【铝方面精品文档】架空输电线路用钢芯软铝绞线的

1、 -上海电缆研究所-架空输电线路用钢芯软铝绞线的研究及其应用上海电缆研究所 季世泽二八年七月 -上海电缆研究所- 一、前言SATMB856ACSSConcentric-Lay-StrandedAluminumConductor,Coated-SteelSupportedASTMB857ACSS/TWShapeWireCompactConcentric-Lay-StrandedAluminumConductor,Coated-SteelSupported -上海电缆研究所- 一、前言设计理念发挥铝和钢的各自材料性能优势：铝-导电作用钢-承力作用是一种节能型导线是一种增容导线具有广泛应用的价值和前景 -上海电缆研究所-2 钢芯软铝绞线的性能特点软态型材铝线和钢线的材料和组合结构上的特点，决定了该导线具有以下性能特点：1节能型“资源节约型是国家电网提倡“两型三新之一。钢芯软铝绞线与普通钢芯铝绞线相比可以大大降低线路的损耗：导电率提高了3.3硬铝线-61IACS软铝线-63IACS与相同截面的普通导线相比，能减少线路损耗6%与同直径的普通导线相比拥有更大的载流截面-可到达29%铝线采用型线绞合

2、，结构紧凑，填充系数高 -上海电缆研究所-2 钢芯软铝绞线的性能特点2增容型最高长期运行温度： 普通导线-70 该导线-250 线种直径mm抗拉强度MPa加热时间hr残存抗拉强度 MPa90 100 110 120 软铝线3.2181.325081.381.281.481.350080.981.381.281.275081.381.481.381.2100081.381.381.381.5硬铝线3.41175.9250171.6169.4164.3165.2500169.6167.4164.6161.3750170.0168.4165.2160.11000167.3164.7163.8158.7镀锌钢线3.20144025014441447143914405001439144414381442750144014391444144010001438144014401439 -上海电缆研究所-2 钢芯软铝绞线的性能特点LGJ-400/50与ACSS/TW-400/50和ACSS/TW-490/65的载流量比较单位：A项项 目LGJ-400/50ACSS/TW-400/50（相同铝铝截面）A

3、CSS/TW-490/65（相同外径）运行温度 70600640675运行温度 80744761844运行温度 90855860978运行温度 1009459451093运行温度 120-10841283运行温度 150-12491509运行温度 180-13851699运行温度 200-14651813备注：环境温度为40 ；环境条件：国内常用计算条件。 -上海电缆研究所-3环境友好型 “环境友好型也是是国家电网提倡“两型三新之一2 钢芯软铝绞线的性能特点 -上海电缆研究所-4低弛度2 钢芯软铝绞线的性能特点不同类型导线弧垂温升比较曲线100200300400500600700800900100011000.020.040.060.080.0100.0120.0140.0160.0温度 弧垂 mm碳纤维导线LINNET间隙型导线JNRLH1S/EST-240/30软铝导线350/55（无预张力）软铝导线350/55（50RTS预张力15min）钢芯铝绞线300/40 -上海电缆研究所-2 钢芯软铝绞线的性能特点4低弛度 -上海电缆研究所-5提高抗冰雪能力2 钢芯软铝绞线的性能特点 -

4、上海电缆研究所-5提高抗冰雪能力2 钢芯软铝绞线的性能特点钢芯软铝绞线是紧凑型结构，钢丝采用EST特高强度，外表光洁，运行温度明显高于普通钢芯铝绞线，因此，具有明显的抗冰雪能力：EST特高强度钢丝的抗拉强度到达1770MPa以上，比普通强度高，能承载荷多于常规设计覆冰的要求钢芯软铝绞线采用的外层梯形铝线绞合，结构紧凑，铝股间的间隙小，外表光洁，下雪和冰雨时不易凝固在导线外表钢芯软铝线的通常设计运行温度在100150，比普通钢芯铝绞线的运行温度高40左右，自身具有足够的融冰能力 -上海电缆研究所-6自阻尼特性好2 钢芯软铝绞线的性能特点影响导线自阻尼特性因素：铝线和钢线的韧性、直径、导线绞制结构线股之间的接触面积和摩擦系数导线的松弛度-径向压力当导线温度到达软铝线的迁移点时，导线的机械载荷全部转移到钢芯，铝线股呈现一定的松弛，使钢芯软铝绞线的线股间具有比普通钢芯铝绞线较小的径向压力。因此，刚芯软铝绞线比普通钢芯铝绞线具有较好的自阻尼特性。 -上海电缆研究所-6自阻尼特性好2 钢芯软铝绞线的性能特点 -上海电缆研究所-7 耐腐蚀性能好 由于钢芯软铝绞线是采用紧凑型绞制，铝股层形成良好的密封

5、性能，与普通钢芯铝绞线相比，中心层的钢线更不容易受雨水或腐蚀气氛的污染，因此，该导线具有良好的防腐性能，导线的使用寿命更长。2 钢芯软铝绞线的性能特点 -上海电缆研究所-1钢芯软铝绞线的设计相同外径相同截面积 3 钢芯软铝绞线的制造研究工程要求确定铝截面确定钢截面确定刚丝直径及钢芯外径确定铝层数确定铝线根数确定导线参数铝钢比宽厚比 -上海电缆研究所-2原材料的控制铝 由于退火后的铝线，其导电率要到达63IACS，因此，铝锭的化学成分的控制是非常重要的，尤其是硅和铁含量的控制。在熔炼是，还要根据炉前分析的情况，进行必要的处理如硼化处理。钢 EST特高强度钢丝的抗拉强度到达1770MPa以上，1%伸长应力到达1550MPa以上，因此，该种特高强度级镀锌钢丝选择82B经连续轧制的盘元。盘元中采用添加微量合金，以细化晶粒提高强度 3 钢芯软铝绞线的制造研究 -上海电缆研究所-3EST特高强度镀锌钢线的研究制造高强度镀锌钢线的主要的工艺流程如下：适宜的盘元预处理酸洗、磷化、涂层拉拔镀锌轻拉绞制包装。预处理工艺技术：控制磷化层厚度及均匀性，并作好涂层处理.拉拔工艺：采用直线式拉丝机，大压缩率拉拔，

6、严格控制外表质量，保证扭转性能。关键点：冷却、拉丝模、润滑粉、拉拔速度。热镀锌工艺：探索研究特殊工艺技术，使温度、速度、覆盖层等各项工艺取得最正确配合，从而获得厚镀层及良好的锌层质量和外表质量。3 钢芯软铝绞线的制造研究 -上海电缆研究所-4梯形铝线拉制技术的研究模具的孔型设计。拉丝机的改造及研制。收放线排列整齐。3 钢芯软铝绞线的制造研究 -上海电缆研究所-3 钢芯软铝绞线的制造研究5铝线的退火技术研究退火时间退火前5分钟10分钟15分钟20分钟40分钟60分钟300抗拉强度MPa177/1059495伸长率 2/132426325抗拉强度MPa177114105/89/伸长率 21020/27/350抗拉强度MPa177959288868685伸长率 2252832323030375抗拉强度MPa177908385/伸长率 2282728/400抗拉强度MPa177/858686伸长率 2/292826 -上海电缆研究所-3 钢芯软铝绞线的制造研究5铝线的退火技术研究 向IEC提交的软铝线性能比较标准抗拉强度MPa导电 率 %IACS20时直流电阻 m/mm2美标ASTM B 60

7、96061.80.027899原IEC 60121：19609861.60.0280GB 3955-839861.60.0280建议修改后IEC 60121609562.50.027586 -上海电缆研究所-6梯形铝线绞制技术的研究防止铝线擦伤防翻身装置3 钢芯软铝绞线的制造研究 -上海电缆研究所-7试验技术的研究和性能分析3 钢芯软铝绞线的制造研究ACSS/TW-430/65导线 的主要技术参数项 目设 计参照GB/T1179结构（导线外径相同）型 号ACSS/TW-490/65LGJ-400/50导线 外径27.627.6导线层 数23（12+18+24）结构根数直径或截面Al 8/23.5+13/23.1St 7/3.40Al 543.07St 73.07计 算截面积（mm2）铝488.3400钢63.551.9总551.8451.9铝钢 比6.717.71外径（mm）27.68627.6计算重量（kgkm）1845.41510.3总拉断力（kN）（保证值 ）125.8103.6拉力重量比6.86.8外层绞 向右向右向 -上海电缆研究所-7试验技术的研究和性能分析3 钢芯软铝绞线

8、的制造研究ACSS/TW-430/65导线的结构图外层 Al 13根内层 Al 8根钢 芯 St 6+1根 -上海电缆研究所-7试验技术的研究和性能分析3 钢芯软铝绞线的制造研究1高温拉断力试验1.固定端2.牵引端3.被测试导线4.调压器5.大电流低压变压器6.电流互感器7.电流表8.连接电缆 -上海电缆研究所-7试验技术的研究和性能分析3 钢芯软铝绞线的制造研究试验结果：试样通电加热至150保温3h，在150下直接做拉力试验，试样的高温拉断力为：128.5kN，仍然满足导线保证值125.8kN的要求。1高温拉断力试验 -上海电缆研究所-7试验技术的研究和性能分析3 钢芯软铝绞线的制造研究2应力-应变及弹性模量试验结果：试样的最终弹性模量为：79.0 GPa； -上海电缆研究所-7试验技术的研究和性能分析3 钢芯软铝绞线的制造研究试验结果：该导线实测线膨胀系数为 17.610-6 1/3热膨胀系数 -上海电缆研究所-7试验技术的研究和性能分析3 钢芯软铝绞线的制造研究在25UTS初始张力下的弧垂温升曲线4弧垂-温升曲线和张力-温升曲线 -上海电缆研究所-7试验技术的研究和性能分析3 钢

9、芯软铝绞线的制造研究在25UTS初始张力下的张力温升曲线4弧垂-温升曲线和张力-温升曲线 -上海电缆研究所-3 钢芯软铝绞线的制造研究7试验技术的研究和性能分析在25UTS初始张力下的张力温升曲线5常温和高温的蠕变特性常温蠕变 20高温蠕变 15015% RTS下蠕变方程式10-1000=36.12T0.195/15% RTS下10年蠕变量332 mm/km/25% RTS下蠕变方程式10-1000=54.35T0.20710-1000=53.81T0.20925% RTS下10年蠕变量573 mm/km581 mm/km40% RTS下蠕变方程式10-1000=111.80T0.20910-1000=97.08T0.22640% RTS下10年蠕变量1206 mm/km1271 mm/km -上海电缆研究所-3 钢芯软铝绞线的制造研究7试验技术的研究和性能分析20下的蠕变曲线5常温和高温的蠕变特性 -上海电缆研究所-3 钢芯软铝绞线的制造研究7试验技术的研究和性能分析150下的蠕变曲线5常温和高温的蠕变特性 -上海电缆研究所-3 钢芯软铝绞线的制造研究7试验技术的研究和性能分析试验结

10、果：导线未见起灯笼现象，也未见明显松股，软铝线外表有轻微擦痕；过滑轮后铝单线抗拉强度均在60 MPa 95MPa范围内，铝线强度没有明显的提高。 该试验结果说明，由于导线外层为软铝线，在完过尼龙轮时，外表有轻微擦伤现象，说明在工程实际放线时，应选用挂胶的放线轮。导线的紧密性能确保放线过程不会松散或起灯笼；而且过滑轮后，软铝线的性能不会有明显的改变。6过滑轮试验 -上海电缆研究所-4 钢芯软铝线的应用研究三种导线导线 有关性能比较较LGJ-400/50LGJ-560/70ACSS/TW-400/50铝截面 （mm2）399.72560402.8外径 （mm）27.632.725.15外径增加 （%）-+18-9重量 （kg/km）1509.32103.41517.76重量增加 （%）-390.56综合拉断力 （N）122950172590103640强度变化 （%）-+40-16 -上海电缆研究所-5 结束语n充分发挥了铝和钢两种材料的性能优势n在新建线路或旧线路增容改造中，可起到节能或增容作用。n与其它增容导线比较：n纤维复合加强芯铝绞线n殷钢芯耐热铝合金绞线n间隙型导线 -上海电缆研

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