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摘要：架空输电线路增容导线是在架空输电线路上使用的特种型号的导线。其具有良好的耐热特性，较高的运行工作温度等优点，能输送更多的电能。采用增容导线是提高线路输电能力的有效措施，具有非常好的推广使用价值。本文对增容导线的种类、结构、特性和应用情况等进行了介绍和研究，并对增容导线今后的发展进行了评估。
关键词：架空输电线；增容导线；输送能力；耐热铝合金导线；钢芯软铝绞线；复合材料合成芯导线
前言
再过5-6年的时间，电力事业将会达到一个繁荣发展的时期，电能的需求将会不断的增长、新线路的输电容量也将会不断的增大，供电企业的飞速发展和架空线路的日益紧张状态将对线路现正在使用的导线有更高的要求，这将促使电力相关的科研人员进行研制新型的导线。目前我国架空输电线路所用的导线基本上还是传统的钢芯铝绞线，会使输电容量受到一定程度的限制。因此研制新型的增容导线将有非常大的经济意义。
一、增容导线概述
1、增容导线的含义
架空输电线路的增容导线是在架空输电线路上使用的特种类型的导线，是对在相同导线的导体截面情况下，比传统钢芯铝绞线能输送更多电能的若干种类导线的总称。增容导线与普通钢芯铝绞线相比，在其他外在条件都大致相同的情况下，其通过改变导线的结构或材料，可以大幅的提高导线的输送容量，其载流量可达普通钢芯铝绞线的1.6〜2倍左右甚至以上，因此将其称为增容导线。
2、增容导线的分类
增容导线包括耐热铝合金导线、钢芯软铝绞线、复合材料合成芯导线等几种类型。
2.1 耐热铝合金导线其中的代表类型是钢芯耐热铝合金绞线，它的机理是在铝中加如了锆、镁等金属元素成分，形成的铝合金材料大大提高了其再结晶温度，能够在较高的温度下使导线材料的机械强度不降低。
2.2 钢芯软铝绞线的铝线不是耐热材料，当处于张力作用下的导线其运行工作温度提高后，铝线股很快就会伸长，从而发生永久的变形，其机械荷载就会全部的转移到钢芯上，因此钢芯软铝绞线能在较高的温度下也能进行正常的工作。因此从另一种程度上来说钢芯软铝绞线也是一种耐热导线。
2.3 新型的复合材料合成的芯导线是用碳纤维等复合材料代替传统的钢芯铝绞线中的钢芯制成的，它是一种全新概念的架空输电线路用导线。
二、各种增容导线的特性
2.1 耐热铝合金导线
耐热铝合金导线中最常用的是钢芯耐热铝合金绞线，是在传统的钢芯铝绞线中用耐热铝合金线代替普通硬铝线，使其能在较高的温度下保持正常的工作机械强度，它的连续允许工作温度及短时允许工作温度分别为150℃及180℃，因此钢芯耐热铝合金绞线大大提高了输电能力。
在耐热铝合金导线中，特别要提到的是殷钢芯耐热铝合金绞线，目前主要有殷钢芯超耐热铝合金绞线和殷钢芯特耐热铝合金绞线，由于这种材料的线膨胀系数比普通钢芯的线膨胀系数低许多，其具有长度基本上不随温度变化的特点，所有被称为殷钢。当工作温度位于迁移点温度以上时，由于耐热铝合金线和殷钢芯的线膨胀系数的差异，导线的机械荷载全部转移到殷钢芯上，耐热铝合金线不再承受导线的张力；殷钢芯耐热铝合金绞线在较高的温度状态下工作时，其弛度的增加量很小，是一种低弛度导线。
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间隙型钢芯耐热铝合金绞线和间隙型钢芯超耐热铝合金绞线是耐热铝合金导线中结构较为特殊的品种。特强钢芯加上耐热铝合金线和超耐热铝合金线，与钢芯相邻的内层铝线为梯形截面，钢芯与内层铝合金线能各自独立移动，在间隙中填充有间隙润滑油，以便减少钢芯与内层铝合金线之间的摩擦。
2.2 钢芯软铝绞线
钢芯软铝绞线的主要特点是由钢芯全部承担导线的机械荷载，铝线股对导线的主要贡献是承载电流而不承担机械荷载，因此导线运行的工作温度不会由于铝线股的软化特性而受到限制。钢芯软铝绞线的运行工作温度完全由钢芯的软化特性所决定，而钢芯的再结晶温度较高，可以在较高的温度下保持相对正常的机械强度，钢芯软铝绞线的允许运行工作温度较普通钢芯铝绞线高出很多。
钢芯软铝绞线长时允许运行工作温度可达250℃而不降低其机械强度。在高温工作条件下，其弛度也没有明显的变化。同时，其具有较好的自阻尼特性，有利于降低微风振动。其铝线股采用具有较高导电率的软铝，电阻小，相应能降低输电线路上的线损。另外，钢芯软铝绞线还有较好的防腐性能和热稳定性。
2.3 碳纤维芯软铝绞线
碳纤维芯软铝绞线的芯线是由碳纤维为中心层和玻璃纤维包裹制成的单根芯棒，外层与邻外层铝线股为梯形截面。碳纤维芯软铝绞线导线的结构型式较为创新，不仅有利于提高直线管、耐张线夹与导线之间的压接强度；而且由于芯棒的外表面为绝缘体的玻璃纤维层，芯棒与铝股之间不存在接触电位差，这样就能够保护铝导体免受电腐蚀。另外，这种导线的外层由梯形截面形成的外表面远比传统的钢芯铝绞线表面光滑，提高了导线表面粗糙系数，有利于提高导线的电晕起始电压，能够减少电晕损失，降低电晕噪声和无线电干扰水平。另外该种导线还具有强度大、导电率高、线膨胀系数小、弛度小、载流量大和质量轻等优点。
三、各种增容导线与钢芯铝绞线的性能比较
在使用各种增容导线时，导线弛度随温度的变化情况是设计线路时被特别关注的要点之一。由于在相同的张力作用下，当导线温度位于迁移点温度以下时，导线的弛度由导线的综合线膨胀系数决定；当导线温度位于迁移点温度以上时，导线的弛度由导线芯线的线膨胀系数决定。在新型复合材料合成芯导线中，碳纤维芯软铝绞线的碳纤维和玻璃纤维混合芯是不导电的，而铝基陶瓷纤维芯铝绞线的铝基陶瓷纤维芯是导电的，其导电率约为20%-25%。因此，碳纤维芯软铝绞线具有更好的增容能力，能在相对较低的温度下满足增容的要求。
各种增容导线的特点虽然各不相同，但均能不同程度上提高载流量，提高线路输送能力。从增容导线的耐热机理来说，有的是单纯从材料上更新，如耐热铝合金导线的大部分、铝基陶瓷纤维芯铝绞线等；有的是从材料和结构的总体上更新，如碳纤维芯软铝绞线、间隙型钢芯耐热铝合金绞线和间隙型钢芯超耐热铝合金绞线等。从各种增容导线发展的历史来看，有相互借鉴、优势互补的作用。单纯从技术层面上来分析，相对而言，增容导线具有较多的优势，但目前价格因素乃是推广应用的主要障碍。
开发和应用导电率高、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电力科技工作者所追求的目标。今后增容导线的发展，仍将会依赖导线在材料和结构上的不断更新和发展；需要依靠现代材料科学的发展、新材料的诞生、制造技术和工艺的进步以及导线结构设计理念上的不断创新和突破。
结束语：
从节能、环保、降低成本、增加输电容量、提高电网安全运行等方面综合来看，在输电线路中推广应用新型增容导线具有重大的经济效益和社会效益。随着技术上的不断进步和完善，可以预见各种新型增容导线在输电线路会有良好的应用前景。
参考文献：
[1]尤传永。架空输电线路增容导线的比较研究[J]。《电力设备》，2006（10）：1-7
[2]汪传斌，徐静。几种新型增容导线的技术经济性能分析和应用比较 全国架空输电线路技术研讨会，2012
论文作者:董绍立,朱树芳
论文发表刊物:《基层建设》2016年1期
论文发表时间:2016/5/20
标签：导线论文; 耐热论文; 绞线论文; 铝合金论文; 温度论文; 碳纤维论文; 线膨胀论文; 《基层建设》2016年1期论文;