高温下时，锌铝合金不发生剥落。所有百
分比为重量百分比。
锌铝镁涂层也提供提高的耐腐蚀性。在优选的锌铝镁涂层中，铝 量为0. 1%至12%,镁量为0. 1°/。至5. 0%。该组合物的余量为锌和不可避免的杂质。 一个实例是铝含量为4%至7. 5%，镁含量为0. 25至0. 75%。 所有百分比为重量百分比。
钢线上的涂层重量可大于100克/平方米，优选大于200克/平方米。
在本发明的另外实施方案中，该方法可以进一步包括额外涂覆紧 压芯线的步骤。在紧压后，再次优选用锌、锌-铝或锌-铝-镁型合金涂 覆该芯线是有用的。本领域技术人员会理解，由于该第二涂层不必承 受紧压步骤，因此第二涂层的要求不如第一涂层严格。
该方法可以进一步包括形成围绕该芯线的导体的步骤。 该导体可以由铝、铝合金、铝-镁-硅合金、铝复合材料制成，但 不限于此。
在本发明的另外实施方案中，该导体可以是紧压的或由梯形紧压 线材制成。如上所述，在本领域已知并已广泛应用的是，紧压该导体 以减小电缆直径并保持相同的导体载流容量，或保持与未紧压导体电 缆相同的电缆直径并同时增加导体截面。紧压导体还可以通过形成在 绞合前已是梯形的导体线材来获得。通过将紧压芯线和紧压导体结合， 可以显著降低电缆直径，或在保持常规电缆直径的同时可显著提高导
作为第二方面，本发明提供了一种输电电缆，其包含 -具有至少两根独立涂覆并绞合的线材的电缆芯线 -和围绕该芯线的导体，
其中该芯线是紧压的或由梯形紧压线材制成。
根据本发明，该输电电缆可以是但不限于，AAC(全铝导体)、AAAC (全铝合金导体)、ACSR (钢芯铝绞线)、ACSS (钢芯软铝绞线)、 ACAR (铝合金芯铝绞线)、AACSR (钢芯铝合金绞线)、AAC/TW (全铝 导体/梯形线材)、AAAC/TW (全铝合金导体/梯形线材)、ACSR/TW (钢 芯铝绞线/梯形线材)、ACSS/TW (钢芯软铝绞线/梯形线材)。
在本发明的一个实施方案中，该输电电缆的钢芯可以是7线钢芯， 其直径与未紧压的7线钢芯相比降低最多10%。未紧压钢芯中存在的气隙可被填充，然而根据电缆要求，中径降低也是可能的。与之相伴 地，这种构造能够保持相同的钢芯截面，并因此可以在钢线材抗拉强
度不变的情况下保证相同的最终极限抗拉强度(UTS)。因此，可以通 过如下方式调节导体设计减小导体最终直径同时保持导体的载流容 量，或保持其常规直径由此提高导体截面及其栽流容量。
在本发明的一个实施方案中，该输电电缆的钢芯可以是在保持其 常规直径的同时截面增加最多20%的7线钢芯。未紧压钢芯中存在的 气隙可被填充，然而根据电缆要求，中径降低也是可能的。同时，这 种构造能够在钢线抗拉强度不变的情况下线性提高该芯线的UTS。显 然，芯线部分的重量可增加。因此，可以通过如下方式调整导体设计 增加导体直径由此提高导体载流容量，或保持其常规直径由此保持常 规导体截面及其载流容量。在这种情况下，由于其与导体截面相比提 高的钢截面，该导体具有更高的安全系数。
在本发明的一个实施方案中，该输电电缆的钢芯可以是19线钢 芯，其直径与未紧压的19线钢芯相比降低最多7%。未紧压钢芯中存 在的气隙可被填充，然而根据电缆要求，中径降低也是可能的。与之 相伴地，这种构造能够保持相同钢芯截面，并因此可以在钢线材抗拉 强度不变的情况下保证相同的最终极限抗拉强度(UTS)。因此，可以 通过如下方式调节导体设计减小导体最终直径同时保持导体的载流 容量，或保持其常规直径由此提高导体截面及其载流容量。
在本发明的一个实施方案中，该输电电缆的钢芯可以是在保持其 常规直径的同时截面增加最多14%的19线钢芯。未紧压钢芯中存在的 气隙可被填充，然而根据电缆要求，中径降低也是可能的。同时，这 种构造能够在钢线材抗拉强度不变的情况下线性提高该芯线的UTS。 显然，芯线部分的重量提高。因此，可以通过如下方式调整导体设计 增加导体直径由此提高导体载流容量，或保持其常规直径由此保持常 规导体截面及其载流容量。在后一情况下，由于与导体截面相比提高 的钢截面，该导体可具有更高的安全系数。
由于钢芯的紧压，钢芯的外侧线材之间的开口减小或消失。因此，
10承受拉伸载荷时的钢芯具有更少或不具有结构伸长。结构伸长的不存
在或减小导致钢芯的总伸长减小和E模量提高。通过紧压，E模量可 提高超过10%，超过15%或超过20%。因此，紧压的钢芯比未紧压的钢 芯刚硬得多，这导致松垂降低。松垂可能降低多达10%和更多。
当保持常规直径时，本发明的输电电缆可以在比常规电缆更高的 电力输出下工作。如果要求常规电力输出，其减小的直径降低了风、 冰或雪的影响。在这两种情况下，各芯线线材的主要机械、腐蚀和热 性能都改良或保持不变。此外，由于芯线的高紧压程度，由芯线线材 之间的气隙造成的电损耗降低，从而导致更有效的电能传导。
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提供了一种输电电缆，其包含具有至少两根独立涂覆并绞合的线材的电缆芯线，和围绕该芯线的导体，其中该芯线是紧压的。此外，提供了制造这类紧压钢芯的方法。