全铝合金绞线与钢芯铝绞线载流能力研究
浅谈全铝合金导线、耐热铝合金导线、倍容量导线等新型
浅谈全铝合金导线、耐热铝合金导线、倍容量导线等新型随着电源容量、用电需求的迅速增长以及资源能源的日益紧张和环境保护的限制不断加大，需要新建线路或改造已有线路，进一步提高电网的输电能力，尤其在经济发达地区，这个问题就更加突出。
低损耗、环保型、节约型、大容量的新型材料输电技术随着科学技术、材料技术、制造水平以及工艺水平的不断提高，将发挥越来越重要的作用。
一、新型导线技术：1．全铝合金导线目前在西欧、北欧、北美、日本、南亚等国家，铝合金导线作为架空输电线路已广泛应用，但我国目前应用量还不到1％。
全铝合金导线与目前普通采用的钢芯铝绞线（ACSR）相比，具有弧垂特性高、耐腐蚀、表面耐损伤、伸长率大、线损小以及抗蠕变性能好等优点。
2．耐热铝合金导线上世纪60年代日本研制了耐热铝合金导线，其连续运行温度及短时允许温度比常规ACSR要提高60℃，分别为150℃和180℃，从而大大提高了输电能力。
耐热铝合金是由EC 级铝、少量锆和其他元素组成，具有较高的重结晶温度，所以耐热铝合金连续工作温度可达150℃，载流量可提高1.4～1.6倍。
同时加锆对改善导线的耐软化性和耐蠕变性有显著的效果。
为减少电腐蚀，钢芯采用铝包钢。
3．倍容量导线倍容量导线也叫超耐热铝合金导线。
该导线除具有耐热铝合金导线的优点外，最大的特点为导线允许温度可达230℃，载流量提高约2倍；导线钢芯采用铝包INV AR线，显著地限制了导线弧垂。
倍容量导线的线径、质量、张力、弧垂等特性与常用的ACSR基本相同，所以线路改造时，原有杆塔、基础可完全利用。
4．新型复合材料合成芯导线随着材料技术的不断进步，20世纪末人们尝试用有机复合材料代替金属材料制作导线的芯材，开发出了新型复合材料合成芯导线。
这种导线充分发挥了有机复合材料的特点，与目前各种架空导线相比，具有重量轻、强度高、热稳定性好、驰度低、载流量大、耐腐蚀的特点，从节能、节地、节材、环保、提高输电能力等方面看，具有很好的应用前景，特别适用于老线路的改造。
特高压直流线路在30mm重冰区的导线方案选择
第６期・・电力建设ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ第２９卷第６期２００８年６月Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．６Ｊｕｎ，２００８特高压直流线路在３０ｍｍ重冰区的导线方案选择赵全江，李翔，胡红春，包永忠，陈媛（中南电力设计院，武汉市，４３００７１）［摘要］重冰区线路投资巨大，其导线方案对技术经济指标有很大影响。
根据向家坝—上海±８００ｋＶ特高压直流输电线路建设要求，结合重冰地区环境恶劣、交通困难、人烟稀少等特点，对３０ｍｍ覆冰地区的特高压输电线路导线方案进行了探讨，建议在重冰区可适当减少导线分裂根数，以降低工程投资。
［关键词］特高压直流线路；重冰区；导线中图分类号：ＴＭ７２１．１文献标志码：Ａ文章编号：１０００－７２２９（２００８）０６－０００１－０４工程编号：４０－Ｓ４５０收稿日期：２００８－０３－０５作者简介：赵全江（１９５７—），男，教授级高级工程师，大学本科，从事输电线路电气设计工作。
・特高压专栏・０引言重冰区线路一般较短，但造价很高，以交流５００ｋＶ线路（采用４×４００ｍｍ２导线）为例，３０ｍｍ冰区线路的单位钢材指标约为２０ｍｍ冰区的２倍，２０ｍｍ冰区约为１０ｍｍ冰区的２．５倍。
导线方案对输电线路的技术经济指标有很大影响，合理选择重冰区线路导线有重要意义。
按照我国以往的设计惯例，重冰区线路导线的分裂根数大都和一般覆冰地区的导线相同。
在重冰或非常严重的覆冰地区，能否采用较少分裂根数的导线方案以降低本体投资，是值得注意的问题。
本文以向家坝—上海±８００ｋＶ特高压直流输电线路为例［１］，结合３０ｍｍ覆冰地区环境恶劣、交通困难、人烟稀少等特点，对３０ｍｍ重冰区的特高压直流输电线路的导线方案选择进行探讨，并提出建议。
１导线方案选择基本思路进行导线方案选择时，须充分考虑导线的电气和机械性能，综合载流量、对环境的影响、机械强度和经济性等因素。
１．１导线载流量导线选择首先要满足载流量的要求。
钢芯铝绞线载流量的计算
钢芯铝绞线载流量的计算赵长令摘要：根据ＧＢ１１７９－８３《铝绞线及钢芯铝绞线》标准导线的具体结构和尺寸，提出了钢芯铝绞线的交直流电阻和载流量的计算方法。
该方法对出口钢芯铝绞线及作技术经济分析有一定参考价值。
主题词：钢芯铝绞线交直流电阻载流量计算程序1.概述目前，钢芯铝绞线载流量的计算方法有许多种，其中英国摩尔根公式考虑影响因素较多，并有实验基础。
我国在制定现行标准时，将摩尔根公式进行适当简化，并结合试验，推出文献[1]的载流量计算方法。
本文将根据ＧＢ１１７９－８３《铝绞线及钢芯铝绞线》标准导线的具体结构和尺寸进行交直流电阻和载流量的计算,并给出７０℃、８０℃及９０℃导线载流量的计算结果。
2.载流量的计算条件架空导线的载流量是受导线载流发热后的强度损失制约的，因此控制导线使用温度是很重要的。
导线的载流量的大小还与导线直流电阻、结构、表面状况、环境温度及风速大小方向等因素有关。
由于我国幅员辽阔，常年气象条件极不一致，为了统一计算方法，推荐采用下述条件：环境温度４０℃，风速０．５ｍ／ｓ，日照强度１０００Ｗ／ｍ2,导线表面状况按使用后氧化发黑的情况考虑，辐射和吸热系数均为0.9。
3.载流量的计算公式文献[2]中摩尔根公式对于有风有日照的载流量为：(A) (1)式中 WR －导线单位长度的辐射散热功率，(W／m)；WF －导线单位长度的有风对流散热功率，(W/m)；WS －导线单位长度的吸热功率，(W/m)；K －交直流电阻比；Rd －导体ｔ℃时的直流电阻，(Ω/m)。
3.1辐射散热功率(W/m) (2)式中ε－导线表面的辐射系数(光亮新线0.23～0.43,涂黑旧线.90～0.95);S －斯蒂芬－波尔茨曼常数＝5.67×10-8 (W/m2);θ－导线表面平均温升，(℃)；ta －环境温度，(℃)；D －钢芯铝绞线外径，(m)。
3.2有风时对流散热功率(W/m) (3)式中ρ－风向与导线轴线的夹角，（°）；λf －导线表面空气层的传热系数,(W/m ℃);υf －导线表面空气层的运动粘度,(m2/s);VD/ υf －雷诺系数;V －风速。
LJ铝绞线,LGJ钢芯铝绞线,JKLYJ架空线载流量汇总
LJ铝绞线，LGJ钢芯铝绞线，JKLYJ架空线载流量汇总
电缆或25平方毫米铝电缆都可以。
400kvA的变压器低压额定电流I=S/1.732U=400/1. 732/0.38=607A 400kvA的变压器能带负载P=ScosΦ=400X0.8=320KW左右如果是近距离（几十米以内），用185平方毫米铝电缆或240平方毫米铝电缆。
如果距离在百米以上，用240平方毫米铝电缆或300平方毫米铝电缆。
选择导线的原则：
1)近距离按发热条件限制导线截面（安全载流量）；
2)远距离在安全载流量的基础上，按电压损失条件选择导线截面，要保证负荷点的工作电压在合格范围；
3)大负荷按经济电流密度选择。
导线的安全载流量？为了保证导线长时间连续运行所允许的电流密度称安全载流量。
一般规定是：铜线选5～8A／mm2；铝线选3～5A／mm2。
安全载流量还要根据导线的芯线使用环境的极限温度、冷却条件、敷设条件等综合因素决定。
一般情况下，距离短、截面积小、散热好、气温低等，导线的导电能力强些，安全载流选上限；距离长、截面积大、散热不好、气温高、自然环境差等，导线的导电能力弱些，安全载流选下限；如导电能力，裸导线强于绝缘线，架空线强于电缆，埋于地下的电缆强于敷设在地面的电缆等等。
全铝合金和钢芯铝绞线比较
全铝合金导线和钢芯铝导线耗能机理的比较分析(图)[摘要]通过对钢芯铝导线耗能机理的分析﹐对全铝合金导线和钢芯铝导线在同等条件下的能耗测试﹐叙述全铝合金导线具有比钢芯铝导线能耗低﹑重量轻等优点﹐而且它的弧垂特性好﹐在线路敷设时可降低铁塔高度﹐加大架设间隔﹐节省和降低工程投资﹐同时也降低了线路的雷击跳闸率。
因此﹐输电线路中采用全铝合金导线﹐有利于电网安全﹑可靠﹑经济执行﹐值得在城乡电网改造中大力推广应用。
[关键词]钢芯铝导线全铝合金导线耗能节能自从美国1921年开始采用铝合金材料作为导体以来﹐全铝合金架空导线的研究和应用已有数十年的历史。
1956年和1959年法国﹑德国分别开始采用钢芯铝合金导线作大跨越输电线路﹐随后﹐日本于1959年和1962年分别将全铝合金架空导线用于110kV和220kV大跨越输电线路。
而我国则一直使用钢芯铝导线﹐对全铝合金导线的认识与应用尚处于起步阶段﹐因而在大电网建设与改造的今天﹐探讨两者之间的能耗对比﹐具有十分重要的意义。
1、能耗的理论分析在同等的使用条件下﹐全铝合金导线的最大直流电阻为0.11181Ω/km，钢芯铝导线则由于其截面稍大﹐其最大直流电阻为0.09433Ω/km，两者之间相差0.01748Ω/km。
钢芯铝导线中间的钢芯材料为铁磁物质﹐而铁磁物质是由许多叫做磁畴的天然磁化区域群群组成。
磁畴的体积很小﹐大约为10-9cm3。
磁畴中的分子电流排列整齐﹐因此每个磁畴就是一个永磁体﹐具有很强的磁性。
在未被磁化的铁磁物质中﹐磁畴的排列是紊乱的﹐各个磁畴的磁场互相抵消﹐对外不显磁性。
当有外磁场存在时﹐各磁畴要沿着外磁场方向转动而趋向一致﹐产生极强的附加磁场﹐从而使铁磁性物质中的磁场大大增强﹐比没有铁磁物质存在时大成百上千倍。
此外﹐铁磁物质的磁化状态和外磁场的状态有关。
为了叙述铁磁物质的磁化状态﹐一般由磁化曲线即B-H曲线表示。
磁场强度H决定于产生外磁场的电流﹐磁感应强度B 相当于电流在真空中产生的磁场和物质磁化后产生的附加磁场迭加。
电力系统中输配电线路的节能降耗技术研究李智
电力系统中输配电线路的节能降耗技术研究李智发布时间：2021-10-23T05:30:57.467Z 来源：《基层建设》2021年第20期作者：李智[导读] 摘要：近年来大量的科研团队增加对电力系统输配电线路的研究，针对电力系统输配电线路节能降耗的技术进行着重的研究，尤其是对电源系统的操作进行研究，目的是减少功耗和浪费。
国网山西省电力公司阳高县供电公司山西阳高 038100摘要：近年来大量的科研团队增加对电力系统输配电线路的研究，针对电力系统输配电线路节能降耗的技术进行着重的研究，尤其是对电源系统的操作进行研究，目的是减少功耗和浪费。
在我国社会的日常运转中电力系统起至关重要的作用，随着国整体实力的提升，人们日常对用电需求的激增，导致电能的消耗量也随之增加，这对我国的电力系统带来前所未有的挑战。
而电力系统的节能技术在一定程度上也会增加电能的消耗，电力系统节能消耗技术在实际的应用中存在许多的问题，对这一方面的研究，仍然需要进一步的探索。
关键词：电力系统；输配电线路；节能降耗技术 1输配电线路节能降耗的必要性首先，优化输配电线路，提高功率。
输配电线路是构成电网系统的重要组成部分，主要由电感性和电阻性设备组成，如家电和电动机等设备都属于电感性负荷，并且随着家电用量的剧增，电力资源的损耗也随之增加，不仅造成了电力资源的不必要浪费，还不利于实现节能降耗。
因此，加大输配电线路节能降耗技术的革新，能够有效提高电力资源的利用效率，减少滞后电流的产生，减轻其对电器的损害，提高输配电系统的整体功率，满足社会生产生活的需要。
其次，有效抑制谐波的危害。
谐波电流是导致电能消耗的另一重要因素，其具有很强的危害性，不仅危害电力设备本身，还会破坏整个输电系统，因此，要加大输配电线路的节能减耗，如安装源滤波器等设备，监督输电各阶段的情况，从而抑制谐波电流的产生，减少浪费，节约成本。
最后，提高经济效益，减轻环境污染。
现如今，电网遍布全国各地，电力系统建设需要很高的成本，并且输配电线路产生的能源消耗不利于电力企业的健康发展，因此，在输配电线路上提高节能降耗技术，可以减少其输配电过程产生的环境污染，同时，提高经济效益。
耐热导线在增容改造工程中应用的研究
·工程应用·耐热导线在增容改造工程中应用的研究肖元博（中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司，长春 １３００２１）摘 要：针对发达地区难以开辟新的线路走廊问题，为能满足老旧线路杆塔的使用条件，需采用各种耐热导线对老旧线路进行改造，从电气特性、机械特性以及经济性等方面对比研究了钢芯铝绞线、碳纤维复合芯导线，殷钢耐热铝合金导线和间隙型导线等５种导线的优缺点，提出各种导线在增容改造工程中的使用方案，增容改造线路一般可以考虑殷钢导线和间隙型导线。
关键词：耐热导线；增容改造；载流量；弧垂特性中图分类号：ＴＭ７２６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９ ５３０６（２０２１）０１ ００３３ ０４犚犲狊犲犪狉犮犺狅狀犎犲犪狋 狉犲狊犻狊狋犻狀犵犠犻狉犲犻狀犆犪狆犪犮犻狋狔犐狀犮狉犲犪狊犲犪狀犱犕狅犱犻犳犻犮犪狋犻狅狀犘狉狅犼犲犮狋ＸＩＡＯＹｕａｎｂｏ（ＮｏｒｔｈｅａｓｔＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆＣｈｉｎａＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＧｒｏｕｐ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｒｅａｓ，ｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｄｅｖｅｌｏｐｎｅｗｌｉｎｅｃｏｒｒｉｄｏｒｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｏｌｄｌｉｎｅｐｏｌｅｓａｎｄｔｏｗｅｒｓ，ａｖａｒｉｅｔｙｏｆｈｅａｔ ｒｅｓｉｓｔｉｎｇｗｉｒｅｓａｒｅｎｅｅｄｅｄｔｏｔｒａｎｓｆｏｒｍｔｈｅｏｌｄｌｉｎｅｓ．Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｆｉｖｅｋｉｎｄｓｏｆｗｉｒｅｓ，ｓｕｃｈａｓｓｔｅｅｌｃｏｒｅａｌｕｍｉｎｕｍｓｔｒａｎｄｅｄｗｉｒｅ，ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｒｅｗｉｒｅ，ｉｎｖａｒｈｅａｔ ｒｅｓｉｓｔｉｎｇａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｗｉｒｅａｎｄｃｌｅａｒａｎｃｅｔｙｐｅｗｉｒｅ，ａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄｓｔｕｄｉｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｅｃｏｎｏ ｍｙ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｗｉｒｅｓｉｎｃａｐａｃｉｔｙｅｘｐａｎｓｉｏｎａｎｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｓａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ，ｉｎｖａｒｗｉｒｅａｎｄｃｌｅａｒａｎｃｅｔｙｐｅｗｉｒｅｃａｎｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｈｅａｔ ｒｅｓｉｓｔｉｎｇｗｉｒｅ；ｃａｐａｃｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅａｎｄｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｃｕｒｒｅｎｔｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ；ｓａｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ收稿日期：２０２０ ０９ ０５作者简介：肖元博（１９８７），男，工程师，从事高压输电线路设计工作。
浅谈铝合金导线的优点及应用前景
浅谈铝合金导线的优点及应用前景发布时间：2023-02-07T02:33:46.974Z 来源：《中国电业与能源》2022年9月17期作者：蒋欣民，李一荣[导读] 在“碳中和”、“碳达峰”背景下，光伏电站进入了平价时代蒋欣民，李一荣广东电网有限责任公司茂名供电局，广东茂名 525000摘要：在“碳中和”、“碳达峰”背景下，光伏电站进入了平价时代，如何降本增效成为各个投资企业面临的的问题。
通过对铝合金导线的性能分析并对比传统的铜导线，结合目前光伏项目建设现状以及国家相关规定，分析铝合金导线在项目中运用的可能性及性价比分析。
关键词：光伏发电；铝合金导线；平价时代；成本控制引言：我国进入十四五发展之年，随着“碳达峰”、“碳中和”任务的到来，新能源行业进入了高速发展之年，同时新能源光伏项目进入平价时代，降本增效成为了新能源投资企业面临的一个共同话题。
在光伏项目中，投资比重较大的是组件、支架、导线几项支出，具备优化降本可能的只有支架和导线，所以使用价格优势明显的铝合金导线逐渐进入投资商的视野。
本文将以铝合金导线和铜导线在机械性能、电气性能、安全可靠、经济实用几个方面做一个综合对比。
1铝合金导线技术特点铝合金芯铝绞线应用于电力系统输电领域，是一种架空导线用的新型导线，是将高强度铝镁硅合金芯和铝线同心绞合而成。
用以替代普通钢芯铝绞线，适用于新建输电线路。
JL/LHA1-745/335-42/37铝合金芯铝绞线主要技术特点如下∶（1）导电能力提高、重量轻、拉重比大该项目产品的导电基体采用导电率≥61.5%IACS的硬铝线，加强芯部分采用高强度铝合金芯，高强度铝镁硅合金导电率达到52.5%IACS 以上，内控要求53.5%IACS以上，使得导线的整体输电能力提高更多。
同等截面的条件下，铝合金芯铝绞线相对于钢芯铝绞线重量较轻、拉重比相当、弧垂小，对杆塔的荷载设计有优势。
（2）特高压工程用大截面导线，导线绞合一次成型铝合金芯铝绞线JL/LHA1-745/335-42/37生产需要用90盘及以上630框式绞线机一次绞合成型。
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一定控制温度 (目标线温) 下导线的载流量大 小与导线自身的电阻 、外径 、结构和表面状态有 关 。其中导线的电阻率是影响载流量大小的最主
2 研究内容
针对存在的上述具体影响铝合金绞线分析 、 设计和应用的问题 , 我们确定了以实验室条件下 铝合金绞线和钢芯铝绞线的载流量试验和单位能 耗等电气性能为主线结合材料科学 、电磁场理论 和传热学理论进行综合分析的研究方向 。 2. 1 电气性能试验概述
电气性能主要通过实验的方式测量铝合金导
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
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2003 年第 6 期
浙江电力
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磁场饱和使涡流和磁滞损耗趋于饱和 。 为考核不同电流下的导线能耗 , 我们按 1. 0、
从电阻增量成分来看 , 除去由导体本身电阻 温度系数形成部分 , 增量随电流以增加而明显减 小 , 呈饱和趋势 。除了内部磁场趋于饱和这一因素 以外 , 随着试验的继续 , 单线间氧化的加剧导致线 间电阻率的提高 , 使涡流和集肤效应有所减弱 。 3. 3 载流能力
导 线 的 载 流 量 大 小 与 导 线 自 身 的 电 阻 、外 径 、结 构 、表 面 状 态 等 结 构 材 料 特 点 及 环 境 温 度 、日照强度 、风速等环境因素有关 。在环境条 件相同或相近的情况下 , 导线的载流量只与其结 构材料有关 。我们从以下 4 方面予以分析 :
为了直观确定导线的单位能耗 , 更为了研究 分析一定电流下的交流电阻变化情况 , 以进一步 研究不同结构对交流电阻增量的影响 。我们对各 试验导线进行了能耗试验 。
导线能耗由直流电阻产生的能耗和交流能耗增 量组成 , 其中交流增量主要由磁场引起的涡流 、磁 滞能耗增量和由集肤效应导致电阻增大引起的能耗 增量组成 , 这些能耗增量最后均以交流电阻增量的 形式反映在特性参数中 。对于铝合金绞线 , 因其材 料 本 身 为 非 导 磁 物 质 , 其 相 对 磁 导 率 为 1. 000 022 , 故其导体内的磁场强度非常小 , 同时因其材 料本身没有引起磁滞的磁畴存在 , 磁滞损耗可忽略 不计 。可主要考虑其集肤效应产生的增量和涡流所 引起的电阻增量 。而对于钢芯铝绞线 , 因其钢芯的 存在 , 磁滞损耗相对较大 , 同时随着电流的增加 ,
浙江省电力公司于 1999 年率先在瓶崇 2232 线 改 造 工 程 中 采 用 大 截 面 ( 2 ×300 mm2) 铝 合 金 导 线 , 三峡西电东送工程 、深圳城网改造工程等也 相继采用了铝合金绞线 。可以预计 , 在今后的电 网建设和改造中 , 铝合金导线的使用比率将会逐 步提高 , 对铝合金导线性能的进一步研究以指导 设计 、施工和运行也变得十分迫切 。
除了与上述导线自身特性有关外 , 导线的载流量 大小还与环境温度 、日照强度和风速等因素有关 。环 境温度高 、日照强度大 、风速低等均会使导线的载流 量降低 , 其中对风速的变化最为敏感。
根据导线载流量试验的原理 , 为考核不同试 验导线在不同使用温度下的载流能力 , 我们设定 了 70、80、90 ℃ 3 个常用设计温度作为控制温度 ( Tc) 。试验采用人工逐步逼近法控制试验电流 , 即在环境条件 (如上所述) 相同的情况下 , 先在试 验回路中通入一定的起始电流 , 使导线的稳定温 度达到设定温度附近 , 再通过微调的方式 , 使导 线的温度稳定地控制在一定的范围内 。 2. 4 能耗试验 、交流电阻比测量
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线的额定载流量 。针对铝合金导线的特性 , 对现 行的载流量计算公式进行验证和修正 , 确定公式 中的待定系数 , 并用修正后的计算公式计算其他 规格铝合金导线的载流量 。同时通过实验的方法 定 量 分 析 导 线 的 交 流 能 耗 ( 电 阻 能 耗 、涡 流 能 耗) , 分析交直流电阻的特点 。
试 验 选 用 选 择 了 LGJ - 150/ 20 、LGJ - 240/ 30、LGJ - 300/ 25 等 3 种常用钢芯铝绞线和相对应 载流截面的 JLHA - 150 、JLHA - 240 、JLHA - 300 3 种全铝合金绞线 。 2. 2 直流电阻试验
导线直流电阻的大小是由导线的长度 、有效 截面 、材料的电阻率和测量时的导线温度 4 个方 面决定的 。当统一折算至 20 ℃标准温度时 , 直流 电阻由前 3 项决定 。
1. 5、2. 0 A/ mm2 3 个电流密度进行试验 , 其中 1. 0 A/ mm2 接近于一般的经济电流密度 , 其测量所得的 能耗可定量衡量该规格导线运行中的单位能耗 。
3 试验结果与结论
3. 1 直流电阻 从试验数据分析 , 与钢芯铝绞线载流截面相同
或相近的铝合金导线 , 其导电能力 (电导) 为对应钢 芯 铝 绞 线 的 82 %～ 90 % 。导 电 能 力 下 降 的 原 因 是 : 一是铝合金导体的电导率 (53 %IACS) 比铝导体 ( 61 %IACS) 的低 13. 1 %[1 ] ; 二是铝合金导线截面比 对应的钢芯铝绞线小 2 %左右 ; 三是尽管钢芯的导 电率仅为 9 %IACS , 但也具有一定的导电能力 , 如 L GJ - 240/ 30 , 其钢芯的导电能力可折合成 4. 4 mm2 铝导体 , 使导电能力又增加 1. 8 %左右 。所以从直 流电阻的分析来看 , 要达到相同的导电能力 , 铝合 金导线的导体截面应比钢芯铝绞线大 14 %以上 。 3. 2 能耗及交直流电阻比
要因素 。 另外导线的线层结构同样会影响载流量的大
小 。无论是钢芯铝绞线还是铝合金绞线均是由多 根非绝缘单线在中心线芯周围螺旋式绞合而成 , 其中多层单线组成的导线 , 其相邻层绞向相反 。 研究表明 , 运行一定时间后的钢芯铝绞线 , 其单丝 表面会覆盖电阻率很高的氧化层 。该氧化层阻碍了 单丝间电流的流动 , 使导线中的电流主要按螺旋方 向运行 , 形成导线的纵向磁场 。该磁场的形成 , 使 导线内部产生磁滞和涡流 , 引起导线发热 , 降低导 线载流量 。另外 , 相邻层因绞向相反 , 产生的纵向 磁场方向相反 , 有互相抵消的作用 。所以绞线内部 磁场中 , 总层数为偶数的产生磁场较弱 , 为奇数的 较强 , 而单层导线产生的磁场最强 。
在等截面情况下 , 因铝合金导体的电阻率明 显高于铝导体 , 故从绝对能耗而言 , 铝合金导线 的单位长度能耗约为钢芯铝绞线的 1. 1～1. 2 倍 。 若以导线新国标 GB/ T 1179 - 1999 《圆线同心绞 架空导线》中的同规格 (直流电阻相等) 比较 , 则 铝合金导线的能耗应略低于钢芯铝绞线 。
在电流密度为 1 A/ mm2 的情况下 , 铝合金导 线的交直流电阻比为 1. 04～1. 08 , 钢芯铝绞线为 1. 05～ 1. 09 。而随着电流密度的增加或导体截面 的增大 , 导致的交直流电阻比随之增大 。
使导体的交流电阻高于其对应温度下直流电 阻的主要原因是集肤效应 。在由导线电流自身产 生的交变磁场中 , 导体内层与其表面相比 , 交链 的磁通量较多 , 感生的反电动势较大 。由于任意 两个垂直于轴线的截面上各对应点间的电压相 同 , 故导体内层的电流密度较小 , 电流更多地分 布于导体表面 , 致使交流电阻增大 。集肤效应与 导体的电导率 、磁导率 、频率和几何大小有关 , 这些参数越大 , 集肤效应越显著 。
试验分为导线温升前直流电阻试验和温升后 直流电阻试验 。
测 量 时 在 导 线 中 短 时 通 以 100 A 的 直 流 电 流 , 记录测量长度导线两端的电压和导线的温 度 。该电压与直流电流之比即为直流电阻 。最终 的电阻均折算至 20 ℃情况下长度为 1 m 的导线直 流电阻 。其中铝导体的电阻温度换 算 系 数 为 : α20 = 4 ×10 - 3 / ℃; 铝合金导体的电阻温度换算系 数为 : α20 = 3. 6 ×10 - 3 / ℃。 2. 3 载流量试验
从已有的研究结果来看 , 铝合金绞线抗拉强度 大 、弧垂特性好 , 能承受较厚的冰层和较大的风荷 能力 。不带钢芯的高强度铝合金绞线 , 其总拉断力 与单位长度重量之比约等于 11 km , 比过去加强型 钢芯铝绞线的数值 (约 8～10 km) 高 10 % , 更比铝 绞线的数值 (约 6～7 km) 高 50 % 。采用铝合金绞线 可以节省能源 、材料 , 特别是可加大杆塔档距 , 节 约有限和日趋昂贵的土地资源 。此外 , 铝合金绞线 因其外表硬度较高 , 具有较好的耐磨性能 , 减少了 架线放线时刮伤 , 提高了工程施工质量 。
(1. 浙江省电力设计院 , 浙江 杭州 ; 2. 杭州电力教育培训中心 , 浙江 杭州)
摘要 : 理解和掌握全铝合金绞线的载流能力 、交流电阻变化 、能耗以及与常用钢芯铝绞线的比对关系 ,
对于正确设定导线运行温度和载流量 , 科学合理地选择导线类型 , 减少工程投资 , 提升电网科技水平 ,
都具有重要的意义 。通过科学实验的方法 , 利用相关学科的理论 , 对实验结果进行分析 , 明确了影响铝
众所周知 , 架空导线的载流量受导线载流发热 后的机械强度损失制约。国际和国内的研究表明 , 当 线温在超过一定温度长时间运行后 , 导线的弹性变形 将转变成永久变形 , 使机械强度损失无法在线温恢复 至常温后得以同步恢复 。若设计载流量太高 , 引起 导线温度较高而使机械强度损失超过允许量值 , 造 成导线弧垂增大 、舞动半径变大 、抗振能力下降而 降低线路使用寿命和运行的安全性 。设计载流量太 小 , 则浪费线路资源 , 增加建设成本 。因此合理控 制导线的使用温度是一个非常重要的课题 。