用于大跨越的高强度耐热铝合金导线的研制
铝包殷钢芯耐热导电线的技术特性及应用研究
铝包殷钢芯耐热导电线的技术特性及应用研究摘要：铝包殷钢芯耐热导电线是现今国内常见的新型导线之一，通常是由铝包殷钢芯和超耐热铝合金共同制成，与传统导线相比，其截面和弧垂差异不大，却能将输送容量扩大一倍，应用中也不存在线路走廊不适用的问题，但是高输电容量带来的线路和能量损耗问题也不容忽视。
本文通过综述调研，对其技术特点进行讲解，介绍其应用情况并分析推广面临的问题，希望对其发展有所裨益。
关键词：铝包殷钢芯耐热导电线；技术特性；应用研究铝包殷钢芯耐热导电线，也被称为倍容量导线，顾名思义，这种特种架空导线的输电容量非常可观，高效的完成了电力安全传输，节省了空间和土地资源，非常符合现代化社会对于用电的高要求，其技术特性和应用研究如下。
1 技术特性介绍1.1殷钢的工艺特点殷钢是一种零膨胀系数的合金，在金属功能材料中有非常重要的作用，运用在输电导线中可尽量避免松弛，但由于其强度不足，需要细晶化生产工艺增加其塑性，增强合金强度，以控轧控冷工艺和特殊低角度拉丝模拉丝使得丝材横截面晶粒尺寸控制在1-1.5μm，满足电导线要求。
1.2铝包殷钢芯耐热导电线物理结构关注铝包殷钢芯耐热导电线的结构可发现，没有使用传统的钢芯，而是使用铝包殷钢芯，大大增强了导线强度，控制了弧垂；没有使用传统的铝股，而是使用超耐热铝合金；也就使得在固定的总截面中可以输送更大容量的电流。
下图1为铝包殷钢芯耐热导电线的剖面结构图和样品图。
图1 铝包殷钢芯耐热导电线的剖面结构图和样品图1.3铝包殷钢芯耐热导电线特性分析与传统钢芯铝绞线相比，铝包殷钢芯耐热导电线在1/3的膨胀系数下保持了同等的强度，增加了抗腐蚀能力，满足不同的应用环境，下面将从性能特点、应用特点和技术问题三个方面对这种导电线进行详细说明。
首先是性能特点。
简单的概括就是在等外径、等弧垂的情况下倍容，详细说明：第一，倍容量，殷钢芯导线可在210℃的温度下长时间运行，是传统导线在70℃时载流量的双倍；第二，同弧垂，导线运行时，由于温度升高，铝合金线部分张力会逐渐减少，当温度达到迁移点后，其张力会转移至铝包殷钢芯，其线膨胀系数使其在高温下弧垂不发生较大变化；第三，长寿命，由于铝基材料和外层绞合铝合金材质不存在电位差，这很好的避免了电化学腐蚀，增强其使用年限，调研发现使用时间在40年以上。
耐热铝合金导线的发展和应用
耐热铝合金导线的发展和应用摘要：介绍了耐热铝合金导线的特点，生产工艺及应用情况，同时指出了研发新型耐热铝合金导线需注意的技术问题。
关键词：耐热铝合金高强度高导电率0 引言应用研究表明[1，2]，采用耐热铝合金导线的新建线路既可以大幅增加线路的输送容量，同时较普通导线线路可以节省5%～8%的投资。
由于耐热铝合金导线在超高压线路和大跨越线路上运行效果良好，因此其已经被广泛采用。
使用较为广泛的耐热铝合金导线按导电率分主要有58%、60%、55%iacs等几档[3]。
1 耐热铝合金生产工艺目前，耐热铝合金导线的生产主要采用连铸连轧技术。
生产工艺如下：①选料：材料的al含量应该大于99.5%。
②添加合金元素：zr元素可以细化晶粒，提高合金的抗蠕变性能[4]和力学性能等[5，6]，但会降低导电率；ti元素可细化晶粒；fe、mg、si等元素可提高合金强度。
③浇注工艺：为去除杂质，铝液在进入浇包前需进行过滤[7]。
浇注时需调整冷却方式和铸造速度以获得均匀的组织，防治缩孔、开裂、冷隔等铸造缺陷[8]。
④均匀化处理：为使导线获得高强度、强耐热性和高电导率[9]，zr需以zral3弥散质点均匀的分布在晶粒内部。
⑤轧制：通过轧制使金属的形状、尺寸和性能发生改变[10]。
⑥拉制：轧制铝合金线材经过模具，使其长度增大、截面积减小的拉伸加工过程[11]。
⑦人工时效处理：时效处理可以提高合金的强度和导电率[12]，同时析出适量的第二相，可以有效地增加蠕变裂纹扩展抗力[13]。
⑧绞制：通过盘式或笼式绞线机将多根耐热铝合金单线与钢芯（钢绞线）绞制成钢芯耐热铝合金导线。
2 生产耐热铝合金导线的技术问题2.1 添加zr对导电率的影响。
添加zr会降低合金的导电率，因此为了提高导电率，应采用适当的热工艺使使zr以al3zr析出质点的形式存在，减少α（al）固溶体。
2.2 导线的蠕变。
蠕变是通过晶内切变、位错运动和迁动实现的。
在导线的生产工艺中，采用热处理工艺除了可以提高其强度、导电率、耐热性外，还可以提高其抗蠕变性能。
500kV西江大跨越Ⅱ段展放1000mm2导线施工技术
500kV西江大跨越Ⅱ段展放1000mm2导线施工技术摘要：500kv西江大跨越ⅱ段大跨越在封航架线过程中，我公司首次展放1000mm2导线，由于其直径大、导线重，在张力放线施工中对施工器具要求较高。
本工程在架线过程中，采用效率高、质量好、对环境影响小的施工技术，是一种值得推广的方案。
我们在施工技术、管理创新、成本控制、进度控制、安全质量上均取得了非常好的成绩。
文章从多方面介绍了这一创新技术措施，供读者参考。
关键词：超高压输电线路大跨越；跨越西江；展放1000mm2导线；施工技术中图分类号：tm752 文献标识码：a 文章编号：1009-2374（2013）02-0086-031 工程概况500kv西江大跨越ⅱ段大跨越输电线路工程为南方电网公司重点工程，我公司负责施工的本标段为江门5段，包括顺江乙线改造江门段和西江大跨越ⅱ段两个施工范围，全标段路径长14.816km，其中k5～k8西江大跨越ⅱ段长1.928km（k6～k7跨越档距1.231km）。
西江大跨越ⅱ段共新建6基铁塔基础，其中：k5-1和k5-2二基锚塔采用（9桩/腿）承台灌注桩（桩径1.2m），k6和k7二基跨江塔采用（20桩/腿）承台灌注桩（桩径1.2m），k8-1和k8-2二基锚塔则采用开挖板式基础。
本工程跨越西江共新建6基钢管塔，其中：k5-1和k5-2二基采用sj724a－30双回路耐张锚塔，k6和k7二基采用dkt1021－130四回路大跨越直线塔，k8-1和k8-2二基采用sj723a－27双回路耐张锚塔，架设4回路导线和4根地线各1.928km。
2 本工程设计参数本工程基准设计风速为37m/s（水面10m高），0mm覆冰；按ⅲ级污区考虑，要求爬电比距不小于3.0cm/kv；导线采用特强钢芯耐热铝合金绞线ktacsr/est-1000，底线采用铝包钢绞线jlb20b-240；导线绞线结构（股数/单股直径mm）耐热铝合金：72/4.2钢芯：37/3.0mm；绞线结构（股数/单股直径mm）地线铝包钢：19/4.0mm；导线最大使用张力237500tm（n）；地线最大使用张力93575tm（n）。
(66)kV～kV架空输电线路技术标准(附编制说明)
附件1：110<66）kV～500kV架空输电线路技术标准(附编制说明>国家电网公司目录1 总则51.1 目的51.2 依据51.3 内容51.4 适用范围52 本标准适用的环境条件53 线路主要特征及设备分类54 导地线技术参数和要求74.1 引用标准74.2 主要技术参数84.3 主要特点84.4 选用原则和技术要求114.6 出厂验收144.7 标志、包装、运输、贮存144.8 制造厂提供的技术资料154.9 备品备件154.10 现场检验154.11 现场安装154.12 售后技术服务及质量承诺165 杆塔技术参数和要求165.1 引用标准165.2 主要技术参数175.3 主要特点175.4 选用原则和技术要求185.6 出厂验收215.7 标志、包装、运输、贮存225.8 制造厂提供的技术资料235.9 备品备件235.10 现场检验235.11 现场安装245.12 售后技术服务及质量承诺246 绝缘子技术参数和要求246.1 引用标准246.2 主要技术参数256.3 主要特点266.4选用原则和技术要求276.5 监造286.6 出厂验收296.7 标志、包装、运输、贮存306.8 制造厂提供的技术资料错误！未定义书签。
6.9 备品备件错误！未定义书签。
6.10 现场检验错误！未定义书签。
6.11 现场安装错误！未定义书签。
6.12 售后技术服务及质量承诺错误！未定义书签。
7 金具技术参数和要求错误！未定义书签。
7.1 引用标准错误！未定义书签。
7.2 主要技术参数错误！未定义书签。
7.3 主要特点错误！未定义书签。
7.4 选用原则和技术要求错误！未定义书签。
7.5 监造错误！未定义书签。
7.6 出厂验收错误！未定义书签。
7.7 标志、包装、运输、贮存错误！未定义书签。
7.8 制造厂提供的技术资料错误！未定义书签。
7.9 备品备件错误！未定义书签。
7.10 现场检验错误！未定义书签。
大跨越架空输电导线钢芯铝股应力分布特性研究
大跨越架空输电导线钢芯铝股应力分布特性研究黄欲成;陈池;汪峰;赵全江;柏晓路;文晓旭【摘要】准确评估输电导线运行张力的分层特性是大跨越输电导线选型设计的重要问题.以大跨越架空用特强钢芯高强铝合金AACSR-EST500/230型导线为例,考虑股线泊松比影响,提出了大跨越输电导线股线轴向张力计算方法,建立了大跨越输电导线三维结构有限元实体模型,通过耦合同层和相邻层节点模拟各层股线之间的接触边界条件,重点研究了运行张力作用下输电导线钢芯和铝股的空间应力分布规律,并与理论结果对比分析,探讨了导线比载与钢芯铝股张力比的相关关系.结果表明:在轴向张力作用下,钢芯承担了约60％张力,铝股共承担了40％张力,其张力比约为3∶2,且钢芯和铝股的张力从内至外各自呈增大趋势;大跨越输电导线在悬挂点处的铝股应力强度高于跨中,距离悬挂点越近,股线应力受边界约束影响越大;输电导线相邻层股线的轴向应力峰值呈现相位差;随着导线比载的增加,钢芯和铝股的张力比呈增大趋势.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(038)004【总页数】6页(P76-81)【关键词】大跨越架空输电线;钢芯铝绞线;有限元模型;应力分布;张力比【作者】黄欲成;陈池;汪峰;赵全江;柏晓路;文晓旭【作者单位】中南电力设计院有限公司,武汉 430071;三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌 443002;三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌 443002;中南电力设计院有限公司,武汉 430071;中南电力设计院有限公司,武汉 430071;三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TM726.3大跨越架空输电导线具有跨越能力强、悬挂点高、档距大等特点，是特高压输电线路跨越湖泊、海峡的重要工程．其典型构造是由多根高强度钢芯和铝合金股线绞制而成，钢芯和铝股共同承担张力．目前我国输电导线设计规范采用整根导线的平均应力进行导线寿命评估和选型设计，忽略了导线钢芯和铝股各层空间应力分布特性．实际上由于两种材料的弹性模量、股线捻角、空间螺旋形态不同，钢芯和铝股应力分布十分复杂，在风雨、覆冰作用下导线线夹出口会产生应力集中，导致疲劳断股．实践表明，服役期输电导线张力分层特性制约着导线的使用寿命．如2008年，衡阳至长沙的500 kV船星I线中的导线在线夹出口附近铝股线全部断裂[1]．2013年对某电站进行巡视时发现多股铝线发生了断股现象，影响了输电线路的安全运营[2]．针对不同档距的输电导线钢芯和铝股力学特性，国内外学者开展了广泛研究．文献[3]根据平截面假定，建立了导线受拉时各单线所受到的沿绞线轴向方向的纵向力和相邻层之间挤压力的控制方程，推导出了绞线应力的计算方法，并揭示了绞线受拉时应力的分布规律，为推算绞线的机械性能提供了解析方法．Majid Kermani[4]等以覆冰输电导线为对象，运用动力学法求解出导线微风振动方程，并运用ABAQUS有限元软件建立导线节段模型，分析得到导线在径向方向上等效应力的分布．文献[5]在考虑钢芯铝绞线结构特性的情况下，通过ANSYS有限元软件建立了钢芯铝绞线模型，并对有限元模型施加了适当的边界条件，分析了股线的应力应变分布情况．文献[6]以ACSR-720/50型架空导线为研究对象，运用ANSYS软件进行数值模拟，通过单股应力分布、横截面应力状态以及铝股截面等效应力变化规律三个方面来说明导线应力分布规律．文献[7-8]根据微分几何学理论分析钢丝绳股内钢丝的空间位置关系，利用ANSYS软件建立了钢丝绳有限元模型并进行数值模拟，得到了股内各丝的轴向应力、剪应力及轴向变形的分布规律，研究了股内各钢丝受力变形规律．文献[9-10]研究了类似于导线结构的钢丝绳外股层钢丝应力及变形分布规律．上述研究对象多为普通档距的钢芯铝绞线，钢芯和铝股层数少，捻角小．而大跨越输电线多由高强度镀锌钢芯和外层铝合金股线绞制而成，其钢芯和铝股层数多，螺旋形态复杂，钢芯和铝股应力分布复杂．因此本文以大跨越架空AACSR-500/230型输电导线为对象，考虑导线泊松比，提出轴向张力作用下导线钢芯和铝股承担的张力计算公式．利用耦合同层和相邻层接触的节点模拟各层股线之间的边界条件，建立输电导线的三维结构有限元模型，重点研究输电导线在静张力作用下铝股应力分布特性，并与理论计算结果进行对比．研究结果为大跨越输电导线的疲劳寿命评估和截面选型设计提供理论依据．大跨越输电导线是由多层高强度钢芯和高强度铝合金股线绕制而成．每层钢股和铝股在空间呈现螺旋状．在运行张力作用下，导线会轴向伸长，但各层之间也相互挤压．为了量化整根导线在轴向力作用下各股线的张力分布规律，通过导线的应力-应变特性，建立单线纵向力的控制方程．同时反映研究问题的本质，作两点假设：(1)同层股线受力状态相同，且各股线的轴心线位于同一圆柱面内；(2)同层股线的螺旋升角变化微小．单根钢股或铝股线的结构特性由自身相关参数体现，如图1(a)所示．其中股线直径为dn，捻角为αn，每缠绕一周股线旋绕上升的轴向距离为节距ln，截面圆心至第n层股线中心的距离为节圆半径Rn，一个节距内股线的长度为Sn，下标n 表示股线层数．同层股线具有相同的dn、αn、Rn，三者关系如下：导线在自重、运行张力等荷载作用下，由于各层股线的长度和空间螺旋形态不同，导线各层股线的应力分配存在差异，且导线股线的力学性能会对整根导线的力学性能产生重要的影响．股线平面展开图如图1中(b)所示，股线拉伸图如1中(c)所示，导线股向伸长量见式(2)：式中，为导线拉伸后一个节距的股线长度，Sn为拉伸前一个节距的股线长度．由三角函数关系可得：式中，ln为拉伸前股线悬臂长度；αn为拉伸前股线捻角，为拉伸后股线捻角；Δu 为股线轴向伸长量．导线股线伸长率εl与轴向伸长率εi分别为：由此可知，股线伸长率为：导线受轴力作用下，具有相同的轴向伸长率，轴向伸长率εi计算公式为：式中，T为作用在整根导线上的轴力；A为整根导线截面面积；E′为整根导线等效弹性模量，计算为：式中，EG、EL分别为钢和铝股线的弹性模量；AGn、ALn分别为钢、铝股线第n 层的截面面积；βGn、βLn分别为钢、铝股线第n层的捻角．由图1可知：式中，μ为该层股线泊松比．代入式(5)可得：由材料力学可知导线股向应力为：式中，En为该层股线弹性模量．则该层股线轴向张力t为：式中，An为该层股线截面面积．假定绞线受拉后各股无塑性变形，且考虑股线自身因拉伸产生的截面收缩变形即考虑泊松比，忽略挤压变形，可得导线的第n层股线轴向张力：式中，下标n表示股线层数；dn为股线直径；zn为股线股数；En为股线弹性模量．大跨越钢芯铝绞线从内到外依次为高强度钢芯和铝股，股线以一定的角度紧密缠绕在钢芯外侧，且相邻层的股线螺旋方向相反，最外层绞制方向为右旋．建立模型时，可利用几何相关理论分析输电导线的结构特点及股线的空间螺旋缠绕关系，建立导线的结构有限元模型[11]，并结合导线运行状态，施加边界条件，确定合理的分析类型和计算模式．以大跨越架空输电线AACSR/EST-500/230型导线为对象，该导线由3层高强度钢股和2层高强度铝合金股丝构成．导线结构参数见表1．本文建模思路：首先将每根股线视为细长圆柱体，采用ANSYS软件自底向上的建模方法，建立导线各股线的横截面，然后在柱坐标系下，利用螺旋线功能建立各股线的母线，利用拉伸命令将截面沿母线拉伸成实体模型．为减小计算机时，同时考虑约束边界对导线结构应力分布的影响，建立长度为50 mm的三维有限元实体模型，并采用Solid45实体单元，运用六面体单元进行网格划分．单元划分后模型有167 384个节点，134 017个单元，输电导线有限元模型如图2所示．在轴向张力作用下，钢芯和铝股实际上存在接触摩擦效应，考虑到接触对设置量非常巨大，且计算可能出现不收敛．因此本文忽略钢股和铝股间摩擦效应，采用钢股和铝股的节点耦合方法，建立2种有限元模型，研究静张力作用下导线股丝应力分布规律．模型1为只耦合同层股线接触节点的自由度；模型2为分别耦合相邻层、同层股线接触节点的自由度．考虑大跨越输电导线是对称轴向受拉结构，因此在输电导线有限元模型中z=0的端面上约束x、y、z三个方向的自由度．在z=50 mm端面外建立一个刚域点，然后和该端面形成刚域，最后在刚域点上施加运行张力，自重通过施加重力加速度考虑．目前我国大跨越输电导线的运行张力一般为15%～20% RTS(导线额定拉断力)，本文该导线额定拉断力为509.8 kN，本文运行张力按照20%取值，即101.96kN．由于导线工作时，由于导线工作时，股线横截面具有较大的转动，导线受力问题属于大转动小应变几何非线性问题，计算时，在“Analysis Options”区域指定“Large Displacement Static”选项．理论分析中式(12)可计算输电导线每层股线的轴向张力，导线各层股线轴向张力有限元模型结果与理论计算结果见表2，内力与层数关系曲线如图3所示．由表2可知，运行张力作用下，大跨越输电导线内3层钢芯共承担了约60%张力，外层铝芯共承担了约40%的张力，其钢芯和铝股张力比为3∶2，且每层钢芯承受的张力从内至外，呈增大趋势．由于模型中股丝间自由度耦合的处理不同，两种有限元模型的铝部张力趋势不尽相同．在模型2中，外层的铝芯从内至外也是依次增加，但模型1中外层的铝芯依次减小．由图3可知，模型2的钢芯和铝股张力分布计算结果与理论结果更为吻合．其原因是建立模型2时考虑了相邻层、同层股线接触节点的自由度耦合变形，能够较为准确地模拟导线受力状况．因此，后文采用模型2进行导线截面应力特性分析．通过对比分析可知，对于大跨越输电导线铝股，外层铝股承担的轴向张力比内层大，但在实际工程中，应注意平衡导线外层铝股的导电性和安全性两方面的性能．为研究导线横截面应力沿轴向的变化规律，选取输电导线模型的10个横截面，如图4(a)所示．5号截面应力云图如图4(b)所示．提取各横截面轴线应力的最大值，变化曲线如图5所示．由图5可知，导线股线应力强度与股线受约束情况相关，跨中5号截面最大轴向应力仅为16.01 MPa，7号截面最大轴向应力为20.94 MPa，而端部10号截面最大轴向应力为258.32 MPa．由此可知，大跨越输电导线沿轴向截面应力并不均匀．输电导线约束端应力强度明显高于档距跨中的应力强度，距离约束端面越近，股线的应力受端面约束影响越大．该规律与实际工程吻合，大跨越输电导线的悬挂点线夹出口处即为约束端，受力较为复杂，此处应力强度较大，容易发生磨损破坏和疲劳断股．因此建议强化大跨越输电线导线线夹出口处的悬挂设计并定期检查．导线第3层钢股和第5层铝股轴向应力云图分别如图6(a)和图6(b)所示．输电导线各层股线截面轴向应力沿截面圆周方向的变化曲线如图7所示(远中心轴处为0°/360°)．由图6可知，每根股丝沿轴向的应力分布不均匀，两端较大，中间较小．其原因是两端应力受到边界条件的影响．第3层钢芯最大轴向应力比第5层的铝芯应力大．由图7可知，导线内3层钢芯应力强度大于外两层铝．第1层钢芯圆周方向的强度最大，第2层和第3层次之，第3层钢股在247～300°之间的轴向应力稍大于中心钢股轴向应力，分析原因是有限元模型中施加节点自由度耦合造成局部的应力集中．当第2股线轴向应力处于峰值时，则第3股线的轴向应力则为最小值，第4层与第5层间也有类似规律．说明输电导线相邻层股线的轴向张力峰值呈现相位差，其原因在于输电导线相邻层绞制方向相反．由图7可知，对于导线铝股部分，即图中的第4层和第5层，第4层铝股的最大轴向张力为140.90 MPa，第5层铝股的最大轴向张力为147.69 MPa，可知外层铝股的应力水平高于内层的铝股应力水平．因材料的屈服极限与其应力大小有关，因此在轴向拉力作用下外层铝股首先产生失效的可能性较大．因此，对大跨越输电导线材料选择与导线制作时，建议内层铝股可选择导电率较高的铝线，提高输电容量，外层铝股则选择强度较高的铝合金线，以保证输电线安全运行．为了明确大跨越输电导线自重比载与钢芯铝股张力比的相关关系．本文选取7种常用的大跨越输电导线型号，并采用上述理论公式，计算了不同自重比载作用下导线钢芯和铝股张力比值，如图8所示．通过图8可知，不同输电导线的自重比载，钢芯和铝股承担张力比并不相同．例如AACSR-EST500/230型导线，自重比载为0.042 6，钢芯和铝股的张力比值为1.5，而AACSR-EST640/290，自重比载为0.042 9，钢芯和铝股的张力比为1.602 6．随着自重比载的增大，大跨越输电导线钢芯和铝股的张力比呈增大趋势．本文建立了大跨越架空AACSR-500/230型输电导线三维有限元模型，研究了大跨越输电导线钢芯和铝部应力分布特征．有如下结论：1)在轴向拉力作用下，大跨越输电导线钢芯承担了约60%的张力，铝芯约40%．其钢芯和铝股张力比约为3∶2，且每层钢芯和铝股承受的张力从内至外，呈增大趋势．2)输电导线股线截面应力大小与其所受约束距离有关，距约束端越近，则股线截面应力值越大．大跨越输电导线的悬挂点线夹出口处即为约束端，受力较为复杂，建议强化大跨越输电线导线线夹出口处的悬挂设计并定期检查．3)输电导线相邻层股线的轴向张力峰值呈现相位差，在轴向拉力的作用下外层铝股首先发生失效的可能性较大．在输电导线材料选择与导线制作时，建议内层铝股选择导电率较高的铝线，提高输电容量，外层铝股则应选择强度较高的铝合金线．4)随着自重比载的增大，大跨越输电导线钢芯和铝股的张力比呈增大趋势．5)考虑相邻层、同层股线接触节点的自由度耦合的有限元模型与理论值较为接近，可用于大跨越输电导线张力分层特性分析．。
“高强度导电热铝合金导线研制”工作即将全面启动
构 建 满 足 企 业 网 络 安 全 要 求 的健 全 的 容 灾 制 度 、 完 整 的容 灾 方 案 、 良好 的容 灾 系 统 ，并 在 实 践 中 不 断 的进 行 评 估 、反 复测 试 、随 时调 整 并 加 以改 善 ，对 企 业 未来 的发 展 和 应 用将 具 有 极 为 深远 的
‘ ＿ ‘ 高强度导 电热铝合金导线研 制＂工作即将全面启动
湖南金龙 国际铜业有限公司与湖南大学共同研制高科技新型电缆。双方于近 日 正式签订”高强度导电 热铝合金导线研制”技术开发合同， 研制工作全面启动。 高强度导电热铝合金导线能够应用于跨越线路空线、严重覆冰地 区导线 、超高压架空线路地段等领 域。它是一种具有高强度 、高导电性 、优 良的耐热性和耐腐蚀性的铝合金导线， 导线抗拉强度￣２ ５ ｐ， ２ｍ ａ 最 低伸 长率 Ｉ２ ％， ＞ ． 导线率 Ｉ５％ （ 径 ４０ ）， ０ ＞ ６ 直 ． ｍｍ 可在 １０ ５ ％下长 期使 用，３￣￣热 １ ２０Ｃ Ｈ ｈ或 １０ Ｈ ４０ 室 ８ ％￣热 ０ｈ后 温强度降低不超过 １％。其他性能符合 Ｅ ６０４ ２０ 标准。从研究开发能够满足产品性能的耐热铝合金 ０ Ｃ ２０ －０ ７ 导线， 到研制成功分为 ６ 个工期实现， 研制经费总投资为 ２０ ０ 万元 。双方都表示遵守法律规定来保证合同的
６ 结语
随着 企 业 信 息 化 水 平 的 不 断提 高 ，越 来 越 多 的企 业在 构 建 企 业 基础 机 构 时 ，把 系统 容 灾 问题
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
考虑进来 。容灾是一个 系统工程 ，只有科学合理 地 进 行容 灾 系 统 的设 计 与 部 署 ，才能 对 企 业 网 络 系 统 的安 全 运 行 起 到根 本 的保 障作 用 。 因此 ，如
碳纤维复合芯软铝(耐热铝合金)绞线在电网输电线路的应用
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三 架线施工和安装的特殊工艺
One
由于碳纤维应用的是软铝，所以要着重说明的是， 储运和吊装过程中，导线的表面绝对要避免接触地面。可 以在地面上铺上纸，或者其他材料来避免铝线着地。导线 表面不能被磕损，导线应该能够通畅地从滑轮槽通过。
8
二 碳纤维复合芯导线技术特性
表1 各种导线力学特性
导线型号
LGJQ-400
2XLGJ300/25
JRLX/T310
ห้องสมุดไป่ตู้
JRLX/T -361
NRLH60/LB14400/35
计算拉断力（N）
105110
2X79230
103130
122245
113340
安全系数
2.5
2.5
2.5
2.9
2.7
最大使用应力 （N ）
JRLX/T-360 碳纤维复合芯导线和NRLH60/LB14-400/35 在60℃左右时，即可达到2XLGJ-300/25导线经济输送容量； JRLX/T-310 碳纤维复合芯导线在70℃时可达到2XLGJ300/25导线经济输送容量。对JRLX/T-361和NRLH60/LB14400/35导线而言，分别在180℃和150℃运行时，既可达到 2XLGJ-300/25导线极限输送容量；对JRLX/T-310在150℃和 180℃运行时，可以达到2XLGJ-300/25导线极限输送容量的 82%和90%。
线路名 称
大青甲 大青乙 大青丙
电压等级 （千伏）
高强度7068铝合金
高强度7068铝合金
王祝堂
【期刊名称】《轻合金加工技术》
【年(卷),期】2005(33)6
【摘要】高强度7068铝合金是美国凯撒铝及化学公司(Kaiser Aluminium & Chemical Comp．)发明的，现已由先进金属材料国际集团公司(Advanced Metals International Gmup)投入生产。
这种合金的力学性能比传统的7×××系超强合金的高得多，其屈服强度高达700N／mm^2，
【总页数】1页(P52-52)
【关键词】铝合金;International;化学公司;集团公司;金属材料;屈服强度;性能比【作者】王祝堂
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.21;TU561.69
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1.分级均匀化处理对7068新型高强铝合金组织及性能的影响 [J], 张志;陈忠家;姚奇;蒙广建
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3.钎焊性优良的高强度铝合金、高强度铝合金薄板及热交换器 [J],
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5.特高强度钢芯高强度耐热铝合金绞线在大跨越增容改造工程中的应用 [J], 齐敦金;王克银;许彦
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行了介绍与分析 ,并提出了一些建议 。
关键词 :铝合金导线 ;大跨越 ;高强度 ;耐热 ;大容量 ;研制 ;建议
中图分类号 : TM244. 1; TM244. 2
文献标识码 : A
文章编号 : 167226901 (2008) 0120021205
D evelopm en t of a H igh Strength Hea t Resistan t A lum in ium A lloy Conductor for Large Span In sta lla tion L IW en2hao, et al
高强度耐热铝合金是耐热性能好 ,而又具有高 强度双重特性的电工用铝合金导体材料 。该铝合金 制成导线具有使用温度高 、耐热性好 、载流量大 ,可 在 150℃温度下长期使用 ,显著地增加线路容量 (载 流量 ) ,比钢芯铝绞线提高 80%以上 。而其抗拉强 度接近 高 强 度 铝 2镁 2硅 合 金 , 比 普 通 铝 导 线 高 出
2 高强度耐热铝合金导线的应用
高强度耐热铝合金导线在日本的研制成功后即 备受关注 ,于是高强度耐热铝合金导线在日本的大 跨越架空线路上也得到了广泛地应用 。
上世纪 80年代 ,我国黑龙江省电力设计院在哈 尔滨松花江跨越线路的增容改造中 ,曾从日本进口 用高强度铝合金制成的钢芯高强度耐热铝合金绞线 替代原有线路上的铝包钢绞线 ,铁塔基础及架设环 境不变 ,线路即增容一倍 。虽用高价购买了钢芯高 强度耐热铝合金绞线 ,可是投资仍节约 300多万元 (1985年价 ) ,获得了极好的经济效益 。
我国的架空输电线路 、大跨越输电线路用铝合 金导体材料的研究和开发 ,已由高强度铝 2镁 2硅合 金领域转向耐热铝合金 、高强度耐热铝合金及超耐 热铝合金系列等多元化铝合金导体材料 ,而且发展 迅猛 ,并取得了显著的效果 。同时 ,也对架空输电线 路 、大跨越输电线路用铝合金导线提出了更高的 要求 。
4 高强度耐热铝合金线 (杆 )生产设备和生 产工艺
通过在上述两家电缆有限制造公司的试制过程 和结果来分析 ,无论是试制产品的质量 、稳定性 、产 品性能的均匀性还是今后批量生产中质量的可保证 性 ,经试制表明 ,广东佛山雄力双利电缆有限公司的
2008年第 1期 No. 1 2008
电线电缆 Electric W ire & Cable
2008年 2月 Feb. , 2008
生产设备及生产工艺更适合高强度耐热铝合金 (包 括其他铝合金产品 )的生产 。尤其是该电缆制造有 限公司对合金杆连铸连轧生产线中的熔炼 、合金化 工序 ,进行了较大的 、有效的改进 。
改进后的熔炼 、合金化工序在试制过程中 ,对产 品性能的均匀性起到了一定的稳定作用 。较理想的 铝合金生产设备及工艺如图 1所示 。
通过在上述两家电缆公司不完全相同的生产设 备上的试制工作 ,对高强度耐热铝合金的生产提出 以下建议 :
以往我国铝及铝合金生产中熔化工序一般都采
用竖炉熔化 +两个矩形保温炉合金化 、保温的模式 。 这种模式对普铝的生产毋须质疑 ,熔化速率高 ,两个 8 t的矩形保温炉即可保证生产的连续性 。
然而 ,铝合金的生产中需添加多种其它的微量 金属元素 ,原有的熔炼 、合金化工序显然不适合铝合 金生产的要求 。
·22·
温度为 150℃。 随着线路建设的发展 ,越来越多的大跨越需要
使用既能输送大电流 ,又能承受大张力的导线。 2005年 ,根据三峡电网送出工程为即将建成的六条 跨越长江和汉江大跨越导线工程需要 ,配合国家电 网公司“三峡输电工程用大跨越导线与研究 ”科学 技术课题 ,希望采用国产的 、具有特殊性能指标的特 高强度钢芯 (特 )高强度耐热铝合金绞线 。
2004年 ,根据国家电网公司科学技术课题之一 “三峡输电工程用大跨越导线与研究 ”,三峡送出工 程的建设计划中三峡右岸电力外送工程将建成五个 跨越长江和一个跨越汉江的大跨越世纪线路工程 , 在这些工程中将采用专门为该工程而设计的高强度 耐热铝合金导线 。本文将主要对这问题进行系统地 论述 。
1 高强度耐热铝合金导线的发展
举世瞩目的三峡工程已完成三期围堰爆破拆 除 ,标志着三峡工程转入大坝挡水发电期 ,我国众多 的跨越江 、河和山区更需要架设高强度 、大容量的新 型导线 。
3 我国高强度耐热铝合金导线的研 、发过程 的简介
早在上世纪 80年代 ,上海电缆研究所曾自主研 制出高强度耐热铝合金 ,其合金线的技术性能指标 与日本研发的相同 : 即 合金 单线 (线 径为 2. 30 ～ 4. 50 mm ) 的 抗 拉 强 度 为 225 ～ 248 MPa、伸 率 为 2. 0%、导电率为 55% IACS、导线的长期运行允许
首先无法准确地确定炉中铝液的重量 ,合金配 制也就无从下手 。往往只能以大概 、差不多来进行 合金的配料计算 。
上海电缆研究所给予广东佛山雄力双利电缆有 限公司 、上海中天铝线有限公司技术上的合作 ,在原 高强度耐热铝合金线 (AT2、原 KTA1)的基础上 ,根 据工程需要 ,在短短的几个月内就试制出符合三峡 跨江大跨越导线特殊要求的 (特 )高强度耐热铝合 金线 。广东佛山雄力双利电缆有限公司 、上海中天 铝线有限公司试制的特高强度钢芯 (特 )高强度耐 热铝合金绞线均通过了上海电缆研究所电工材料及 特种线缆质检中心的型式试验 。表 1 为 (特 )高强 度耐热铝合金圆单线的技术性能及测试结果 。
图 1 铝合金生产设备及工艺
在广东佛山雄力双利电缆有限公司产品的鉴定 会上 ,与会的专家们对该公司熔铝 、合金化工序的设 备及工艺给予更多的关注 。该公司熔铝 、合金化工 序采用的是兼熔化 、合金化 、保温于一体的可容纳 12 t铝液的圆形炉 。由于是圆形的炉子 ,基本上不 存在搅拌死角和炉内温差现象 。因此 ,从生产过程 中化学成分的检测及产品性能的检测中都能体现出 产品的均匀性达到了一定的水平 。因此 ,圆形一体 炉在铝合金批量生产中确保产品的稳定性 、均匀性 都起到了关键作用 。
上世纪 60年代的日本 ,随着国民经济与电力工 业的快速发展 ,城市和地区都因电力需求的增长而 成为经济发展的制约 。日本根据本国地少 、人口稠 密 、敷设新线路困难及地理和国情的特点 ,投入了大 量人力 、财力进行耐热铝合金的研究与开发 ,以满足 经济 、电力工业快速发展所带来电力增容的迫切需 要 ,并于上世纪 60年代末开始在架空输电线路上逐 渐投入使用 。
0 引 言
随着我国国民经济的高速发展 ,电力工业的建 设呈现突飞猛进的趋势 。在建的大跨越输电线路已 向高压化 、大容量化 、远距离化方面发展和延伸 ,仅 使用早期开发 、应用的高强度铝 2镁 2硅合金导线已 不能满足“西电东送 、南北互供 、全国联网 ”的战略 部署及大跨越输电线路建设的需求 。
5 高强度耐热铝合金线的试制过程及总结
根据工程设计要求 ,我们针对性的进行了在不 影响其他技术性能指标 ,旨在较大幅度提高铝合金 单线抗拉强度 (比原有的高强度耐热铝合金单线抗 拉强度提高 17%以上 )的目标进行了合理 、科学的 试制工作 。通过不同的合金配方及生产工艺 ,成功 地试制出符合工程设计要求的新型的 (特 )高强度 耐热铝合金线 。
同时 ,随着架空线路建设不断地发展 ,越来越多 的大跨越需要使用既能输送大电流 ,又能承受大张 力的导线 。于是 ,日本各大电缆株式会社又开发了 高强度耐热铝合金 。
日本早期开发的高强度铝合金其合金单线的抗 拉强度为 225～248 MPa (线径为 2. 30～4. 50 mm ) , 导电率为 55% IACS。随后又开发了强度更高的特 高强度耐热铝合金 ,其单线抗拉强度可达 275 M Pa, 但导电率仅为 50% IACS。
钢芯高强度耐热铝合金绞线由于其单线抗拉强 度高 、导线的综合拉断力大 ,接近于高强度铝 2镁 2硅 合金导线 ,而它的导电率却比高强度铝 2镁 2硅合金 高出近 2. 5% IACS,可适用于跨江大跨越 、大容量 的线路 ,严重覆冰区 、山谷及超高压线路上的导线或 地线 。
线路增容改造中 ,在原有线路上采用钢芯高强 度耐热铝合金绞线后 ,即使保持线路原有的架设环 境 ,但可显著地提高输送容量和线路的安全性 ,节约 大量的金属材料和基建投资 。
( Shanghai Electrical Cable Research Institute, Shanghai 200093, China) Abstract: This paper p resents the study and development of a high strength heat resistant alum inium alloy conductor for large span installation. The author described and analysed the performance and try2p roduction of the conductor and put forward some recommendations. Key words: alum inium alloy conductor; large span; high strength; heat resistance; large capacity; development; recomm enda tion
2008年第 1期 No. 1 2008
电线电缆 Electric W ire & Cable
2008年 2月 Feb. , 2008
用于大跨越的高强度耐热铝合金导线的研制
李文浩 , 徐 睿 , 刘 斌
(上海电缆研究所 ,上海 200093)
摘要 :阐述了用于大跨越的高强度耐热铝合金导线的研究与试制 。对高强度耐热铝合金导线的性能和试制进
由于耐热铝合金导线输电容量明显地高于同规 格的普通的钢芯铝绞线 ,因此 ,耐热铝合金导线研制 成功后即备受世人的关注 。随着耐热铝合金性能的