增容导线在架空输电线路上的应用与研究

增容导线在架空输电线路上的应用与研究

李鑫

（深圳供电局有限公司广东深圳518000）

摘要：当今社会，各式各样的电器设备走进我们的生活中，成为必不可少的生活工具，与此同时对于电力的需求也大幅增加，但传统的高压输电线路多年的运行线路老化，且不能适应更巨大的供电需求量，就必将对高压输电线路进行增容改造。同时,社会的不断发展和科学研究的进步,也促成了新型增容导线的研发和应用。本文通过对不同类型增容导线进行了分析比较，并对各种增容导线的结构特性和应用情况等进行了详细的介绍和研究,并对其发表了一些看法。

关键词：架空输电线路；增容导线；增容改造

1前言

现代社会生活中“电”已经是不可缺少的一个重要能源，城市人口的急剧增加用电量也十分巨大，保证供电量俨然十分重要，由于不再对输电能力进行限制，所以架空输电线路的输电能力的研究就变成了一个十分重要的问题。而承担输电载体的导线就需要有更强的性能来满足供电的需要.所以研究应用增容导线的工作需要加快进行，并且在实际供电网络中有所成效。

2关于增容导线的概述

增容导线是对于相同截面传统钢芯铝合金导线能输送更多电能的导线的统称，包括：耐热铝合金导线、钢芯软铝绞线、材料合成芯导线在内的导线种类。在电力工业发展中传统钢芯铝合金导线一直是输电线路输送电能的主要载体，占据统治地位的历史已有一个多世纪。随着对电力需求的增长和材料科学技术的不断进步，于是各种增容导线出现在我们的面前。我们可以根据增容导线特殊性质分成节能型导线和增容型导线。其中，节能性导线导电效率较高,即使载流和温度不断升高，它的运行也十分稳定且安全性较高；增容型导线则不会因为自身温度过高而影响材料的拉断力等,性能也较稳定。

3增容导线在输电线路的实际应用

3.1耐热铝合金导线的实际应用特性

我们知道耐热金属的耐热性能可以根据在铝合金材料中添加其他金属元素来实现。在实际应用中，耐热铝合金导线中就有钢芯耐热铝合金绞线的案例，它的材料结晶温度很高，在高温下机械强度依然能保持不变而且同传统钢芯导线相比其耐热性能也有很大提升，在长距离的电力传输中也表现十分稳定。这就在于科研人员在铝合金材料中添加了一些微量元素金属锆，使其性能得到很大提升。在世界许多国家，在近10年间都把钢芯软铝绞线都有广泛应用并且作为提升输电线路输送能力的保证。在高压输电过程中由于输电距离等因素都会产生一定的电能损失，成本也在增加。并且我国的电力供需资源分配不均，在西北、西南方向上丰富的电力资源需要大跨度的输送到东南沿海地区，这样长距离的输送成本就非常之高，经过长时间的探索和实践研究发现，耐热铝合金运行温度稳定，输电效率高，运输间电能损失少。所以说这种增容导线是目前较为符合我国实际情况能产生直接效益的导线。值得注意的是，一旦采用耐热铝合金导线，那么线路中的弧垂就要增大,就必须通过改造杆塔的方法进行处理完善。

3.2钢芯软铝绞线应用特性

20世纪70年代，美国和加拿大开发出了钢芯软铝绞线，钢芯软铝绞线的主要特点是软铝比硬铝导电率高2%且由钢芯全部承担导线的机械荷载，其梯形铝截面。在直径相同的情况下，具有更大的铝截面积，可以提高载流量，但由于用的是软铝，所以放线过程容易使铝线损伤。

3.3材料合成芯导线的研究应用

3.3.1碳纤维复合芯铝绞线的研究应用

在西方国家的支持下，在20世纪90年代科学家成功研究出了一种全新复合材料合成芯导线碳纤维复合芯铝绞线，它融合了钢芯铝绞线ACSR/TW的结构特点成为目前世界上较先进的架空导线。

碳纤维复合芯导线结构和特点。传统的铜芯铝导线和碳纤维复合芯铝绞线ACCC的芯棒对比可以发现碳纤维复合芯铝绞线（ACCC）的芯棒更轻，但值得注意的是碳钎维芯棒的制造价格远远高于铜芯铝导线芯棒。碳钎维复合芯导线作为一款创新性导线在结构设计上，铝绞线由于外部铝和内部碳钎维棒会产生电位差极易发生电化腐蚀的现象。于是在结构上大胆创新在外侧的铝绞线设计成梯形截面来包裹内侧芯线不仅直接增加了直线接续管和导线的压强，导线的粗糙度也得到提升并影响到了电晕初始电压从而减少电晕损失，对于传统的钢芯存在的大量电磁损耗和热效应等问题碳纤维复合芯导线已经成功解决了，各项性能也提升很多，减少了许多不必要的电能消耗。还具有安全可靠,以及现场施工方便等特点。即：碳纤维复合芯导线的芯线是由碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的单根芯棒，外层与邻外层铝线股为梯形截面，其有强度大、导电率高、线膨胀系数小、弛度小、载流量大和质量轻等优点。但需专门的线夹，且价格较贵。

3.3.2铝基陶瓷纤维复合芯铝绞线（ACCR）及应用

铝基陶瓷纤维芯铝绞线（ACCR）是由美国公司于2001年开发出的新型复合材料合成芯导线。铝基陶瓷纤维芯铝绞线（ACCR）已经在若干不同电压等级的输电线路上试运行或实际应用。如,2002年在Hawaiidd的46kV线路等。铝基陶瓷纤维复合芯铝绞线导线的结构同碳纤维复合芯导线结构大体相同。铝基陶瓷纤维复合芯铝绞线导线的外侧结构构成含有锆金属,内部结构上是由众多细密性高的陶瓷纤维组成,并且这些陶瓷纤维排列整齐。同碳纤维复合芯导线ACCC导线进行比较可以发现,铝基陶瓷纤维芯铝绞线（ACCR）导线是内外都能够进行导电的导线的机械性也内外一起承担，这样的设计也使得机械性也是共同承担。不仅如此铝基陶瓷纤维芯铝绞线（ACCR）的热膨胀系数变小并增加了电流之间传导效率还有较高的抗腐蚀性等。相对于传统铜芯铝绞线其质量也小了很多，由于它硬铝材质，使得其强硬度高，利于专业施工的开展。

铝基陶瓷纤维复合芯铝导线架空线路上的实际应用。在增容升级改造之前的高压输电线路过程中，相对于铜芯铝绞线铝基陶瓷纤维芯铝绞线（ACCR）的载流量几乎是是铜芯铝绞线的俩倍，传输率特别高。在替换旧的输电线路时还可以继续适应旧的杆塔不仅节省了大量材料成本而且应用施工也更加方便。

4对增容导线在架空输电线路上的应用看法

4.1造价

增容导线和传统的架空输电线路导线相比无论是性能上还是载流量都是有很大的提升，进一步提升了供电线路的运输能力。从增容的耐热机理来说，耐热铝合金导线和铝基陶瓷纤维芯铝绞线等是单单在组成材料上进行改变。而钢芯软铝绞线增容导线则是在材料和整体结构等各项方面进行更新改变。从增容导线历史发展来看，受各国之间传统等因素影响作用,是存在着相互借鉴、整合优势的关系。从如今各项导线的技术性能来看碳纤维复合芯导线（ACCC）是拥有很多的优势性能,但是其价格的昂贵却是成为其应用的主要难题。

4.2工艺

各国电力工作需要的架空输电线路导线无疑是导电效率更高更优质的导线。然而，增容导线的发展绝大部分都是依靠导线自身材料和结构的更新升级，也就是说需要如今当代科学技术层面上的发展，来开发的各种新材料的研究以及在制造工艺上的探索进步,各种工艺新理念和经验的增加,科研工作的创新和突破。

4.3安全环保

从安全、环境保护、输电效率等综合方面来看，在现有输电线路中大规模使用碳纤维复合芯导线（ACCC）是具有前瞻性的，能给社会带来巨大的经济效应，并且跟随技术层面上的进步与发展新新型导线在未来将全面应用,前景广阔。

5结束语

随着我国经济的继续腾飞，高压输电网输送容量不足将面临更大挑战。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。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.增容导线在架空输电线路上的应用研究[J].电力设备,2006,7(10):1-7.

[2]惠胜达,张濮.架空输电线路特强钢芯软铝绞线在实际工程中的应用研究[J].河南科技,2013(9):38-39.