鋁包鋼芯高導電率鋁絞線新型節能導線研制與應用

夏霏霏 田崇軍

摘 要：本文通過低成本62.5%IACS高導電率鋁線成分、連鑄連軋工藝研究，鋁包線生產工藝研究，研制一種鋁包鋼芯高導電率新型節能導線。該導線與同規格JL/G1A-630/45鋼芯鋁絞線對比每公里線路損耗相比降低約4.53%，應用于架空輸電線路中節能效果顯著。鋁包鋼芯高導電率鋁絞線的研發與應用，為進一步降低輸電線路電能損耗，提高電能利用效率，國家在電網建設中進行節能導線類產品的應用作出了巨大貢獻。

關鍵詞：鋁包鋼；高導電率；架空；節能

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：B

1 概述

隨著電網的建設、輸送容量的增加，在一定電壓條件下，輸送的容量越大，輸電的電流就越大。如何突破傳統導線面臨的線損大、線路建設資金大的窘困，降低龐大的電網建設資金，已成為我國電網建設亟待解決的問題。[2]為此我公司研制了弧垂特性好、節能型鋁包鋼芯高導電率鋁絞線，該導線在輸電線路中應用，能夠有效降低線路損耗，提高了遠距離輸送效率，降低電網工程投資成本和運行效率。

2 鋁包鋼芯高導電率鋁絞線的開發

鋁包鋼芯高導電率鋁絞線通過選用導電率62.5%IACS高導電率硬鋁線替代61%IACS硬鋁線，降低線路損耗4%～6%，提高線路輸送效率和輸送容量；同時，采用鋁包鋼芯代替傳統的普通鋼芯，使得導線具有優異的抗電化學腐蝕、耐霧蝕能力，延長導線壽命。

2.1 低成本62.5%IACS高導電率鋁線成分、連鑄連軋工藝研究

目前國內62.5%IACS的鋼芯高導電率鋁絞線已經被多條線路應用。本項目采用99.85%鋁錠為原材料生產62.5%IACS硬鋁導體，采用99.90%鋁錠為原材料生產63%IACS硬鋁導體，成本將降低800元/噸。

（1）高導電率鋁的成分研究。為了保證鋁合金導體的導電性能，我們首先選用AL99.85牌號的優質高純鋁錠來生產。通過一系列工藝手段確保鋁的高導電性能和高的力學性能。

（2）高強度高導電性鋁桿的生產工藝研究。在連鑄連軋過程中，較徹底的除氣處理，正確的控制熔煉和澆鑄工藝，得到的鋁桿抗張強度控制在110～120MPa，伸長率≥8%，20℃直流電阻率≤0.027250Ω·mm2/m。

在400～450℃高溫高壓下擠出得到Φ7.5的鋁桿，擠出的Φ7.5的鋁桿經過若干道模具冷拉拔得到鋁單線，導電率更高，不用提高鋁錠純度就能制得63%IACS的高導鋁絲，降低生產成本，是一種性價比高的節能導線。

2.2 鋁包鋼線生產工藝研究

該鋁包鋼絞線作為承載芯不僅具有更好的抗電化學腐蝕、耐霧蝕能力，而且能夠提高導線的導線性能。Φ2.81mm的LB1A在20℃下直流電阻率為0.08480Ω·mm2/m，抗拉強度不小于1420MPa；Φ2.81mm普通強度A級鍍鋅鋼線（G1A）在20℃下直流電阻率為0.19157Ω·mm2/m，抗拉強度不小于1310MPa。

（1）包覆桿的工藝控制。本文為了保證包覆桿的質量，鋼絲需預熱，鋼絲預熱溫度過低，增加擠壓難度；鋼絲預熱溫度過高，鋼絲強度降低容易被拉斷，也可能使鋼材產生組織轉變而無法保證產品力學性能。

（2）拉絲的工藝控制。為了保證鋁包鋼絲的強度和均勻性，工藝規定拉絲速度不超過12m/s。使用潤滑粉，既阻止了鋁包鋼線坯拉拔時鋁層向后移動，又能減小金屬與拉絲模模壁之間的摩擦，保證產品的表面質量。

（3）絞合的工藝控制。采用管式絞線機制得絞合的鋁包鋼芯，絞合時采用導輪式對絞線做預成型處理，這樣能夠使絞線絞合得服帖，切斷并敲打電纜的斷頭，絞線不會出現散股現象。

2.3 應用效果

鋁包鋼芯高導電率鋁絞線延長了絞線使用壽命，同時絞線質量有所減輕，高溫弧垂減小，過載能力有所增加。絞線的導電率提高，導電率提高約0.8%IACS，電阻下降1.2%以上。以雙回8分裂、輸送電流567A，損耗小時3200h，環境溫度15℃輸電線路為例，使用鋁包鋼芯高導電率鋁絞線與同規格鋼芯鋁絞線對比。

與JL/G1A-630/45鋼芯鋁絞線對比每公里線路損耗相比降低約4.53%。從經濟性上來看，以輸電線路300km，使用壽命為50年，上網電價為0.4元/kwh為例，與JL/G1A-630/45鋼芯鋁絞線相比，采用JL3/LB1A-630/45鋁包鋼芯高導電率鋁絞線可以降低線路損耗費用4.67×300×50=7.005億元，經濟效益十分可觀。

2.4 典型工程

國網工程山東東營黃河500kV輸變電工程500kV黃河變-油城變一般線路工程：東營緊鄰黃海和渤海，且為黃河入海口，鹽霧腐蝕非常嚴重，工業污染嚴重，AQI已經爆表，達到500。使用本項目導線減少線路損耗4.2%，大大提高導線的使用壽命，提高線路運行的安全性。

3 結論

架空輸電線路中應用本文研制的鋁包鋼芯高導電率鋁絞線能大大提高線路的輸送功率，減少線路走廊數；同時由于減小了導線的電阻，線路損耗也大大降低，導線表面的電場強度降低，電暈損失也相應減小；另外對于超高壓和特高壓，還能大大減小其無線電干擾和噪聲污染。鋁包鋼芯高導電率鋁絞線的研發與應用，為進一步降低輸電線路電能損耗，提高電能利用效率，國家在電網建設中進行節能導線類產品的應用可謂是作出了巨大貢獻。

參考文獻：

[1]葉鴻聲.中強度全鋁合金導線在輸電線路中的應用[J].2010，31（12）：14-19.

[2]徐靜，汪傳斌，馮硯廳.鋼芯高電導率（63%IACS）鋁絞線的開發及應用[J].光纖與電纜及其應用技術，2016（04）：17-21.