鋼芯鋁型線絞線與鋼芯鋁絞線的主要性能對比

2012-06-26 10:29:38江建華

電線電纜 2012年1期

江建華

(江蘇通光強能輸電線科技有限公司，江蘇海門226100)

0 引言

雖然近年來有一些新型導線問世和應用，國內外輸電系統中的相導線主要還是以圓線同心絞的鋼芯鋁絞線為主，鋼芯鋁絞線在國際上已有超過100年的應用歷史和成熟經驗。國內已形成了一整套從產品到工程設計、施工和運行維護的嚴密規范，最大截面達1 000 mm2，已應用于交流1 000 kV和直流±800 kV特高壓輸電線路。

在產品方面，有與IEC 61089:1991對應的國家標準GB/T 1179—2008《圓線同心絞架空導線》。該標準覆蓋了包括鋁絞線、鋁合金絞線、鋼芯鋁絞線、鋼芯鋁合金絞線、鋁合金芯鋁絞線、鋁包鋼芯鋁絞線、鋁包鋼芯鋁合金絞線、鋼絞線、鋁包鋼絞線等幾乎所有的架空輸電線路用各類架空絞線。其中，對JL系列鋼芯鋁絞線推薦了標稱截面積從16～1 250 mm2的37個規格號，對應于G1A～G3A鋼芯，派生出了185個規格。

2006年3月，我國首次發布了與IEC 62219:2002一致性程度為等同的國家標準GB/T 20141—2006《型線同心絞架空導線》，對由形狀為S、T成型單線制造的導線提出了典型結構型式，舉出了19個標稱截面積從100～1 092 mm2的JLX/GIA導線規格和特性的例子。

型線同心絞架空導線是對圓線同心絞架空導線的改進提高，以型單線代替圓單線絞制成架空導線，可提高導線的綜合性能。

本文將基于 S、Z鋁型線，根據 GB/T 1179—2008中JL/GlA系列鋼芯鋁絞線中的幾個常用規格，按GB/T 20141—2006設計了對應的 JLX/GlA鋼芯型鋁絞線系列，并作了對比分析。

1 鋼芯鋁絞線與鋼芯鋁型線絞線的結構

以三層導線為例，圖1是GB/T 1179—2008中JL/G1A鋼芯鋁絞線橫截面示意圖，其特征是鋼芯和鋁導體均為圓單線。圖2是GB/T 20141—2006中舉例的兩種JLX/G1A鋼芯型鋁絞線橫截面示意圖，其特征是鋼芯為圓單線、鋁導體是T型或S型線。

圖3是我公司根據GB/T 20141—2006，基于S、Z型線技術設計生產的兩層和三層的鋼芯型鋁絞線橫截面示意圖，其特征是鋼芯為圓單線、鋁導體是SZ或SZS型線。

圖1 鋼芯鋁絞線截面圖

圖2 鋼芯型鋁絞線截面示意圖

圖3 SZ型線鋼芯型鋁絞線橫截面示意圖

2 鋼芯鋁絞線與鋼芯鋁型線絞線的主要性能對比

2.1 截面積相同時JL/G1A和JLX/G1A幾種典型規格的主要性能

表1給出幾個典型規格的主要技術參數對比。從表1可知:兩種導線中的鋼、鋁和總截面積及鋼比均相同;由于鋁型線結構較緊湊，JLX/G1A的直徑比JL小;兩種導線的單位長度質量、額定拉斷力、直流電阻和載流量幾乎相同但略有差異。

這種差異主要是由于JL/G1A和JLX/G1A導線分別執行 GB/T 1179和 GB/T 20141標準，它們的絞入率和絞合增量有微小的差別，以及型線在設計時層數與根數選擇比較靈活。

表1 JL/GlA和JLX/G1A幾種典型規格的主要技術參數對比表

表1中的截面積總和是導線的有效總截面積，該截面積與根據導線直徑計算出來的圓面積之比可稱為導線的“截面利用率”，即:

式中，α為截面利用率(%);S為導線總截面積;D為導線標稱直徑。

兩根對比導線標稱直徑的變化比例可由下式表示:

式中，β為直徑變化比例(%);d1為JL導線的標稱直徑;d2為JLX導線標稱直徑。

對表1的典型規格作了直徑變化比例和截面利用率的對比列于表2。

根據表2和更多規格的大量計算結果表明:JLX和JL相比，在相等截面積下導線的直徑約減小9%左右;導線截面利用率可增加15%以上。

表2 JL/G1A和JLX/G1A幾種典型規格的直徑變化比例和截面利用率對比表

2.2 直徑相同時JL/G1A和JLX/G1A幾種典型規格的主要性能

按鋼比和導線直徑與JL相同為原則，設計了幾種JLX的典型規格，表3給出了主要技術參數對比。

表3 JL/G1A和JLX/G1A幾種典型規格的主要技術參數對比表

從表3可知:當兩種導線的鋼比和直徑相同時，JLX導線的總截面會增大;在總截面增大的同時，JLX導線的單位長度質量、額定拉斷力也增大;因總截面增大，JLX導線的直流電阻減小、載流量增大。

2.3 弧垂特性的比較

選擇JL/G1A-400/50、JLX/G1A-400/50和JLX/G1A-475/61為代表規格，以安全系數為2.5、按年平均(氣溫20℃，無風無冰)、大風(風速30 m/s，氣溫5℃，無冰)和覆冰(冰厚20 mm，氣溫－5℃，風速10 m/s)，分別計算了它們在600 m檔距(間隔50 m)范圍內的弧垂特性。其結果如圖4～圖6。

圖4 三種導線年平均條件下的弧垂特性

在年平均、大風和覆冰條件下從圖4～圖6可知:鋼芯鋁絞線和鋼芯型鋁絞線的弧垂特性是相似的;等截面的JLX/G1A-400/50的弧垂比JL/G1A-400/50略小，可以直接替換;等直徑的JLX/G1A-475/61的弧垂特性比JL/G1A-400/50好，因單位質量和抗拉力均大，需對桿塔等條件進行校驗。