架空導線試驗的標準對比

夏 峰，崔戎艦，林 芳

（中國電力工程顧問集團中南電力設計院有限公司，湖北 武漢430071）

0 引言

輸電系統是電網的重要組成部分之一，其按結構形式可以分為架空輸電線路和電纜線路。架空輸電線路由線路桿塔、導線、絕緣子、線路金具、拉線、桿塔基礎、接地裝置等構成，其中重要元件架空導線的發展已經經歷了6代［1-5］。前三代分別是銅、鋁、鋼鋁絞線，目前均已發展成熟，且應用廣泛。1927年在瑞士開發的第四代鋁鎂硅合金架空導線和1974 年在美國和日本開發的第五代鋼芯耐熱鋁合金架空導線（HTLS）仍在應用中發展，第六代低損耗導線（ACCA）在波蘭開發，正在創新發展之中。第五代架空導線主要是為了增加載流量，耐熱性高，同時損耗也高，而第六代架空導線的出現就是為了降低輸電損耗，使得經濟效益最大化。

目前，中國是全世界使用架空導線最多的國家，為了規范架空導線的使用，國內外的各類標準均對導線的試驗標準進行了規定［6-11］。1991年之后，隨著材料的多樣化，標準不再滿足于對單一類型的架空導線進行標準化，而是針對用途相同或類似的進行分類。當架空導線的使用場所不同時，標準文件中測試的方法和要求也不相同，但要求逐年增加，逐年嚴格。新標準首先對架空導線材料的基本參數進行規定，再對成品進行測試標準的要求，最后是產品級別的規定和要求，且在標準的最后有關于理論計算的公式和相關理論推導［12-14］。

本文對典型材料架空導線的各類國際與國內標準進行了對比［15-24］，分析了國內外各類架空導線標準在導線試驗內容上的相同與區別之處，幫助加深相關從業人士對導線試驗標準的理解，便于輸電工程的設計與應用。

1 鍍鋅鋼線的試驗標準對比分析

1.1 各類標準的測試項目對比

將對鍍鋅鋼線的試驗有規定的標準進行對比，對比結果如表1所示。

表1 鍍鋅鋼線標準項目對比表Table 1 Standard items comparison of galvanized steel wire

從表1可以看出，關于鍍鋅鋼線，不同標準的試驗項目有很大區別?！禛B/T 3428-2012 架空絞線用鍍鋅鋼線》標準中所涉及的項目最多，其次國外標準中DIN-EN 標準中的項目相對較多。但是對于相同項目，不同標準的要求也有所不同，具體區別在1.2節中進行說明。

1.2 各類標準的測試項目內容區別

在接頭測試中，各標準要求基本一致，但是《DINEN 50189 架空導線鍍鋅鋼絲》標準中有更加具體的說明?！禔STM 475-03 鍍鋅鋼絞絲》對不同單體數量的絞線有不同的接頭標準要求，在3股絞線中，單個成品的鋼絲上不得有接頭；在7股絞線中，要求在任何150英尺（45.7 m）的完整鋼線上，不超過一個接頭。

在伸長率測試中，ASTM 標準中對試驗器材和方法有具體說明，實驗中有高強度、超高強度和極限強度的級別。GB/T 3428 與DIN-EN 50189DIN 則對5 種不同強度的鍍鋅鋼線材料做了規定，要求在250 mm的規范長度上測量值不小于給定值。

在鋼的延展性測試中，只有ASTM 對該試驗做了規定，要求鍍鋅鋼絞線以不超過15圈/min的速度緊密螺旋繞圓柱形纏繞兩圈時，不得斷裂，且用于公用設備的高強度、超高強度和極限強度級直徑應等于單絲直徑的3倍。

在鍍層附著性試驗中，4 種標準要求基本一致，GB/T 3428 與DIN-EN 50189 標準中有具體的實驗描述，規定了鋼絲的旋轉速度和直徑種類，在B498 標準中有具體的數值規定。

在導線直徑誤差測試中，對于不同直徑的導線，有不同的誤差范圍標準。整體比較，DIN-EN 50189 與GB/T 3428 的精度高于ASTM B498/B498M 精度，后者又高于ASTM 369 和ASTM 475 的精度，且DIN-EN 50189對不同材料的精度要求規定更加細致，而ASTM 475對不同股數的絞合線要求不一樣。

在導線表面測試中，標準要求基本一致。

在抗拉強度測試中，標準要求基本一致。

在鍍鋅的質量測試中，相對于GB/T 3428 及其它標準，DIN-EN 50189 則更加全面，考慮了材料種類和直徑種類的影響。

因此，可以得出以下結論：

1）GB/T 3428-2012標準非常全面，對鍍鋅鋼線的多種試驗項目進行了規定。

2）DIN-EN 50189：2000 的鍍鋅鋼絲導線試驗內容同樣全面，但比如扭矩實驗、伸長率試驗等試驗項目沒有具體的試驗步驟說明，可以參考其他標準。

2）GB/T 3428-2012 與DIN-EN 50189：2000 導線尺寸容許偏差要求十分嚴格，所給出的測試數值對照標準幾乎覆蓋了所有尺寸的導線和所有材料種類的導線。而在ASTM B498/B498M中還明確了測試次數的要求，要進行重復性試驗，且對材料要求更加嚴格。

4）在ASTMB 957 和ASTM 958 標準中，超高強度和極限高強度的鍍鋅（5%鋅鋁鎂合金）鋼芯導線，在相同直徑下，導線的拉伸試驗要求更加嚴格，其他試驗要求和普通鍍鋅鋼絲導線幾乎一致。

5）在ASTM標準中有關斷裂強度的試驗可以用拉力試驗代替，或者1%伸長率下的應力應變試驗（主要研究絞線物理強度的），能得到相同的效果。

2 鋁包鋼絞線的試驗標準對比分析

2.1 各類標準的測試項目對比

從表2可以看出，5種國內外關于鋁包鋼絞線的不同標準所規定的試驗項目有所區別，且試驗項目數量 總體少于鍍鋅鋼線。

表2 鋁包鋼絞線標準項目對比表Table 2 Standard items comparison of concentric-lay-stranded aluminum-clad steel conductors

2.2 各類標準的測試項目對比

在ASTM標準中對導線的長度、直徑、不同股數的鋁絞線有明確的規定，對試驗只有簡單的描述，在IEC標準中對每個試驗過程都有詳細的說明。通過對比單絲導線和絞合導線的試驗，絞合選用的導線需要滿足單絲導線的標準，而絞合之后的架空線路有些例行生產試驗沒有強制要求，B232-B232M 中說明此類試驗項目買賣雙方可以協商，在滿足買方要求的前提下實現基本功能。

在接頭測試中，各標準要求基本一致，ASTM B416有更加具體的說明，且對不同類型的絞線有著不同的要求，直徑種類拆分得更加細致。但YB/T 124對接頭測試暫無相關論述，提出應按GB/T 3048.2規定的方法從絞線上選取的單絲測量進行電阻率試驗。

在密度測試中，各標準均有要求，且相同溫度條件下，ASTM B232 比ASTM B549 對鋁材料密度的標準大，要求相對比較寬松。

在面積變化測試中，只有ASTM B549-04和ASTM B232-B 232M-01 以及YB/T 124 中有要求，且ASTM B549-04 要求更加具體，對不同直徑種類的導線要求更加細致。

在1%伸長率下的應力應變試驗中，IEC 61232 對試驗要求和過程有更加具體的說明，且對實驗細節的描述更加細致。

在導體額定強度測試中，ASTM B416 中表示的方式不同于前兩種，前兩種是用百分比表示，ASTM B416中是用LB（磅）表示，可以通過計算來相互轉化。

在電阻率測試中，ASTM B549 中有具體的數值說明，且描述得更加細致，相對來說ASTM B416 中覆蓋范圍較小。

因此，可以得出以下結論：

1）IEC 對試驗過程和要求說明非常具體，在ASTM中的參數對照表更加清晰，而且涉及范圍更廣，而YB/T 124對試驗部分的闡述則相對較少。

2）IEC標準中只涉及了5種不同種類的絞線的數值規定，相對來說范圍比較狹窄。

3）不同材料之間的標準對于拉力應力和伸長率的要求有差別。

對于薄板，考慮到Z方向的厚度遠小于板的平面方向，彈性模量的計算公式引用文獻[7]基于試驗的公式,對于泊松比忽略Z方向鋼筋的增強作用，ρ為豎向配筋率：

3 鍍覆鋼支撐的成型鋼絲壓縮同心鋪設鋁絞線試驗標準對比分析

3.1 各類標準的測試項目對比

從表3 可以看出，鋁絞線不同標準的鋁絞線試驗項目差別不大，但其試驗項目少于鍍鋅鋼線和鋁包鋼絞線。兩種標準的要求有所不同，具體區別在3.2節中進行說明。

表3 鍍覆鋼支撐的成型鋼絲壓縮同心鋪設鋁絞線標準項目對比表Table 3 Standard items comparison of shaped wire compact concentric-lay-stranded aluminum conductors,coated-steel/steelreinforced supported

3.2 各類標準的測試項目對比

在接頭測試中，ASTM B779-03 和ASTM B857-09要求基本一致。

在導體額定強度測試中，在層數和直徑等其他條件一致的情況下，ASTM B779-03中規定的每單位長度的質量要大于ASTM B857-09規定的。對額定強度的要求，ASTM B857-09 中的分類更加細致，但相同條件下ASTM B779-03中對強度要求更高。

在強度測試中，ASTM B779-03 和ASTM B857-09要求基本一致。

在單位長度質量測試中，ASTM B857-09 沒有ASTM B779覆蓋范圍廣。

在電阻率測試中，ASTM B857-09 說明的更加具體，但要求基本一致。

因此，可以得出以下結論：

1）ASTM B857 中機械和電氣部分試驗的要求說明更加具體，指出了需要采用的標準等，部分要求也比B779 嚴格，比如評分因素；但是在單位長度質量的要求這一項目中，ASTM B779覆蓋的范圍要廣一些。

2）兩種鋼芯支撐的鋁絞線在密度、層數等方面要求幾乎一致，只在某些方面有很小的區別。

4 結語

本文對鍍鋅鋼線、鋁包鋼絞線、鍍覆鋼支撐的成型鋼絲壓縮同心鋪設鋁絞線的標準進行了對比，涉及GB/T、YB/T國內標準以及ASTM、IEC、EN等國際標準，對各標準的試驗測試項目和內容規定進行了異同分析。

同種架空線的不同標準的試驗內容也有不同，有些標準規定更嚴格，比如DIN-EN 50189：2000，但EN 50189 標準有部分試驗沒有給出具體說明，在使用時可以參考其他標準進行選擇性補充。

不同架空線的標準規定項目差別很大，標準數量也有差別。鍍鋅鋼線的標準數目更多，且項目內容更加全面［25-30］，而鍍覆鋼支撐的成型鋼絲壓縮同心鋪設鋁絞線標準較少，目前尚無國內標準，且試驗測試項目數目也少。

國內外對于同種導線的試驗標準內容大致相同，但也存在差異之處，總體上各有優點，應廣泛參考有關架空導線的試驗標準。

［參考文獻］（References）

［1］ Knych Tadeusz. The development of conductive material technology for current and future needs of overhead power lines［J］.Wire Journal International，2015：54-67.

［2］ 李秀輝，燕紹九，洪起虎，等.石墨烯添加量對銅基復合材料性能的影響［J］.材料工程，2019，47（01）：11-17.LI Xiuhui，YAN Shaojiu，HONG Qihu，et al.Influence of graphene content on properties of Cu matrix composites［J］.Journal of Materials Engineering2019，47（01）：11-17.

［3］ 吳振江.鋁合金導體應用發展歷程及現狀［J］.有色金屬材料與工程，2018，39（04）：42-48.WU Zhenjiang.Development and situation of aluminum alloy conductor［J］.Nonferrous Meaterials and Engineering，2018，39（04）：42-48.

［4］ 黨朋，黃國飛，鄭秋.架空導線用復合材料芯IEC國際標準制定［J］.中國標準化，2019，（03）：149-155.DANG Peng，HUANG Guofei，ZHENG Qiu，et al.Study on the development of IEC international standard on composite cores for overhead conductors［J］. China Standardization，2019，（03）：149-155.

［5］ 張強，楊長龍，韓鈺，等.耐熱鋁合金導線綜述［J］.熱加工工藝，2018，47（22）：35-37.ZHANG Qiang，YANG Changlong，HAN Yu，et al.Summary of heat-resistant aluminum alloy conductors［J］.Hot Working Technology，2018，47（22）：35-37.

［6］ 季世澤.IEC架空輸電導線標準的發展趨勢［J］.電線電纜，2007，（03）：1-3，12.JI Shize. Tendency of the IEC standards on overhead transmission conductors［J］.Electric Wire & Cable，2007，（03）：1-3，12.

［7］ 張仁奇，張義釗.架空導線鋼絞線嵌鋁壓接接續工藝研究［J］.機電信息，2020，（24）：93-95.

［8］ 徐睿，秦凱，黨朋.架空導線性能計算方法標準發布及其促進作用［J］.中國標準化，2020，（S1）：149-152.

［9］ 毛慶傳.我國架空輸電線制造業現狀與發展［J］.電力技術，2009，（02）：13-19，27.

［10］ 田澤，葉建鋒，沈祎儂，等.某500 kV 輸電線路耐張線夾壓接缺陷分析［J］.湖北電力，2019，43（02）：15-20.TIAN Ze，YE Jianfeng，SHEN Yinong，et al.Analysis on defect of strain clamps pressure connection in a 500 kV transmission line［J］.Hubei Electric Power，2019，43（02）：15-20.

［11］ 劉士璋.鋁絞線鋼芯鋁絞線交直流電阻及載流量的計算［J］.電線電纜，1988，（06）：6-12.

［12］ 周超，趙士杰，智鵬，等.棒型碳纖維導線在張、彎載荷下股線受力分析［J］.湖北電力，2019，43（04）：24-33.ZHOU Chao，ZHAO Shijie，ZHI Peng，et al.Stress analysis of ACCC conductor under tension and bending loads［J］.Hubei Electric Power，2019，43（04）：24-33.

［13］ 王煦，王紅梅，秦凱.某輸電線路導線緊線過程中斷裂機理分析［J］.湖北電力，2019，43（04）：34-44.WANG Xu，WANG Hongmei，QIN Kai.Fracture mechanism analysis of a transmission line conductor during tightening process［J］.Hubei Electric Power，2019，43（04）：34-44.

［14］ 陳堃，宋宇，代維謙，等.高壓直流輸電技術發展及其工程應用［J］.湖北電力，2018，42（04）：1-6.CHEN Kun，SONG Yu，DAI Weiqian，et al.Development and engineering application of HVDC transmission technology［J］.Hubei Electric Power，2018，42（04）：1-6.

［15］ ASTM. Standard specification for concentric-lay-stranded aluminum-clad steel conductors：ASTM A 363-1998［S］.ASTM，1998.

［16］ ASTM. Standard specification for zinc-5% aluminummischmetal alloy-coated steel overhead ground wire strand：ASTM A 925-2003［S］.ASTM，2003.

［17］ ASTM. Standard specification for zinc-coated steel wire strand：ASTM A 475-2003［S］.ASTM，2003.

［18］ ASTM.Specification of galvanized steel core wire for ACSR：ASTM B498/B498M-2008［S］.ASTM，2008.

［19］ ASTM. Specification for concentric stranded aluminum conductor（ACSR/ AW）with aluminum clad steel core：ASTM B 549-2004［S］.ASTM，2004.

［20］ ASTM.Standard specification for concentric stranded coated steel cored aluminum wire：ASTM B232-B 232M-2001［S］.ASTM，2001.

［21］ ASTM. Concentric stranded aluminum clad steel strand：ASTM B 416-98（2002）［S］.ASTM，2002.

［22］ IEC.Aluminum clad steel wire for electrical engineering：IEC 61232-1993［S］.IEC，1993.

［23］ DIN-EN. Aluminium clad steel wire for electrical equipment：DIN EN 61232-2001［S］.DIN-EN，2001.

［24］ ASTM.Standard specification for steel reinforced wire like dense one core twisted aluminum conductor：ASTM B 779-2003（2009）［S］.ASTM，2009.

［25］ Releases report：galvanized steel wire market insights 2020［N/OL］. Wireless News，2020. https：//www. researchand markets.com/

［26］ 顧孫望，尤偉任，徐一峰，等.高強度鋁包鋼芯高導鋁絞線在架空輸電線路的應用［J］.電線電纜，2016，（04）：19-22.GU Sunwang，YOU Weiren，XU Yifeng，et al.Application of concentric-lay-stranded high conductivity aluminum conductors，high strength aluminum clad steel reinforced on overhead power transmission line［J］.Electric Wire&Cable，2016，（04）：19-22.

［27］ 葉鴻聲，毛慶傳，王彬.鋁包鋼芯高導電率鋁絞線在輸電線路中的應用［J］.電力建設，2014，35（08）：108-112.YE Hongsheng，MAO Qingchuan，WANG Bin.Application of high conductivity aluminum-clad steel reinforced conductors in transmission line ［J］. Electric Power Construction，2014，35（08）：108-112.

［28］ 賀明志，吳亞瓊，許睿.鋼芯鋁絞線檢測探討［J］.通訊世界，2013，（12）：22-22，23.

［29］ 萬建成，劉龍，劉臻.特高強鋼芯鋁合金絞線標準解讀［J］.智能電網，2015，3（05）：463-466.WAN Jiancheng，LIU Long，LIU Zhen.A reading of the standard of aluminum-alloy conductor ultra-high-strength steel reinforced［J］.Smart Grid，2015，3（05）：463-466.

［30］ NakamuraShun-ichi，SuzumuraKeita.Environmental factors affecting corrosion of galvanized steel wires［J］.Journal of Materials in Civil Engineering，2004，16（01）：1-7.