【電纜寶Dianlanbao.com】

一、主要鋁合金材料性能與用途

1. 高強度鋁合金高強度鋁合金是輸電線最常用的材料，它添加的元素主要是鎂（Mg）和硅（Si），該合金的主要組成物為Mg2Si。在熱處理狀態(tài)下，Mg2Si固溶于鋁中，并通過人工時效進行硬化，獲得足夠的強度和塑性，用作輸電線材料。

如上所述，我國研制高強度鋁合金始于六十年代，經過不斷的努力與改進提高，其性能指標均達到IEC 104的各項技術要求，對于要求特別嚴格的彎曲性能也得到大幅度提高，微風振動試驗也完全能通過。1975年開始上海電纜研究所與武漢電線廠合作，在鋁合金中添加稀土元素，使高強度鋁合金導線的性能得到充分的保證，這種具有中國特色的獨特配方，一直延續(xù)至今，為電線電纜行業(yè)和電力行業(yè)所認可。 JB/T 8134-1997架空絞線用鋁鎂硅系合金圓線中所規(guī)定的各項性能與IEC 104-1987的相一致，規(guī)格范圍為φ1.5～φ4.5mm。目前國內生產的Al-Mg-Si線在加入稀土以后，強度、電阻率都達到要求，延伸率由標準規(guī)定的3.0％或3.5％提高至6％以上，大大超過標準要求，這種線材制作OPGW的地線部分是特別有利的。

在2000年8月1日開始實施的國家標準GB/T 1179-1999圓線同心絞架空導線，等同于IEC 61089-1991的標準，標準中把高強度鋁合金線的二種規(guī)格型號均列入其中，并與其它的材料在一起組成各種型式的導線，如：鋁合金絞線（JLHA2、JLHA1）、鋼芯鋁合金絞線（JLHA2／G1A、JLHA2／G1B、JLHA2／G3A；JLHA1／G1A、JLHA1／G1B、JLHA1／G3A）、鋁合金芯鋁絞線（JL/LHA2、JL/LHA1）、和鋁包鋼芯鋁合金絞線（JLHA2／LB1A、JLHA1／LB1A）等。把常用的鋼芯鋁絞線與鋁合金絞線、鋼芯鋁合金絞線的主要性能作比較，見表3。表3 各種常用導線的性能比較對于作為輸電線路用導線，除了為滿足一定載流量，它需要足夠的鋁截面，保證導線的直流電阻達到規(guī)定值以外，最主要的是抗拉力和單位長度質量，以及它們的比值。從表3可看出全鋁合金絞線已經比以往常用的鋼芯鋁絞線有更好的拉力／重量比，它本身就較輕，這對線路有好處，它可以減少弧垂量，降低桿塔高度，或可以增加桿塔間的距離；鋼芯鋁合金導線的這種優(yōu)點更為突出；此外，它有較強的過載能力，因此在經過復冰的地段，如復冰厚度為20cm以上至30cm時，其線路的綜合造價可以適當降低，是最合適的線材；在通過山地，由于地形高低不平，起伏較大，桿塔塔位也較難安排，如果采用鋁合金導線或鋼芯鋁合金絞線的話，線路建設就更經濟了。鑒于上述的優(yōu)點，在即將建設的三峽樞紐工程，送往廣東的±500kV直流輸電線路工程，在通過湖南省湘江——響水段時，線路中導線的復冰為20cm和30cm地段，采用的導線均為鋼芯鋁合金絞線。隨著西電東送工程起動，由西部的電廠發(fā)出來的強大電流要送往東部沿海，線路經過山區(qū)、復冰嚴重的地區(qū)在所難免，因此鋁合金導線和鋼芯鋁合金導線將起著越來越重要的作用。

2.導電為57．8％及60％ IACS的耐熱鋁合金工農業(yè)的發(fā)展，對電力工業(yè)提出要求，應輸送更多的電流，輸電線路和輸電容量日趨大容量化。采用新建線路增加輸送電流容量，這是方法一，但往往是不切合實際的，在原有的線路上更換新型導線使線路容量增加是最重要的方法之一?？吭龃髮Ь€導電金屬截面的方法是不可取的，它增容也有限，提高導線的允許運行溫度將會獲得良好效果，所以應該選用耐熱性能良好的材料作導體。

1949年，R.M.Havvingtor在研究中發(fā)現在鋁中添加適量的鋯（Zr）可顯著提高鋁的耐熱性能，這就使輸電線用鋁合金的研究和使用進入了一個新的領域。添加Zr的耐熱鋁合金，其軟化溫度比電工鋁提高100℃，而且至150℃時的高溫性能仍然良好。如果按照在150℃下使用，比在90℃下使用，載流量可以提高61～69％（而我國輸電線的運行溫度只規(guī)定為70℃），這就使線路得到足夠的增容，因此耐熱鋁合金導線應運而生，并得到了迅速發(fā)展。

鑒于上述原因，1990年底日本住友電氣工業(yè)株式會社導電制品事業(yè)部技術部長奧村哲郎先生稱：日本500kV的輸電線路導線全部使用耐熱鋁合金線。在我國目前線路負荷過載嚴重，開辟新線路走廊又十分困難，所以采用耐熱鋁合金線是一個解決的方法；其次在變電站中采用鋁絞線作母線，因數目繁多，結構復雜，施工、維修困難，若采用耐熱鋁合金以后能克服上述缺點，又節(jié)約投資，受電力部門歡迎。耐熱鋁合金導線按導電率不同分為二種，即58％ IACS和60％ IACS，其中58％ IACS導電率的耐熱鋁合金在鋁中添加Zr，60％ IACS導電率的耐熱鋁合金還在鋁中添加釔（Y），二種合金都能在150℃下長期使用，其強度殘存率≥90％，它們的性能和絞線性能見表4、表5和表6。注：* 載流量計算：風速0.5m/s，日照強度1000W/m2，環(huán)境溫度+40℃，計算載流量溫度+150℃。

3.高強度耐熱鋁合金耐熱鋁合金導線解決了導線由于載流量增加溫升提高時，在高溫（如150℃）情況下，線的性能不會明顯降低的問題，然而耐熱鋁合金線的強度本身就較低，只與電工鋁線相同，這便削弱了鋁合金線有高強度的優(yōu)點，高強度耐熱鋁合金線改變了這種狀態(tài)，即在高溫狀態(tài)仍然保持良好的高強度，即加熱后大于90％強度殘存率值達到高強度。

為達到此目的，應在耐熱鋁合金的基礎上進行配方和工藝的改進。高強度耐熱鋁合金仍然選擇鋯（Zr）作為提高鋁線耐熱性能的元素。鋯的加入在鋁中產生釘軋位錯，阻撓鋁的回復和再結晶，提高了鋁的再結晶溫度便提高了鋁的耐熱性能。在此基礎上添加其它元素，起到細小的析出相均勻分布在亞結晶晶界上，控制亞結晶尺寸和阻撓晶粒繼續(xù)成長，從而提高合金強度和耐熱性，并減少硅在鋁中的不利因素。表7列出高強度鋁合金、耐熱鋁合金和高強度耐熱鋁合金的主要性能比較，對于作為輸空輸電線用時，強度線存率應特別注意。表7 幾種鋁合金的常溫和耐熱性能強度耐熱鋁合金線，抗拉強度215～255N/mm2，延伸率≥1.5％，導電率≥55％ IACS，可長期在150℃下工作。用高強度耐熱鋁合金線與鋼芯絞在一起，適用于作大跨越導線等。利用這種鋁合金的高強度性能，可以提高在短路或過載情況下的動態(tài)穩(wěn)定性；利用其耐熱性能可以提高熱穩(wěn)定性。所以它的適用范圍一方面可與高強度鋁合金相同，另一方面又與耐熱鋁合金相同，國外就采用這種合金作超高壓線路的導線與地線，以提高載流量和短路電流容量。我國北方的松花江大跨越導線和南方的珠江大跨越導線就分別從日本和意大利購買這種導線來解決大跨越導線的容量問題，獲得滿意的結果。

4. 其它鋁合金除了Al-Mg-Si系高強度鋁合金為代表的熱處理鋁合金外，還有非熱處理型鋁合金，它不要經過復雜的熱處理過程，當在鋁中添加合金元素以后，細化了鋁的晶粒，從而提高強度，這種合金強度一般在200～220N/mm2左右，稱為中強度鋁合金，它較為柔軟，可以做移動式的電纜導體，如電犁電纜等。Al-Mg合金屬于這一類。在發(fā)展耐熱鋁合金時，其長期使用溫度為150℃，為了進一步提高導線的載流能力，鋁合金的長期使用溫度又進一步提高到180℃、210℃和230℃，這就是所謂超耐熱鋁合金和特高耐熱鋁合金等。這種合金的使用溫度進一步提高，但其線損也增加，因此只有在萬不得已的特殊情況下才會使用，國內尚無采用超耐熱和特高耐熱鋁合金制作導線的實際工程。鋁合金的種類繁多，當添加某種合金元素以后會改變其性能，符合使用的目的，但目前在電線電纜行業(yè)中，作為電工用的鋁合金仍然是以Al-Mg-Si和Al-Mg-Si-Re系高強度鋁合金用量最大、使用得最普遍的合金品種。

二、輸電線路中采用的幾種典型結構

鋁合金導線及其主要技術參數 1. 2000m級大跨越導線我國大江大河、高山峽谷眾多，輸電線路往往需要從這些地方通過，故大跨越導線用量頗多，采用高強度鋁合金作為大跨越導線的導電材料是恰切的。長江三峽樞紐工程的送出工程，龍泉至政平的±500kV直流輸電線路，全線路徑長890km。途徑安徽省時在蕪湖市的東西梁山下游約670m處跨越長江，工程跨越檔距1910m，整個耐張段為3050m。具體布置如下：跨越方式：耐張——直線——直線——耐張跨越檔距： 570m——1910m——570m ±500kV蕪湖長江大跨導線，為四分裂的特高強度鍍鋅鋼芯高強度鋁合金絞線，型號為4×AACSR／EST-450／200，即使在極限條件下，它所輸送的電流，仍有適當的裕度，即≥864A。對于大跨越導線，其使用溫度允許達到90℃，三峽送出工程龍泉至政平±500kV直流輸電線路，輸送容量為300萬千瓦，輸送電流為3000安培，主干線路用導線為ACSR-720/50，經反復論證和試驗實測證明：AACSR／EST－450／200作為大跨越導線能很好的匹配?！笆濉逼陂g，三峽向廣東送電以及西電東送時，當主干線路采用ACSR－720／50時，大跨越即以AACSR／EST－450／200相匹配。

關注“電纜寶”公眾號

免費獲取海量采購、招標、現貨、線纜價格最新信息

采購招標 | 現貨市場 | 廠商報價

電纜寶提供每日最新電線電纜價格行情及電線電纜資訊的實時報道；電纜寶只為您關注您所關注的！