铝合金节能输电导线及多场景应用-中国有色金属工业协会
铝合金在电力传输领域的应用
铝合金在电力传输领域的应用摘要：随着我国电力事业不断发展，电力系统不论是规模还是覆盖率，均得到了长足的发展。
输电线路规模扩张，相应增加了对输电线材料的需求，就现阶段电力输送系统而言，铝合金导线承担着重要的输电作用，在输电性能、综合经济效益等方面表现优异，应用极为广泛。
笔者从铝合金材质在电力传输领域的发展入手，就其实际应用，阐述几点看法。
关键词：铝合金；电力传输；实际应用；电缆自电力能源开始应用以来，人们便开始对输电材质的研究，希望寻找到输电损耗小、价格适宜的输电材料。
铝材凭借自身优良的导电性能及相对经济的价格，在电力事业发展初期，即受到输电领域的广泛关注。
随着现代材料制造业的发展，人们发现在铝中掺加一定量的Fe、Cu、Zr等元素制成铝合金，其伸长率、抗拉强度等均会得到较为明显的提升，并且可以降低其电阻率。
因此，针对铝合金材质在电力输送领域的实际应用进行分析，具有其相应的现实意义。
一、铝合金输电电缆的发展概述铝与铜一样是良性金属导体，但与铜相比其密度更小，仅为2.7g/cm3左右，价格更加低廉，并且加工方便，是较为传统的输电电缆制作原材料之一，在电缆制造领域拥有较为广泛的应用。
在铝制电缆制造应用初期，人们习惯用纯铝材质制作电缆，但纯铝材质缺点明显，如熔点低、机械强度差、柔韧性差等，在实际使用过程中，遇到较大电流时，纯铝导线易产生大量热，并且经过一段时间的使用后，还会出现“蠕变”问题，此外，纯铝导线脆化、折断问题同样严重，限制了纯铝导线的实际输电性能。
基于纯铝导线在实际应用中出现的种种问题，由美、日两国科研人员率先尝试，通过在纯铝导线中掺入约为0.1%的Zr元素，以解决纯铝导线的输电软化问题，即耐热铝合金电缆，其中以TACSR（耐热铝合金钢芯绞线）最具代表县，TACSR与常规ACSR绞线相比，连续运行温度可达到150℃、短时允许温度可达180℃，平均提升了60.0℃左右。
我国关于铝制导体的研究可大致分为两个阶段。
中强度全铝合金导线在输电线路中的应用
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展,对铝合金焊接结构件的需求日益增多,铝合金的焊接性研究也随之深入。
铝合金导线就是在铝合金的基础上衍生的一种副产品,中强度的铝合金导线是230~265MPa 的抗拉强度,完全能够胜任输电线路的发展要求。
1中强度全铝合金导线的应用优点1)减少投资。
这种导线的拉重比较大,并且在弧垂特性上优于其他导线。
因此在应用于输电线路的过程中,能够在输电杆塔的挡距上适当的增加,由此来降低线路在铺设时的投资力度。
2)使用寿命长。
中强度全铝合金导线具有较强的延伸率,并且在拉伸之后仍旧能够在高温下正常工作,损失的强度在可承受的范围之内。
由于这种导线属于中强度导线,因此在抗过载能力上高于低强度导线,在抗疲劳上也具有较大优势。
3)垂直荷载较小。
对比钢芯铝绞线,这种导线在相同的直径与相当的水平荷载条件下,所承受的垂直荷载要比钢芯铝绞线少10%左右,因此在施工上也较为简单。
4)工作效率较高。
全铝合金导线是由同一种材料制造而成的,因此在应用于输电线路的时候只需要一个接续管就能够保障其正常使用。
这种材料在屈服强度方面是铝线的1~2倍,要是进行压缩型的接续,对传统应用中产生的灯笼现象或是导线的鼓包现象也能够有所缓解。
对于耐强跳线而言,能够在一定程度上降低压接的工作量,让工作效率显著提高。
5)收磨损几率较小。
全铝合金导线的硬度比较高,目前已经能够达到85HB 的布氏硬度,是铝线材料的2倍。
这种材料要轻于钢芯铝绞线,在对输电线路建造的过程中,放线环节可以降低表面受到的摩擦,让线路的寿命延长。
导线表面的高质量能够在输电线路运行的过程中降低运行时候产生的无线电干扰程度以及电晕损失。
6)电能损失小。
将全铝合金导线应用于输电线路时,虽然其直流电阻率要略高于硬铝线,程度大约在4.3%左右[1]。
但是在通电之后,由于全铝合金导线在直径上与钢芯铝绞线是相同的,导电截面上要高于钢芯铝绞线,因此在20℃情况下,直流电阻要比钢芯铝绞线要略低一些。
电工用铝和铝合金在电缆工业中的应用与前景
科技视界Science &Technology VisionScience &Technology Vision 科技视界0引言近年来,随着铜线价格的迅速上涨,电工用铝和铝合金在电缆工业中得以广泛地应用。
更形成了“以铝节铜”的新型电缆工业发展观念。
本文从以铝节铜的重要性出发,对电工用铝和铝合金在电缆工业中的应用现状进行分析,从而对其未来的在电缆工业中的应用前景做了具体研究。
1“以铝节铜”的重要性近年来,随着电力产业的飞速发展,我国电缆工业对铜的需求量大幅度上升。
据统计仅2011年一年,我国铜的销量就已经达到485万吨,约占世界总销量的三分之一,但由于我国的铜矿藏量严重缺乏且分布不均,因此大部分的金属铜都需要依靠进口,为我国的进口贸易带来了较大的压力。
另一方面,随着世界范围内的用铜量增加,而金属铜的矿藏量有限,所以导致了铜的价格飞涨,进而严重压缩了线缆产品的利润空间。
因此必须寻找一种导电性能与铜相差无几且比较经济的材料来代替铜,铜和铝都属于良性导体,且铝的导电性能仅次于铜,因此将电工用铝和铝合金应用于电缆工业是确保我国线缆产业利益最大化的有效方法。
以铝节铜设计到了众多范畴,比如对铝矿的开采、以废杂铜生产杆制线,达到铜的生产再循环目的和用光纤代替铜等[1]。
2电工用铝和铝合金导体的应用现状现阶段,我国的电缆工业总产值已经达到了9010亿元人民币,已成为机械生产领域中仅次于汽车制造业的第二产业。
随着铜的价格飞涨,为电工用铝和铝合金带来了较大的市场空间,下文就电工用铝和铝合金导体的应用现状进行了具体分析[2]。
2.1架空输、配电导线由于我国大多数的铝资源中含硅量较多,不利于电工铝的生产,因此我国通过采用“稀土优化综合处理技术”对铝矿中的铝进行处理,从而为电工铝和铝合金的生产打下了良好的基础。
但是目前我国架空输、配电导线中,铜的应用量为76%、而电工用铝和铝合金的应用量为24%,可见电工用铝和铝合金并未在我国的架空输、配电导线中得以广泛的应用,其原因主要有两点,其一是由于我国的铝矿藏量相对较少,且要将含硅量较多的铝矿进行处理需要较高的费用,另一方面则是因为我国现有的架空输配电导线大多数都是已经建成的、具有一定年限的并可以继续使用的,如果将其进行拆迁换用电工铝导线不仅会消耗巨大的财力,也会给人们的生活添加众多的不便[3]。
中强度全铝合金导线在超高压输电线路上的应用
中强度全铝合金导线在超高压输电线路上的应用超高压输电线路的建设已成为我国电力行业的新发展方向。
在电力行业中，信号传输和能量传输是不可或缺的两个组成部分。
由于信号传输线路不需要太大的能量输出，铜导线可以满足要求。
但是能量传输线路却需要具备更高的传输效率，同时还要具备耐腐蚀、抗风化等多种特性。
因此，我们需要寻找一种更具有优势的新型导线。
中强度全铝合金导线（ACSR）应运而生。
中强度全铝合金导线是一种由铝和铝合金材料制成的电器导线。
相比铜质导线，ACSR 导线具有重量轻、导电性能优异、电阻率低、抗氧化、抗腐蚀、抗紫外线等优势。
而就其电导性能来说，与铜导线要劣一些，但其安装成本和运行费用就低了许多。
这使得ACSR 导线成为许多超高压输电线路建设的首选配备。
ACSR 导线能够承受较高的张力，并且不会损坏，这也使得ACSR 导线成为了大型输电线路的必备品之一。
超高压输电线路需要更高的导线张力，同时还需要承受恶劣的环境条件。
在这种情况下，ACSR 导线是一种理想的选择。
ACSR 导线的优势还包括其轻质化，重量远远低于铜导线，这有助于在输电塔上降低劳动强度，节省人力物力。
此外，在大型的输电线路工程中，ACSR导线更好地适应了风荷载和冰荷载的需求。
ACSR 导线可以广泛应用于航空、船舶和军事电子设备等领域，在 RTS （空中信道）中也有广泛的应用。
航空电缆接头（如液压油系统）中的ACSR 导线通常由鹅卵石、石英或可能含有某些稀有金属的死金属材料支撑。
这种材料合金有很高的热导率和耐高温性质，能够满足极端环境下的应用需求。
总之，中强度全铝合金导线在超高压输电线路上的应用将大幅度改善电力传输效率。
ACSR 导线可以承受更高的负载和强风，同时还可以承受更恶劣的自然环境和气候。
此外，ACSR 导线成本低廉，可在大规模电力传输项目中享受长期便宜的运行费用。
通过大规模的引入和使用，ACSR 导线将有可能满足超高压输电领域中的电力需求，并促进更快、更可靠、更安全的能源传输。
耐热铝合金导线在输电线路中应用与发展
耐热铝合金导线在输电线路中应用与发展发布时间：2021-05-06T16:42:49.120Z 来源：《当代电力文化》2021年第3期作者：张阳[导读] 在同等规格条件下耐热铝合金导线比普通钢芯铝合金绞线输送更多的电能张阳杭州电力招标咨询有限公司浙江杭州 310003【摘要】在同等规格条件下耐热铝合金导线比普通钢芯铝合金绞线输送更多的电能，承受更高的温度，并能节约基建投资，经济效益明显，广泛应用于远距离超高压、变电站建设、旧网改造等等方面，节能降损效果显著。
【关键词】耐热铝合金导线；性能特点；经济效益；随着经济的快速发展及人们生活水平的提高，对电力的需求也出现急剧增长，输电线路开始向大容量方向发展，这就要求增大导线的输电容量。
1983年以前，我国铝导体的导电性能波动较大，铝导体电阻率的国家标准为59.5% IACS。
进入2010年以来，在特高压、远距离、大容量输电工程建设以及电网建设注重输电线路“节能降损”的战略促进下，我国的电工铝线制造技术及能力获得新发展，特别是大截面900/40(75)、1000/45(80)及1250/70(100)钢芯铝绞线，要求铝单线抗拉强度σ≥172MPa（其强度极差不大于25MPa）、导电率≥61.5%IACS以及节能型导线的铝单线导电率≥62.0、62.5及63.0%IACS的要求，通过降低电工铝导体的电阻率，降低线损，带来巨大的节能效果。
耐热铝合金作为一种性能良好的特种导线，在我国城网增容改造、变电站建设以及一般线路上具有良好优势。
1. 耐热导线的耐热机理通常铜、铝等金属导体材料在通电后由于电阻作用导致材料温度升高，降低了其机械性能，从而影响导线的输电能力。
因此，为提高铜铝导电材料的耐热性能，国外从上世纪40年代开始研究，寻求一种能提高其耐热性能的材料。
研究表明，在铝中添加少量锆制成铝合金，可提高其耐热性，而对导电率的影响可控制在最小的范围内。
为什么在铝材中添加金属锆能提高铝材的耐热性能，这主要由于添加金属锆以后铝材的再结晶温度得到了提高。
电工用铝和铝合金在电缆工业中的应用与前景
电工用铝和铝合金在电缆工业中的应用与前景铝和铝合金在电缆工业中有广泛的应用和潜在的前景。
以下是其主要应用和前景的详细分析：1.电力传输：铝是一种轻便而又具有良好导电性能的金属。
在电力输送方面，铝被广泛应用于输电线路和电缆中，作为导线材料使用。
与传统的铜导线相比，铝导线在相同截面积下，重量轻约1/3，成本低约1/2、因此，在长距离输电方面，铝导线更为经济高效。
随着世界范围内对清洁能源的需求增加，电力供应网络的建设和改造也在加速进行，铝导线的需求量有望继续增加。
2.电缆护套：铝及其合金由于良好的耐腐蚀性和低密度特性，也被广泛用于电缆护套的制造。
电缆护套起到保护电缆绝缘及导体的作用，能有效防止外界湿气、化学物质等对电缆的侵蚀。
铝护套能够在各种繁重和恶劣的环境条件下提供良好的耐久性和抗腐蚀性能。
3.电缆屏蔽：铝及其合金的良好导电性能使其成为电缆屏蔽的理想材料。
电缆屏蔽主要用于减少电磁干扰和对外界干扰的抵抗能力，提高电缆传输信号的稳定性和可靠性。
铝屏蔽层能够良好地屏蔽外界干扰，使信号接收端得到准确可靠的信号传输。
4.电缆连接器：铝及其合金在电缆连接器的制造中也有广泛的应用。
电缆连接器是电缆系统中起连接和分配电力或信号的关键组件，其质量和稳定性直接影响整个电缆系统的性能。
铝连接器具有良好的导电性能、抗腐蚀性能和机械强度，能够满足复杂的连接要求。
1.升级改造：铝合金在电缆改造、升级和扩建中有着巨大的潜力。
在现有电缆系统的维护和升级过程中，铝合金可以更好地满足对高压和大电流需求的要求。
例如，在城市电缆网的现代化改造中，铝合金电缆可以用于高压输电和大电流传输，提高电力系统的效率和可靠性。
2.新能源应用：随着可再生能源的迅速发展和应用，铝合金在新能源领域的应用潜力也变得越来越大。
例如，太阳能、风能和地热能等新能源设备的连接线路和电缆需要具备良好的导电性能、耐腐蚀性和机械强度，铝合金正是满足这些要求的理想材料。
3.车载电缆：随着电动车的普及和发展，铝合金在车载电缆中的应用也有了很大的前景。
铝合金节能输电导线及多场景应用-中国有色金属工业协会
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耐热铝合金导线在输电线路中的应用
耐热铝合金导线在输电线路中的应用
秦君
【期刊名称】《科技情报开发与经济》
【年(卷),期】2011(000)024
【摘要】耐热铝合金导线主要是以(超)耐热合金层绞合特殊钢芯的结构.利用(超)耐热铝合金导电和特殊钢芯受力相结合实现了低弧垂和增容特性.在输电线路进行增容改造时只要更换导线,就能实现1.6～2.0倍的输送容量而不增加弧垂；在新建线路时采用耐热导线通过减少截面也可降低线路本体投资.分析了耐热导线与钢芯铝绞线的弧垂特性,探讨了线路载流量与温度弧垂特性的关系,提出了耐热导线使用的基本原则.
【总页数】4页(P203-206)
【作者】秦君
【作者单位】山西省电力勘测设计院,山西太原,030001
【正文语种】中文
【中图分类】TM726
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客观评价: 2013 年 6 月 27 日，湖南省科技厅高新处组织了湖南省科技支撑计划重点项目验收会， 对“高 性能铝导体材料及其制备技术研究”（2011GK2003）项目进行验收，验收专家组审阅了相关资料， 经质询和讨论，形成如下意见：该项目已完成研究任务，达到了合同规定的考核指标要求，实现了 项目目标，同意验收。 2015 年 4 月 24 日，国家自然科学基金委员会向项目负责人发出了准予其承担的国家自然科学 基金资助项目结题的通知：您承担的国家自然科学基金项目（铝合金固溶体脱溶行为的动态电阻响 应解析及关联机理研究，批准号：51344004）按有关规定已审核完毕，准予结题。与本项目资助有 关的后续成果，请您继续及时报送。 2015 年 10 月 14 日，国家电网公司对科技项目“高导电率耐热铝合金导体材料研发及导线研制” （合同号：DG17201200049）进行了验收审核，验收意见为：该项目完成了国网公司任务书规定的 研究内容，同意通过验收。 2014 年 4 月 29 日，国家电网公司对科技项目“新型节能导线应用关键技术研究”（合同号： 2012Gw-04）进行了验收审核，验收意见为：该项目完成了合同规定的研究内容，同意通过验收。 经“国家电线电缆质量监督检验中心”和“国家电力器材产品安全性能质量监督检验中心”国内权 威检测机构检测，耐热铝合金导线导电率≥61%IACS、中强铝合金导线导电率≥59.2%IACS、硬铝导 线的导电率≥63%IACS，其它各项性能指标符合国家标准要求。 委托国家电网公司信息通信分公司、中国航天科技集团公司第七 O 七研究所进行了技术查新， 查新结论显示：“项目相关的研究成果，除委托单位完成的相关文献外，在所检出的国内外相关文献 中未见报道”。 项目成果通过了中国电力企业联合会、中国电机工程学会、中国有色金属工业协会组织的科学 技术成果评价，评价专家组认为本项目成果“整体技术达到了国际先进水平，导电率指标处于国际领 先水平”。 国家电网公司、南方电网公司大量采用了本项目成果，一致认为本项目成果研制的导线“运行情 况良好、质量稳定，产生了良好的经济效益”。
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