（国网抚顺供电公司 辽宁抚顺 113006）
摘要：随着社会经济的不断发展，供电需求量的持续增大。耐热铝合金导线因其特有的输送容量大、便于现有输电线路改造等特点，将会得到更大的应用和发展。
关键词：耐热铝合金导线；输电线路；应用
1耐热铝合金导线简介
随着对电力需求的增长和线路扩容的需要，在许多场合，若仍旧采用普通的钢芯铝绞线不是在技术上难以满足要求，就是在经济上不可行。开发和使用导电率高、强度大、质量轻、弛度小和价格性能比优良的架空输电导线始终是各国电力科技工作者所追求的目标。
耐热导线给电力部门提供了一种全新的增容方案，在输电线路增容时，只需简单换线通过创新的架线技术实现1.6～2.0倍输送容量而不增加弧垂，为电力部门节省了大量的改造资金，省去了征地、拆塔、建塔等繁杂程序，并大幅度缩短了工期。
耐热导线在架设运行过程中，全部机械负荷由特强钢芯承担，导体(超)耐热铝合金线不承受张力，其弧垂大小完全由钢芯线膨胀系数决定。由于特强钢芯的线膨胀系数为11.5x10⁻⁶／℃，仅为普通钢芯铝绞线20.0x10⁻⁶／℃的1/2。因此间隙型导线有着优异低弧特性。导体耐热铝合金线可采用AT1、AT3两种材料。普通耐热铝合金线AT1的导电率为60％IACS，允许长期运行温度为150℃，短期运行温度180℃。超耐热铝合金线AT3的导电率为60％IACS，允许长期运行温度为210℃，短期运行温度240℃。因此耐热导线有着优异的增容特性。
2耐热铝合金技术研究
2.1锆加入对耐热性提高原理分析
2.1.1锆的加入。
铝的熔点为670℃，而锆的熔点在1000℃以上，因此把锆直接投入铝液中是不能熔化的。实际生产中，先把锆做成铝锆合金锭，然后再投入熔融的铝液中，锆才会熔化。
2.1.2合金状态。
熔入锆的铝液中，由于锆的加入，铝材的再结晶温度提高。在新合金中分布有一定数量的弥散的第二相粒子，分析成分为AL3Zr，可钉扎位错晶界。阻碍晶内滑移和晶界滑移，同时降低晶内及晶界扩散速度，因而强化了合金，提高了蠕变抗力及阻碍了蠕变裂纹扩散。
2.2跟普通钢芯铝绞线的工艺差别
耐热铝合金导线相比于普通钢芯铝绞线，主要的差别在于铝液熔化保温工序。需要进行铝锆合金的添加。控制锆元素的含量，这是耐热导线的关键工艺，也是重要的质量控制点。
2.3材料的耐热性考核所谓材料的耐热性，可以认为具体指的是耐软化性和耐蠕变性。耐软化性就是在长时间高温运行情况下，导线强度也不会变差；耐蠕变性是长时间高温运行下导线垂度不会增大很多。
实际生产中，常用两个具体指标来衡量。一个是强度保持率，指某一高温下的单线抗拉强度与室温下的抗拉强度之比。现行标准中都规定这一比值要大于90%。另一指标是导线的综合线胀系数，线胀系数的大小直接影响导线的抗蠕变能力，综合线胀系数不仅与材料有关，而且与导线的结构也密切相关。
我们生产中应用φ3.0的单线。在室温下测量其抗拉强度，然后放入老化箱，在150℃下保温100h，冷却后，在室温下测量其抗拉强度。抗拉强度试验结果如下：
2.4耐热铝合金导线性能耐热铝合金导线工作温度从70℃提高到150℃，载流量也相应提高了0.6倍，耐热铝合金导线的导线弧垂特别小，在线路净空不足的情况下，使用耐热铝合金导线可有效节约线路净空，降低线路建设投资。所以导线特别适用于电流涨落较大的区段。此外传输相同容量的电能，耐热导线的外径减小，铁塔架设费用相应减少，架线方便，可降低建设费用，具有良好的经济效益和社会效益。
下面为几种导线的参数比较：
2.5新型碳纤维芯软铝绞线（ACCC/TW）碳纤维有机复合材料加强芯软铝绞线ACCC/TW的导体材料为经热处理后的软铝绞线构成，导电率为63%IACS，具有良好的导电性能。
其承力元件为碳纤维有机复合材料加强芯，有很高的抗拉强度，能经受弯、扭各种考验，耐腐蚀，密度小，很小的热膨胀系数α≈1.6×10⁻⁶/℃，当碳纤维有机复合材料加强芯与软铝线绞制成绞线时，导电性能优良、电阻小、线路的能耗较小，且导线质量较轻，自阻尼能力强，耐振动、舞动性能好，拉力重量大。在载流状态下，线路中的导线弧垂小，能在倍容量即线路在N-1时的情况下使用。-20℃~200℃变化时，ACCC/TW的弛度最小，而且基本不变，呈现出最佳的弛度特性。
3耐热铝合金导线的应用
国内九十年代前的耐热导线全部依赖进口。自武汉电缆厂研制出58%IACS耐热导线后，部分取代了进口。现在新型的碳纤维芯软铝绞线应用较多。
1986年首先在安徽繁昌500kV变电站采用1440mm²耐热铝合金钢芯绞线作为母线，取得明显的技术效果和经济效益。2001年深圳市南山电厂、月亮湾电厂送出工程的两回路扩容改造，使用国产400/35耐热铝合金钢芯绞线代替原来的普通钢芯铝绞线LGJ400/35。在铁塔基本不变的前提下，不仅使载流量从原先的1296A/227MW提高到2026A/356MW，提高了45%（仅升温到110℃），而且为今后的扩容改造留了相当的余地。整个改造费用实际只用300万元，比不采用耐热导线预计费用1000万元减少700万元，经济效益显著。2002年，上海吴泾至杨思线路改造，首次采用特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司的耐热导线产品TACSR400/65，双回路30公里，使用至今运行状况良好。2008年，上海220kV金都站闵行电厂2285/2287线400mm²单导线更换为单根碳纤维复合芯导线ACCC-1020型，线路长度16.5km，运行良好。2008年，浙江省已投运4条220kV碳纤维耐热线路。宁波河慈、河溪工程采用ACCC-1020kcmil导线、嘉兴工程采用ACCC-816kcmil导线，投运以来运行良好。2011年，石家庄在充分考察调研其它省市耐热铝导线使用情况，对220kV西平一二线进行扩容改造，全线更换为ACCC-600/71耐热导线。避免了重复投资，提高了向平山供电输送容量，保障了可靠供电，促进了当地经济和社会的发展。
结语
随着国内经济和建设日新月异的发展，电力供应需求量日益增加。近年来，发电机装机容量在逐年递增，输电电压由高压向超高压、特高压增升。随着远距离大容量直流输电技术日趋成熟，形成了全国性的高压互联网，架空导线输送容量和质量的需求日益增高。
参考文献
[1]孟遂民.架空输电线路设计[M].北京：中国电力出版社，2010（5）：65.
[2]余虹云.耐热导线应用技术，中国电力出版社，2008年9月第一版，ISBN978-7-5083-7732-2.
作者介绍：
刘新（1984·11·05），性别：男；籍贯：辽宁省抚顺市新宾县；民族：满；学历：大学本科；职称：工程师；职务：设计员；研究方向：输电线路；单位：国网抚顺供电公司。
论文作者:刘新
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/21
标签：导线论文; 耐热论文; 铝合金论文; 线路论文; 抗拉强度论文; 碳纤维论文; 绞线论文; 《电力设备》2018年第4期论文;