鋁包鋼絞線_鋁合金導(dǎo)線的性能介紹

1、2003年第9期華東電力63(0667)鋁包鋼絞線、鋁合金導(dǎo)線的性能介紹方浩(上海電力設(shè)計院,上海200025)摘要:敘述了高壓架空輸電線路中導(dǎo)線的發(fā)展歷史,的特性,包括鋁包鋼絞線、,為新建和增容改造的輸電線路工程中導(dǎo)線的選用提供了參考。關(guān)鍵詞:輸電線路;導(dǎo)線;中圖分類號:TM:100129529(2003)0920063204:要有良好的導(dǎo)電率;具有一定的機(jī)械強(qiáng)度以支持其自身的重量及外來的自然荷重(風(fēng)荷載、冰荷載)。銅鋁是架空輸電線最理想的導(dǎo)線材料,性能比較見表1。表1導(dǎo)線材料的性能比較材料導(dǎo)電率機(jī)械強(qiáng)度重量銅100100100%鋁613930鋁合金537130鋁包鋼鍍鋅鋼絲20321749

2、31887鋁比銅有更高的強(qiáng)度重量比以及更好的導(dǎo)電性能與重量比。即某一特定的強(qiáng)度及導(dǎo)電率可以從較輕的重量中獲得。鋁的比重小,而且資源豐富,價格也比銅低得多。大檔距的高壓架空輸電線路,則需由一種高強(qiáng)度的鋼絞線作為輸電線路導(dǎo)線的加強(qiáng)芯,組成廠的實時數(shù)據(jù)基礎(chǔ)SIS2RTDB,在信號數(shù)據(jù)采集的安全性、完整性、實時性、一致性、開放性及海量存儲上達(dá)到了實用的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)經(jīng)驗,當(dāng)使用Suitelink協(xié)議時只要有256kbps帶寬,則足以向總公司傳送石二廠整個鋼芯鋁絞線。由于科技的高速發(fā)展,在線路上用鋁合金絞線代替鋼芯鋁絞線已在國際上廣泛應(yīng)用。上海某工程推薦使用的鋁包鋼芯鋁絞線為45型,與鋼芯鋁絞線相比有以下J

3、L LB1A2630優(yōu)點。(1)普通鋼芯鋁絞線的內(nèi)層鋁單絲與鍍鎂鋼絲直接接觸,在外界水汽和污染浸漬下兩種金屬之間產(chǎn)生電位腐蝕,加速了鋼芯的老化。而鋁包鋼芯鋁絞線的鋼絲被鋁層包裹而不與鋁股接觸,避免了電腐蝕,且與空氣中的水汽隔絕,進(jìn)一步提高了抗腐能力,延長了導(dǎo)線使用壽命。(2)鋁包鋼芯比鍍鋅鋼芯、稀土鋅鋁合金鍍層鋼芯和鍍鋁鋼芯的耐霧腐能力分別提高11倍、515倍和211倍,可見采用鋁包鋼芯對延長鍍鋅使用壽命有顯著效果。參考文獻(xiàn):12345678國家電力公司規(guī)劃設(shè)計總院12000年示范電廠儀表和控制(I&C)系統(tǒng)設(shè)計原則119971國家電力公司電力規(guī)劃設(shè)計總院,1廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)

4、設(shè)計導(dǎo)則(討論稿)1侯子良1火電廠廠級自動化系統(tǒng)總體功能設(shè)計思路探討J.中國電力12001(4)1實時數(shù)字化電廠,并有40%的性能裕量以備故障工況。依此為基礎(chǔ),有了幾項標(biāo)志性的應(yīng)用,其產(chǎn)出已經(jīng)超過投入?？梢哉J(rèn)為,在對數(shù)字化電廠的不斷完善,對過程及設(shè)備診斷的不斷深入,電廠生產(chǎn)決策體系統(tǒng)逐步建立,對電廠生產(chǎn)和資源優(yōu)化的支持系統(tǒng)不斷強(qiáng)化,最終以SIS、DCS為依托建立全廠自動化生產(chǎn)過程的一體化控制方面,沒有固定或標(biāo)準(zhǔn)的模式,難以一步到位,而是一個長期的不斷進(jìn)化的過程。我們將以適應(yīng)電力市場為目標(biāo)不斷地開發(fā)與完善。國家經(jīng)貿(mào)委1電網(wǎng)與電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)暫規(guī)定1參考手冊Wonderwa

5、reintouch,InSQL用戶指南、余正環(huán)等1熱力性能分析與實時監(jiān)測優(yōu)化系統(tǒng)J.華東電力2001(11)1余正環(huán)等1電除塵與除灰系統(tǒng)遠(yuǎn)程遙控裝置J.華東電力2001(11)1余正環(huán),N90與MIS接口升級項目峻工報告,200218收稿日期:2003207213作者簡介:余正環(huán)(19532),男,工學(xué)碩士,高級工程師,長期從事電站熱機(jī)分析、熱機(jī)控制與技術(shù)管理工作。64(0668)華東電力2003年第9期(3)采用20%IACS的鋁包鋼鋅可使鋁包鋼芯鋁絞線的鋁截面比鋼芯鋁絞線增加,導(dǎo)線電導(dǎo)率增加。(4)鋁包鋼芯鋁絞線與鋼芯鋁絞線相比,水平荷載相同,最大使用張力相差不大,但由于單位自重輕,弧垂略

6、小,施放檔距略大。(5)鋁包鋼芯鋁絞線在國外有較長的運行歷史,國內(nèi)近年已有生產(chǎn)廠家引進(jìn)國外制線設(shè)備生產(chǎn),并在華東、華北地區(qū)使用。、染比較嚴(yán)重的地區(qū)(或者鹽霧區(qū)),由于外層是較耐腐蝕的鋁線,導(dǎo)線表面狀況雖可能良好,但是內(nèi)層鋼線的腐蝕可能已經(jīng)非常嚴(yán)重,運行單位判斷導(dǎo)線的腐蝕情況相當(dāng)困難;而鋁包鋼絞線的內(nèi)外層都是鋁層,腐蝕情況基本一致,可以最大限度的利用舊導(dǎo)線,。11(),鋁,導(dǎo)電性能越好。由于鋁包鋼絞線用包覆鋁層的加強(qiáng)鋼線取代了鍍鋅鋼線,鋁的總面積增加,導(dǎo)電率也會相應(yīng)增加,電阻下降。表3是廠家(新華廠)提供的鋁包鋼絞線45型與鋼芯鋁絞線JL 45LGJ2630 LB1A2630型的性能比較,兩種絞

7、線的結(jié)構(gòu)、截面、外徑均相同,均為45根直徑4120mm,623145mm2的鋁線和7根直徑2180mm,4311mm2的鋼線;外徑3316mm。表3兩種絞線的性能比較型式45(鋁包鋼線)LGJ263045(鋼芯鋁線)JL LB1A26301近年來在上海地區(qū)新建線路及技改項目中導(dǎo)線逐步采用了新型的鋁包鋼絞線以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼芯鋁絞線。111導(dǎo)線防腐能力傳統(tǒng)鋼芯鋁絞線的鍍鋅鋼芯在內(nèi)層,與鋁層接觸,當(dāng)導(dǎo)線暴露在有一定濕度的大氣環(huán)境中,由于表面的吸附作用,使鋼絲與絞線表面形成一層水膜。鋅鋁接觸形成電位差,再加上水膜的電解作用,加劇了鋼絲表面的腐蝕作用。鋁包鋼絞線的內(nèi)層鋼線表面是純度很高的鋁層(>99

8、15%),水氣無法滲透入內(nèi)層鋼絲,而鋁層與外層的鋁線接觸也不會產(chǎn)生電位差,耐腐蝕能力大大提高;表2是<215mm的鋁包鋼單線和鍍鋅鋼絲在pH=7和pH=5的鹽霧腐蝕試驗的結(jié)果(上海電纜研究所);表2<215mm鋁包鋼單線和鍍鋅鋼絲的鹽霧腐蝕試驗結(jié)果pH直流電阻 -1計算重量-2060102031101由表3可以看出,兩種導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)參數(shù)基本相同,但鋁包鋼芯鋁絞線的直流電阻比鋼芯鋁絞線小了116%;而重量則前者比后者要輕115%(正因為這樣,廠家在鋁包鋼芯鋁絞線的成本提高的前提下能夠做到等長等價)。(2)載流量架空導(dǎo)線的載流量是受導(dǎo)線載流發(fā)熱后的強(qiáng)度損失制約的。我國對架空線的允許溫度定

9、為70。在相同溫度時導(dǎo)線載流量與交流電阻成平方根反比關(guān)系。因此,電阻越小,載流量越大。114導(dǎo)線的機(jī)械特性表4是LGJ2630 45與JL 45的LB1A2630 導(dǎo)線在拉力基本相同的條件下得到的檔距弧垂對照表(以上海地區(qū)的氣象條件):表4兩種絞線的檔距一弧垂對照表(按Fm=4011kN計)型號10045LGJ2630 45JL LB1A26301150811554值試樣鋁包鋼線平均腐蝕率21mm21317010062試驗結(jié)果200h出現(xiàn)白銹,未見紅銹。5鍍鋅鋼絲鋁包鋼線73170155182070101502鍍鋅鋼絲207015553試后試樣表面有少量腐蝕產(chǎn)物,清除腐蝕物后,肉眼觀察鋁層完好

10、2h出現(xiàn)白銹,未見紅銹。試后試樣表面被腐蝕產(chǎn)物包裹,清除腐蝕物后,鋼絲表面幾乎無鋅層150h出現(xiàn)白銹,未見紅銹。試后試樣表面有少量腐蝕產(chǎn)物,清除腐蝕物后,肉眼觀察鋁層完好2h出現(xiàn)白銹,未見紅銹。試后試樣表面被腐蝕產(chǎn)物包裹,清除腐蝕物后,鋼絲表面尚有10%無鋅層m檔距 m20041352413533008167140014152另外,傳統(tǒng)鋼芯鋁絞線的易腐蝕的鋼芯在導(dǎo)線內(nèi)層,當(dāng)導(dǎo)線運行時間比較長(超過10a),在污815811412962003年第9期華東電力或鍍鋁鋼線。212機(jī)械特性及載流量65(0669)表5LGJ400 50鋼芯鋁絞線與ACSR400耐熱鋁合金絞線性能對比技術(shù)參數(shù)2要求LGJ

11、400 50ACSR4005401015659可利用耐熱導(dǎo)線ACSR2400的耐熱性能,用提高導(dǎo)線溫升的方法來提高輸送容量。213弧垂表6ACSR-400 A30110690117110012091101347鋁合金線:根數(shù)×直徑 mm鋼線:截面積 mm根數(shù)×直徑 mm截面積 mm2計算截面積 mm2載流容量 A:線溫70時線溫110時70直流電阻 m8km-1導(dǎo)線質(zhì)量 tkm-1鋼絲強(qiáng)度 kNmm-2綜合彈性系數(shù) kN-2綜合膨脹系數(shù) ×106-鋼絲應(yīng)力,1%計算拉斷力 kN安全系數(shù)(40kN時)70時弧垂 m平均運行張力 計算拉斷力:40;風(fēng)速:015m s;

12、日照:011W cm2導(dǎo)線弧垂的增加與導(dǎo)線的鋼線膨脹系數(shù)有直接的關(guān)系,與導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝有關(guān)。商力求尋找鋼芯線膨脹系數(shù)小的材料,如日本超耐熱鋁合金線內(nèi)層鋼芯則采用鐵鎳合金鋼(俗稱銦鋼),其線膨脹系數(shù)為(3154)×10-6 從而使高溫時馳度能得到控制,僅僅提高導(dǎo)線的運行溫度,即可以增加輸送容量,且導(dǎo)線的張力、高溫下馳度也不增加。這樣,充分利用原有線路的桿塔,僅需更換導(dǎo)線,就可以達(dá)到使原有線路增加較多容量的目的。由于低線膨脹耐熱鋁合金導(dǎo)線加工工藝復(fù)雜,加上鐵鎳合金鋼生產(chǎn)艱難,目前國內(nèi)高強(qiáng)度銦鋼芯材料依賴進(jìn)口,使產(chǎn)品價格要比我國目前生產(chǎn)的耐熱鋁合金導(dǎo)線高1015倍。山東魯能耐熱導(dǎo)

13、線ACSR2400則是著重提高導(dǎo)線鋼芯強(qiáng)度。ACSR2400耐熱導(dǎo)線相對LGJ2400 50單根鋼絲的強(qiáng)度和1%延伸時鋼絲應(yīng)力,40%UTS12.525可以看出,在相同條件下,鋁包鋼芯鋁絞線的機(jī)械特與傳統(tǒng)鋼芯鋁絞線基本相同,在較大檔距時,弧垂甚至優(yōu)于鋼芯鋁絞線,這樣可能減少鐵塔數(shù)量,節(jié)約投資。由于鋁包鋼芯鋁絞線優(yōu)異的防腐性能及機(jī)械性能,目前,在我院設(shè)計的工程中,已有吳涇八期線路工程、朱家莊進(jìn)線工程、春申古美線開斷工程等一大批新建工程已采用了該類型導(dǎo)線。從設(shè)計施工情況來看,鋁包鋼芯鋁絞線的設(shè)計與鋼芯鋁絞線基本相同。2耐熱鋁合金導(dǎo)線國外近20年來,研制耐熱鋁合金導(dǎo)線方面發(fā)展很快。如日本在80年代應(yīng)

14、用耐熱鋁合金導(dǎo)線達(dá)全部導(dǎo)線用量的40%,歐美也達(dá)到30%以上,而我國目前僅占架空導(dǎo)線的2%以下,發(fā)展的潛力還是相當(dāng)大的。為擴(kuò)大輸電系統(tǒng),除了在新建的線路外,往往需要對原有線路進(jìn)行增容改造。耐熱鋁合金導(dǎo)線就是在鋁中添加少量鋯元素的鋁合金,既提高了耐熱性,又對導(dǎo)電率的影響很小。以下以山東魯能泰山提供的耐熱導(dǎo)線ACSR2400為例介紹該類導(dǎo)線的特點。211結(jié)構(gòu)ACSR2400內(nèi)層采用耐熱鋁合金單線,并用鍍鋅鋼線作芯線,外層按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定同心絞合而成。在需要防腐措施的地區(qū)使用時,可采用防腐措施。在不同地區(qū)環(huán)境情況下,鋼芯也可采用鋁包鋼線分別增加了7164%和12142%;而綜合膨脹系數(shù)下降2%,對于減小因

15、線溫增加而造成導(dǎo)線弛度增大的影響也是有利的。表7是LGJ2400 50與ACSR2400的導(dǎo)線在拉力基本相同的條件下得到的檔據(jù)弧垂對照表:(以上海地區(qū)的氣象條件)表7兩種導(dǎo)線的檔距弧垂對照型號100ACSR240050LGJ24001119411144檔距 m200316231453300713161945注:條件:Fmax=3629N;ACSR2400導(dǎo)線的拉力略大于50。LGJ2400可以看出,在相同條件下,耐熱導(dǎo)線線的機(jī)械特性與傳統(tǒng)鋼芯鋁絞線基本相同,在較大檔距時,弧垂甚至優(yōu)于鋼芯鋁絞線,這樣可以減少鐵塔數(shù)量,節(jié)約投資。66(0670)華東電力2003年第9期本文列舉的ACSR2400導(dǎo)

16、線是為配合吳涇楊思大跨越工程而專門設(shè)計的,對鋼芯進(jìn)行了加強(qiáng),以使之能承受較大的應(yīng)力。因此雖其各項數(shù)據(jù)指標(biāo)均較為理想,但系非定型產(chǎn)品,尚未大規(guī)模生產(chǎn),價格也較高。由于耐熱鋁合金導(dǎo)線要滿足馳度的要求,一般會采用較大的使用應(yīng)力,安全系數(shù)的減小會造成導(dǎo)線平均運行張力的增加,使導(dǎo)線的防振性能降低。取何種合理的防振措施,另外,和弧垂問題電線路上。強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線的總拉斷力比鋼芯鋁絞線略小,但是,鋁合金導(dǎo)線的單位重量比鋼芯鋁絞線小15%。同時,在相同拉力條件下,鋁合金導(dǎo)線的弧垂比鋼芯鋁絞線小。表8LGJ400 35鋼芯鋁絞線與JL LHA400技術(shù)50 L2400LGJ2400 ×3.7619

17、15;3.7620直流電阻 m8km-1總拉斷力 kN彈性系數(shù) kNmm-2線膨脹系數(shù) ×10-6-1絞線重量 -126.33高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線鋁合金導(dǎo)線具有抗拉強(qiáng)度大、重量輕、弧垂性能好等優(yōu)點,在國外平地工程中已被廣泛采用,在我國該類導(dǎo)線的使用還屬于起步階段。311導(dǎo)線結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線內(nèi)層采用高強(qiáng)度鋁合金單線作芯線,外層按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用鋁線同心絞合。由于鋁合金線的抗腐蝕力比普通鋼絞線要好,所以它和鋁包鋼芯鋁絞線一樣,特別適合在污穢度高的地區(qū)使用。312導(dǎo)線性能可見兩種導(dǎo)線的直流電阻基本相同,雖然高高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線因目前國內(nèi)使用較少,運行經(jīng)驗較為缺乏。4小結(jié)作為當(dāng)前220kV架空輸電

18、線路設(shè)計的主要使用導(dǎo)線,鋁包鋼芯鋁絞線與普通鋼芯鋁絞線相比有明顯的優(yōu)勢;而耐熱鋁合金導(dǎo)線則更適合應(yīng)用在老線路改造的工程中;高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線因引進(jìn)時間不久,對其特性仍需仔細(xì)研究并在使用中獲取經(jīng)驗。收稿日期:2003206227作者簡介:方浩(19732),男,工程師,主要從事輸電線路設(shè)計管理工作。電力簡訊宜興抽水蓄能電站開工為加快電源點建設(shè),改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu),增加電力供應(yīng),江蘇省于8月19日開工建設(shè)宜興抽水蓄能電站。該電站是江蘇省第一個大型水電項目,是該省“十五”期間建設(shè)的能源基礎(chǔ)設(shè)施項目之一,也是利用世界銀行貸款的項目。電站總裝機(jī)容量100萬kW,總投資47163億元人民幣,其中利用世界銀行貸款1145億美元,計劃2009年6月投入運行。電站建成后,對提高電網(wǎng)系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性和安全性,對促進(jìn)江蘇經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展將具有十分重要的作用。宜興抽水蓄能電站由江蘇省電力公司、江蘇國信資產(chǎn)管理公司、國電華東公司、宜興市資產(chǎn)經(jīng)營公司分別按65%、20%、10%、5%出資興建。該電站的建設(shè)有利于江蘇經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,有利于提高江蘇電網(wǎng)的調(diào)峰能力,也有利于改善江蘇煤電單一的能源結(jié)構(gòu)。摘自2003年8月28日華東電力報“變電站站用仿真機(jī)的開發(fā)”科技項目通過驗收8月14日,由華東電力培訓(xùn)中心承擔(dān)的“變電站站用仿