環(huán)境友好型輸電線(xiàn)路用導(dǎo)線(xiàn)之二
——導(dǎo)線(xiàn)的應(yīng)用

黃豪士

(上海電纜研究所，上海 200093)

環(huán)境友好型輸電線(xiàn)路用導(dǎo)線(xiàn)之二
——導(dǎo)線(xiàn)的應(yīng)用

黃豪士

(上海電纜研究所，上海 200093)

敘述一種被稱(chēng)為“環(huán)境友好型輸電線(xiàn)路用導(dǎo)線(xiàn)”的導(dǎo)線(xiàn)，能滿(mǎn)足在惡劣環(huán)境條件下仍然使線(xiàn)路正常供電、安全運(yùn)行。這種導(dǎo)線(xiàn)是一種鋼芯SZ鋁型線(xiàn)同心絞的架空導(dǎo)線(xiàn)，具有更大的導(dǎo)體截面利用率，能降低風(fēng)載，良好的自阻尼性能和耐腐蝕、低覆冰、低電暈?zāi)芰Γ瑔尉€(xiàn)不易受損，結(jié)構(gòu)緊密牢靠。文中按導(dǎo)線(xiàn)的不同用途，詳實(shí)的舉例加以說(shuō)明。它將成為未來(lái)輸電線(xiàn)路使用中的一種重要線(xiàn)種。因論文篇幅較長(zhǎng)，故分為兩篇分別撰寫(xiě)，第一篇為導(dǎo)線(xiàn)特性，第二篇為導(dǎo)線(xiàn)的應(yīng)用。

環(huán)境友好型；輸電線(xiàn)路用導(dǎo)線(xiàn)；種類(lèi)；特性；使用范圍；應(yīng)用；配套金具；施工

0 引 言

鋼芯SZ型線(xiàn)同心絞架空導(dǎo)線(xiàn)的特性已在另一篇“環(huán)境友好型輸電線(xiàn)路用導(dǎo)線(xiàn)之一——導(dǎo)線(xiàn)特性”論文中論述(見(jiàn)《電線(xiàn)電纜》2010年第2期)，并提出了因其具有種種優(yōu)點(diǎn)，所以特別適合于特殊或惡劣的環(huán)境中使用，因此，也被稱(chēng)為“環(huán)境友好型輸電線(xiàn)路用導(dǎo)線(xiàn)”。

本文為第二部分，主要以舉列方式介紹該產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)的綜合性能的分析，并與同規(guī)格圓線(xiàn)同心絞架空導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行比較，供有關(guān)人員參考。

1 SZ型線(xiàn)同心絞架空導(dǎo)線(xiàn)與圓線(xiàn)同心絞架空導(dǎo)線(xiàn)在應(yīng)用時(shí)的綜合性能的分析和比較

1.1SZ型線(xiàn)同心絞導(dǎo)線(xiàn)具有較大的導(dǎo)體截面利用率(見(jiàn)表1、表2)

由于導(dǎo)線(xiàn)采用SZ型線(xiàn)同心絞的結(jié)構(gòu)代替圓線(xiàn)同心絞時(shí)，能獲得較大的導(dǎo)體截面利用率，也可以說(shuō)，在相同的直徑時(shí)，SZ型線(xiàn)同心絞能有更大的導(dǎo)體截面。由表1可知，SZ型線(xiàn)同心絞與同規(guī)格的圓線(xiàn)同心絞相比，同截面時(shí)，SZ型線(xiàn)絞直徑約小10.7%；同直徑時(shí)，SZ型線(xiàn)絞截面約增加25%。

如果把導(dǎo)線(xiàn)的一部分視為承力件看待，采用高強(qiáng)度鋁合金線(xiàn)代替鋁線(xiàn)，這時(shí)鋁、鋁合金SZ型線(xiàn)同心絞導(dǎo)線(xiàn)將獲得更為良好的綜合性能。

表1 圓線(xiàn)與SZ型線(xiàn)同心絞的導(dǎo)體截面利用率比較

表2 圓線(xiàn)與鋁、鋁合金SZ型線(xiàn)同心絞導(dǎo)線(xiàn)性能比較

注：導(dǎo)線(xiàn)載流量計(jì)算條件是風(fēng)速0.5 m/s、環(huán)境溫度40 ℃、日照強(qiáng)度1000 W/m3、表面吸收系數(shù)0.9、輻射系數(shù)0.9、工作溫度70～90 ℃，以下各表均相同。

以表2中截面400 mm2、直徑約26 mm的鋁絞線(xiàn)為例。這種同規(guī)格的鋁、鋁合金SZ型線(xiàn)絞導(dǎo)線(xiàn)，具有較好的導(dǎo)線(xiàn)性能、拉力單重比大等優(yōu)點(diǎn)，在線(xiàn)路中使用會(huì)有更好的效果。

1.2型線(xiàn)同心絞與常用的圓線(xiàn)同心絞的鋼芯鋁絞線(xiàn)架空導(dǎo)線(xiàn)的綜合性能比較(見(jiàn)表3)

1.3采用鋁包鋼芯SZ型線(xiàn)同心絞線(xiàn)代替常用的鋼芯鋁絞線(xiàn)的綜合性能比較(見(jiàn)表4)

表3 型線(xiàn)同心絞與圓線(xiàn)同心絞導(dǎo)線(xiàn)的綜合性能比較

① 圓線(xiàn)同心絞導(dǎo)線(xiàn)LGJ的參數(shù)，按GB1179—83標(biāo)準(zhǔn)，以下各表相同。

表4 鋁包鋼芯SZ型線(xiàn)同心絞線(xiàn)與相應(yīng)的鋼芯鋁絞線(xiàn)綜合性能比較

鋁包鋼芯SZ型線(xiàn)同心絞導(dǎo)線(xiàn)與其相應(yīng)的圓線(xiàn)同心絞相比，除直徑較小、結(jié)構(gòu)緊密外，具有直流電阻較小，運(yùn)行時(shí)節(jié)能，并有較大的載流量；SZ型線(xiàn)絞，自阻尼能力優(yōu)；抗化學(xué)、電化學(xué)、縫隙腐蝕等性能極好；全壽命周期成本最低等優(yōu)點(diǎn)，能用于田野、丘陵、山區(qū)、森林、城市等，特別是在沿海、海島上使用更顯示出它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它將是未來(lái)輸電線(xiàn)路中使用的重要線(xiàn)種。

1.4冰雪區(qū)應(yīng)用的SZ型鋁線(xiàn)同心絞的綜合性能(見(jiàn)表5)

表5 用于冰雪地區(qū)的鋼芯鋁合金絞線(xiàn)的綜合性能的比較

注：鋼芯的普通強(qiáng)度、高強(qiáng)度和特高強(qiáng)度鍍鋅鋼線(xiàn)，A級(jí)鍍鋅時(shí)，按IEC 61089—1991標(biāo)準(zhǔn)，寫(xiě)為：S1A,S2A，S3A，它相對(duì)于GB/T 1179—1999標(biāo)準(zhǔn)的G1A,G2A，G3A。

鋼芯SZ型鋁合金絞線(xiàn)替代鋼芯鋁絞線(xiàn)或鋼芯鋁合金絞線(xiàn)時(shí)，它的結(jié)構(gòu)緊密，使直徑較小；光滑的表面延緩了冰雪在導(dǎo)線(xiàn)表面凍結(jié)的時(shí)間，使表面覆冰較少，又易于溶化脫落；兼之強(qiáng)度較大，因此，有較大的抗覆冰過(guò)載能力，其次，當(dāng)冰雪脫落時(shí)，因?qū)Ь€(xiàn)自阻尼能力強(qiáng)，較難引起舞動(dòng)，保證了線(xiàn)路的安全運(yùn)行。

由于該產(chǎn)品提高導(dǎo)線(xiàn)的過(guò)載能力，降低導(dǎo)線(xiàn)表面的覆冰，在覆冰脫落時(shí)導(dǎo)線(xiàn)能自阻尼而不斷裂，所以它是抗覆冰用導(dǎo)線(xiàn)的一個(gè)重要選項(xiàng)。

1.5在臺(tái)風(fēng)地區(qū)用的鋼芯SZ型線(xiàn)鋁絞線(xiàn)綜合性能(見(jiàn)表6)

SZ型鋁絞線(xiàn)在型鋁和鋼芯間形成一個(gè)間隙，或又在鋁與鋁層間形成另一間隙，這種絞線(xiàn)便具有一個(gè)或二個(gè)間隙的導(dǎo)線(xiàn)，在臺(tái)風(fēng)地區(qū)具有優(yōu)良的抗振性能。

表6 具有一個(gè)或二個(gè)間隙的鋼芯SZ型鋁同心絞線(xiàn)的綜合性能比較

注：型線(xiàn)同心絞的型號(hào)中G表示導(dǎo)線(xiàn)中有一個(gè)間隙，2G表示有二個(gè)間隙。

導(dǎo)線(xiàn)中存在一個(gè)或二個(gè)間隙，便使導(dǎo)線(xiàn)被分成二或三個(gè)部分，相互之間是各自獨(dú)立的，其固有頻率各不相同。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)受風(fēng)激振動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)的各部分不會(huì)同時(shí)引起共振而相互碰撞，并吸收了風(fēng)激振動(dòng)的能量，良好的自阻尼性能，保證導(dǎo)線(xiàn)安全運(yùn)行。這種具有間隙的導(dǎo)線(xiàn)特別適合用于南方臺(tái)風(fēng)地區(qū)、北方大風(fēng)和沙塵暴地區(qū)等。

1.6用作大跨越導(dǎo)線(xiàn)的特高強(qiáng)度鋼芯SZ型高強(qiáng)度鋁合金絞線(xiàn)綜合性能(見(jiàn)表7)

作為大跨越導(dǎo)線(xiàn)，應(yīng)具有在輸送相同容量時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)的直徑較小；相當(dāng)大的拉力重量比；優(yōu)良的抗振能力，即自阻尼性能優(yōu)良；耐腐蝕，以及能降低或阻止導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生舞動(dòng)的性能。特高強(qiáng)度鋼芯、SZ型高強(qiáng)度鋁合金絞線(xiàn)就具有上述的各種需求的優(yōu)良特性，比現(xiàn)有的大跨越導(dǎo)線(xiàn)綜合性能優(yōu)，是未來(lái)大跨越導(dǎo)線(xiàn)的主要線(xiàn)種。

1.7SZ型線(xiàn)同心絞的擴(kuò)徑導(dǎo)線(xiàn)綜合性能(見(jiàn)表8)

用S型鋁單線(xiàn)制作的導(dǎo)線(xiàn)外層鋁導(dǎo)體，結(jié)構(gòu)緊密，各單線(xiàn)間相互嵌聯(lián)，十分牢靠且表面光滑，圓單線(xiàn)作為支撐件，使承力鋼線(xiàn)處于中心，在高原地區(qū)使用能降低電暈損耗。這種導(dǎo)線(xiàn)充分利用材料的性能和截面，沒(méi)有任何多余的材料。導(dǎo)體材料均為鋁，中心承力件為鋼芯，因此金具的聯(lián)接與一般導(dǎo)線(xiàn)相似，沒(méi)有特殊要求。緊密牢固的導(dǎo)線(xiàn)外層結(jié)構(gòu)，使導(dǎo)線(xiàn)施工能順利進(jìn)行。

2 結(jié)束語(yǔ)

(1) 迄今為止，在我國(guó)輸電線(xiàn)路用導(dǎo)線(xiàn)幾乎都是圓線(xiàn)同心絞的架空導(dǎo)線(xiàn)，近年來(lái)才有極少量的線(xiàn)路采用型線(xiàn)同心絞線(xiàn)作為導(dǎo)線(xiàn)被使用。如上所述，型線(xiàn)(特別是有SZ絞的型線(xiàn))具有十分良好的綜合性能，在惡劣的環(huán)境下使用效果更優(yōu)，被視為是一種“環(huán)境友好型輸電線(xiàn)路用導(dǎo)線(xiàn)”，應(yīng)給予充分重視，并給予推廣應(yīng)用。

表7 大跨越導(dǎo)線(xiàn)用特高強(qiáng)度鋼芯SZ型高強(qiáng)度鋁合金絞線(xiàn)綜合性能的比較

(2) 作為型線(xiàn)同心絞的架空導(dǎo)線(xiàn)，其鋁線(xiàn)的型斷面，可以是S、Z，也可以是T形或其它形狀。為什么本文著意推薦S、Z型線(xiàn)呢?從導(dǎo)線(xiàn)的橫截面可見(jiàn)，由于導(dǎo)線(xiàn)要求相鄰層間的單線(xiàn)絞線(xiàn)相反，因此當(dāng)一層為S形時(shí)，相鄰層就為Z形了，SZ型線(xiàn)結(jié)構(gòu)緊密，單線(xiàn)間相互緊扣在一起不會(huì)形成單線(xiàn)跳出;T形線(xiàn)雖然更易加工成形，導(dǎo)線(xiàn)也填充緊密，但絞合后的導(dǎo)線(xiàn)卻不十分服貼，常有產(chǎn)生翹角現(xiàn)象，特別是鋁合金型線(xiàn)更易產(chǎn)生此現(xiàn)象，單線(xiàn)斷裂時(shí)也會(huì)彈出。另外，SZ型線(xiàn)間的接觸面最大，這樣導(dǎo)線(xiàn)的自阻尼性能將表現(xiàn)最優(yōu)。

(3) 從制造的角度而言，為使型單線(xiàn)能獲得足夠的強(qiáng)度，最可靠地生產(chǎn)工藝流程仍是拉制。為保證型線(xiàn)的形狀和外觀質(zhì)量，應(yīng)有專(zhuān)門(mén)拉制型線(xiàn)的專(zhuān)用設(shè)備，目前已研制成這種專(zhuān)門(mén)設(shè)備，使用情況良好，特別是能保證SZ型線(xiàn)的質(zhì)量。對(duì)拉制T形線(xiàn)，工藝簡(jiǎn)單些，甚至采用滑動(dòng)式拉線(xiàn)機(jī)稍作改動(dòng)后，也能拉制。

(4) 型線(xiàn)同心絞架空導(dǎo)線(xiàn)由于有諸多的優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)的使用將會(huì)與日俱增，線(xiàn)路設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)予以考慮。設(shè)計(jì)時(shí)可以給出導(dǎo)線(xiàn)的截面積、額定抗拉力、直徑、直流電阻等重要參數(shù)即可，無(wú)需給出單線(xiàn)的具體形狀、公差等要求，因?yàn)槟壳靶途€(xiàn)生產(chǎn)既無(wú)統(tǒng)一的生產(chǎn)設(shè)備又沒(méi)有成熟的工藝流程，單憑計(jì)算難以獲得最佳的理想效果；其次，截止目前為止，IEC的型線(xiàn)同心絞架空導(dǎo)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，也允許采用T或SZ的結(jié)構(gòu)，也沒(méi)有詳細(xì)標(biāo)明單線(xiàn)的詳細(xì)形狀。

(5) SZ型線(xiàn)同心絞架空導(dǎo)線(xiàn)作為“環(huán)境友好型輸電線(xiàn)路用導(dǎo)線(xiàn)”的形狀出現(xiàn)，將在常規(guī)線(xiàn)路、在惡劣環(huán)境下的線(xiàn)路被使用。它改變了原來(lái)圓線(xiàn)同心絞的一些觀念，以它特有的形狀，提升了輸電線(xiàn)路用導(dǎo)線(xiàn)的水平，使導(dǎo)線(xiàn)全壽命使用周期更長(zhǎng)、更合理。正因?yàn)樾途€(xiàn)同心絞導(dǎo)線(xiàn)是一個(gè)全新的結(jié)構(gòu)，更需要我們共同努力去保護(hù)和推廣，并在實(shí)際工程的應(yīng)用中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，加以發(fā)揚(yáng)光大。

表8 鋼芯S型鋁和圓鋁線(xiàn)擴(kuò)徑導(dǎo)線(xiàn)綜合性能的比較

注：1.導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)為L(zhǎng)JG，采用GB1179—83的參數(shù)；JL/G2A,為GB/T1179—1999的參數(shù)。導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)為A1FK+S2A,為型線(xiàn)同心絞架空導(dǎo)線(xiàn)，經(jīng)計(jì)算得出的參數(shù)。

2.表中兩種絞線(xiàn)比較條件：(1)以300 mm2的鋁截面擴(kuò)徑至400 mm2鋁截面，鋼比均為13%條件下，計(jì)算其外徑，例如LGJ—300/40外徑為23.94 mm，擴(kuò)徑至LGJ—400/50，其外徑為27.63 mm；(2) 以630 mm2的鋁截面擴(kuò)徑為900 mm2鋁截面，鋼比均為7%時(shí)，前者外徑為33.60 mm,后者為39.9 mm。

通光集團(tuán)公司江蘇通光強(qiáng)能輸電線(xiàn)科技有限公司從2007年度起已積極研制型線(xiàn)同心絞架空導(dǎo)線(xiàn)，其產(chǎn)品已在國(guó)內(nèi)使用。

致謝：本文編寫(xiě)時(shí)獲得江蘇通光強(qiáng)能輸電線(xiàn)科技有限公司的陸國(guó)欽高級(jí)工程師提供的資料和幫助，在此一并致謝。

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Environmental-FriendlyConductorforTransmissionLines,PartII:Conductorapplications

HUANG Hao-shi

(Shanghai Electrical Cable Research Institute, Shanghai 200093, China)

In this paper, a so-called environmental-friendly conductor for transmission lines is presented, which ensures normal power transmission and safe operation even in severe environmental conditions. This is a concentric-lay-stranded SZ aluminium profile conductor steel reinforced. It has greater utilization ratio of conductor cross-sectional area and can reduce the wind load. Besides, this kind of conductor features excellent self-damping characteristics, corrosion resistance, small ice covering, low corona, difficulty to damage the strands and compact construction. In this paper, the conductors, which will become an important conductor category in the future transmission line, are presented in detail and by examples according to their applications. This long paper is divided in two parts. Part I describes conductor characteristics. Part II describes conductor applications.

Environmental-friendly; conductor for transmission line; category; characteristics; field of application; application; necessary fittings; construction work

TM244.2

A

1672-6901(2010)03-0005-07

2009-09-20

黃豪士(1938-)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師.

作者地址：上海市軍工路1000號(hào)[200093].