应力转移型特强钢芯软铝型线绞线--2012年新版

1 向各位领导和专家学习致敬 二O一二年一月 江苏通光强能输电线科技有限公司 2 江苏通光电子线缆股份有限公司 江苏通光电子线缆有限公司 特种高温线缆 江苏通光强能输电线科技有限公司 江苏通光光缆有限公司 节能导线 特种导线 常规导线 OPGW OPPC ADSS 3 应力转移型特强钢芯软铝导线系列 通光强能公司自主知识产权 资源节约型输电线路用导线 4 中国的第一根节能型导线在这里诞生 5 主要生产设备 连铸连轧机组 6 主要生产设备 连铸连轧机组 7 主要生产设备 连铸连轧机组 8 铝线大拉机 主要生产设备 9 主要生产设备 型线拉丝机 10 主要生产设备 热处理炉 11 主要生产设备 绞线机 12 主要生产设备 绞线机 13 主要检验设备 化学分析试验 14 主要检验设备 化学分析试验 15 主要检验设备 电学性能检验 16 主要检验设备 力学性能试验 17 应力转移型特强钢芯软铝系列导线 我国自主研发填补国内空白 未来输电线路用的优良线种 自主知识产权世界先进水平 18 我国每年生产近200万吨导线 全世界一半以上的导线在中国生产 导线是输电线路最重要的器件 随着我国经济的高速发展 要求需要输送更多的电能 以满足经济建设的需求 概况 19 增加输送电能的方法 1 新建输电线路增加新的输电线路就能输送更多的电能 但新建输电线路需要新增加用地和投资 在输电线路用地十分紧缺的今天 该方法一般只能在十分必要的线路才进行 2 在原来线路的基础上 改造杆塔 架设新导线在老线路上增加导线的截面积可增大输送电能 但需要改造铁塔以提高塔头的高度和强度 甚至更换铁塔 虽然可以增加线路的输送容量和利用原有线路路径 即不增加用地 但仍需较大的投资 一般须经严格计算后 在其他方法难以解决时才使用 3 保持原有线路状态 只更换原有导线 采用新型导线不改变原输电线路路径 也几乎不必改造增强铁塔 只需要更换新型导线 这种新型导线与原线路所使用的导线有着相同或十分相近的力学性能 在更换新的导线后 线路就能输送更多的电能 达到线路扩容的目的 无疑 这是最具吸引力的 20 导线最重需要要解决的问题 1 最经济方法 包括节能 输送足够的容量 2 控制导线的弧垂 减少建设费用 对老线路可利用原有杆塔 3 施工 维护最方便 线路最安全 4 使用寿命长 全周期使用费用最低 21 增加线路输送容量的导线 增大导体的截面积 铝合金芯铝导线 大截面导线 压缩型导线 S Z T型线同心绞导线 光体 提高导线运行温度 用耐热铝合金作导体的导线 用软铝作导体的导线 22 增加导体的截面积增加线路输送容量的导线 大截面导线 如900mm2 1000mm2的导线 用于超高压 特高压输电线路 导线截面大 能输送更大的电流容量 目前 我国因铝的质量较优 导电率可达61 5 IACS 现在只在新建线路中应用 23 型线同心绞架空导线的优点 采用SZ或T型线制成型线同心绞架空导线 它提高了导线截面的填充系数 即提高了导线的截面利用率 相同的直径 型线同心绞比圆线同心绞的导线截面更大 可输送更多的电能 24 采用高强度铝合金线代替作导线的承力件 增加了导线的导电截面积而增容 这种结构的导线 早已在应用 而GB T1179 1999圆线同心绞架空导线的标准中已有详细规定 这种导线的热膨胀系数大 只能在新建线路中应用而不适合于改建线路使用 铝合金芯铝绞线的优点 25 增加线路输送容量的方法与使用的导线 提高导线运行温度增加线路输送容量 耐热铝合金导体的导线 软型铝导体的导线 特高强度钢芯耐热铝合金导线 特高强度钢芯软 型 铝导线 高强度殷钢 铝包殷钢 芯耐热铝合金导线 特高强度钢芯耐热铝合金的间隙型导线 合成纤维芯 碳纤维芯 铝基陶瓷纤维芯软型铝导线 应力转移型特高强度钢芯软铝型线绞线 无隙与间隙 提高导体的导电率 降低导线的弧垂量 提高输送容量的方法和导线 26 现有技术 特高强度钢芯耐热铝合金导线 TACSR 镀锌钢线或铝包钢线 导电率为 58 60 IACS的耐热铝合金线 能在高温下运行 如至150 增加线路输送容量 线路安全 高温弧垂特性差 无法满足老旧线路改造时使用 可以用于新建线路增容用 但线路设计时应考虑其弧垂特性 线路运行时 比常规导线能耗大 不节能反而增大能耗 27 现有技术 殷钢芯耐热铝合金绞线 殷钢线或铝包殷钢线 导电率为 58 60 IACS的耐热铝合金线 结构与常规导线相同 安装施工基本一致 易实现 在高温下 如至150 运行时有较好的弧垂特性 特别在拐点后 弧垂增量较小 但在拐点前 综合热膨胀系数仍较大 导电性能较差 所以运行时能耗偏大 不节能 殷钢含36 42 的Ni镍 价格高昂 导线性价比差 可用于老旧线路改造 不适合于新建线路使用 28 现有技术 间隙型钢芯耐热铝合金绞线 GTACSR 特强镀锌钢线 梯型的耐热铝合或超强耐热铝合金线 润滑油脂 圆型耐热铝合金或超强耐热铝合金线 导电率为 58 60 IACS 当架线完毕后 导线具有良好的热膨胀系数 弧垂特性优 能在高温下 如至150 运行 可利用原有杆塔 线路具有输送增加100 容量的性能 导线由铝和钢组合而成 具有间隙 使用寿命长 导电性能较差 运行时能耗偏大 不节能 施工架设困难 很麻烦 且影响最终质量 目前价格高 性价比差 29 现有技术 钢芯软铝绞线系列 ACSS ACSS TW 镀锌钢芯 软铝梯型线 软铝圆线 利用材料和结构特点 把导线使用温度提高到250 而不明显降低抗拉强度 软铝导体的导电率为63 IACS 线损可减少约3 具有节能功效 可以在高温下 如至150 运行 能增加线路输送容量 可用于新建输电线路 因导体导电率较高 运行时减少能耗 节能 但线路设计时应考虑其弧垂特性 适当增加杆塔高度 因高温弧垂特性差 难以满足老旧线路改造时使用 在高温下弧垂增大 需升高加固杆塔 通常适用于新建线路 不适用于老线路改造 30 现有技术 碳纤维芯软铝绞线 ACCC 碳纤维芯 梯型软铝线导电率63 IACS 金具配套和施工有一定难度 重量轻 强度大 弧垂小 线损小 软铝导体的导电率为63 IACS 线损可减少约3 具有节能功能 价格高昂导致性价比较差 31 软型铝导体系列导线的优缺点与使用范围 碳纤维芯软型铝导线 铝基陶瓷纤维芯软型铝导线 的优缺点与使用范围导体导电率高 线路运行时能耗较少 节能 可在高温下 如至150 运行 能增加线路输送容量 碳纤维芯重量轻 强度高 导线拉重比高 弧垂特性优 导线价格十分昂贵 性价比差 配套金具复杂 价格高 施工难度大 因为碳纤维芯的外层为有机材料 寿命至今无法确定 可用于老旧线路改造 但不适合于新建线路使用 32 铝基陶瓷纤维芯具有一定的导电性能 热膨胀系数远大于碳纤维芯 导电率低 在增容的同时却无法弥补地损失了能源 金具配套和施工的困难 价格十分高昂 铝基陶瓷纤维芯导线的综合性能均比碳纤维芯导线差 因此使用者极少 现有技术 铝基陶瓷纤维芯绞线 ACCR 铝基陶瓷纤维芯 铝锆耐热铝合金线导电率60 IACS 33 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的截面形状图 扩容 间隙型 应力转移型特强钢芯软铝型型绞线 节能型增容导线 应力转移间隙型特强钢芯软铝型线绞线 节能型扩容导线 增容 无间隙 导线结构 34 应力转移型增扩容导线的分别在于型铝线与钢芯之间是否存在间隙 没有间隙的增容导线最易施工 有间隙的自阻尼性能略优 二者都具有相同的应力转移量 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线 35 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的主要特点 1 节能 软铝型线的导电率62 5 63 IACS或以上 比61 IACS高 输电时减少能耗 达到输电时具有节能的效果 主要特点 36 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的主要特点 2 导线被架设受力时 把铝导体应承担的力 部分或全部转移给钢芯 其结果 导线的迁移点温度向较低温度移动 甚至达到60 50 40 或更低迁移点前线膨胀系数也减小 迁移点是可控制 当高于迁移点温度时 热膨胀系数为11 5 10 6 弧垂增量较少 即可增容50 100 时 弧垂仍满足要求 主要特点 37 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的主要特点 3 软铝型线导体 仍采用230 1h加热后强度残存率评定 其残存率 95 它比耐热铝合金的强度残存率 90 更为优良 主要特点 38 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线在使用时的六大优点 输电时节能 因铝导体导电率较高的缘故 老线路改造建设时节材 在无需改造线路和杆塔的情况下 可增容50 以上 甚至能达到增容80 100 节约线路改造时的材料和其它相关费用 六大优点 39 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线在使用时的六大优点 新建线路时节约土地 如需建设2条线路时 可简化成1条线路 节约1条线路 节约投资 或建设时便蕴藏着输送更大容量的可能 六大优点 40 架设施工时 十分简便 虽然导线在制造时其铝部已经使全部或大部分的应力已经转移至钢芯 只要在导线的端部给予简单的夹持 钢芯与铝线间便不会移动 保持着力学分布状态 其后的架设施工过程与钢芯铝绞线相近 远比间隙型导线施工简单得多 六大优点 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线在使用时的六大优点 41 长寿命 SZ形状的软铝 结构十分紧凑 更耐振 自阻尼性能更优 紧密的型线 减缓了导线的腐蚀速度 大大延长了导线的使用寿命 全周期寿命更长 六大优点 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线在使用时的六大优点 42 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线在使用时的六大优点 优良的性价比 导线是采用性能最稳定 最可靠的钢芯和铝型线 其价格远比殷钢芯 碳纤维 铝基陶瓷纤维便宜得多 若以输送容量计 它的价格几乎和钢芯铝绞线相当或更便宜 线路还省去杆塔 基础 金具投资 其性价比最优 六大优点 43 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的总拉断力 1 总拉断力导线的总拉断力 在运行时由于温度升高以后 其运行都处在应力迁移点温度以上 所以导线的力都由钢芯承担 这时导线的安全系数仍保证在2 5以上 保证线路运行安全 性能分析1 44 2 钢芯铝绞线与应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的载流量比较 注1 A B 表示载流量 百分比 以70 载流量为100 性能分析2 45 与钢芯铝绞线相比 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的载流量 与钢芯铝绞线等截面 应力转移型导线载流量 100 增容至150 弧垂允许 120 增容至180 弧垂允许 140 增容至200 需校对弧垂 与钢芯铝绞线等直径 应力转移型导线载流量 100 增容至180 弧垂允许 120 增容至200 以上弧垂允许 性能分析2 46 3 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的弧垂特性 导线的弧垂特性主要取决于导线的热膨胀系数 应力转移型导线的热膨胀系数在绞线的迁移点前后有两个数值 迁移点前是绞线综合数值 一般较大 迁移点后只计算承力件数值 一般较小 改变绞线的应力转移值 也即改变迁移点温度 因而可控制和改善导线的弧垂量 性能分析3 47 导线弧垂特性比较图 ACSR钢芯铝绞线 15级转移迁移点60 20级转移迁移点50 25级转移迁移点20 室温 导体温度 ZTACIR殷钢芯耐热铝合金绞线 48 性能分析4 4 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的施工性能 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的配套金具与附属品 49 架设与施工采用张力放线施工法 应力转移型导线 增容型 在每盘导线的首尾两端都采用夹子夹住 避免钢芯与铝层间的错动 由于钢芯与铝线之间有足够的摩擦力 因此导线端部只用夹子夹住即可 架设施工 4 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的施工性能 50 配套金具选型耐张线夹 中间接续管的施工 安装在端部或导线切开处夹住的情况下与常规的钢芯铝绞线的施工相同 悬垂线夹采用预绞丝式以保护导线 耐热橡胶衬垫结构 为对软铝导线进行保护 防震锤建议采用预绞丝式防震锤或带护线条保护的防震锤 架设施工 4 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的施工性能 51 5 导线的全周期寿命 影响导线寿命的因素和线路运行安全可靠性 导线失效的原因 振动与舞动 1 振动 舞动引起导线断股 断线 2 腐蚀破坏 注 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线由SZ型线绞制而成 具有以下特点 1 具有良好的自阻尼特性 不易产生断线断股现象 2 紧密的结构更耐腐蚀 性能分析5 52 5 2运行能耗和对环境的影响 因采用导电率高的软铝 运行时减少能耗而节能 光滑的外表面减少电晕损耗及对无线电干扰影响 对环境更有利 性能分析5 53 5 3导线的全周期成本 LCC LCC由下列4部分组成 一次性投资成本IC 运行成本OC 故障引起的中断供电损失成本FC 设备报废成本DC LCC IC OC FC DC应力转移型导线全周期寿命成本最低 最经济 性能分析5 54 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线有别于一般的特高强度钢芯软型铝导线 虽然同为特高强钢芯软铝型线绞线 具有相同的导电性能 均可用于新建线路而节能 但一般所指的高强钢芯软铝型线绞线的热膨胀系数是由材料性质所决定的 迁移点温度较高 不适合于老旧线路改造 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的迁移点是可控的 能使迁移点提前出现 并降低了导线的综合热膨胀系数 能更好地发挥应力转移型导线的低弧垂性能 因此很适合于用作老旧线路的改造 1 应力转移型特强钢芯铝软型线绞线与特高强度钢芯软型铝导线的区分 与其它增容导线的区别1 55 间隙型导线常采用耐热铝合金作为导体 因导电率较低而不节能 且施工麻烦 需用人工方法抽动钢芯使钢芯受力 这种方法不能确保沿导线轴向的各部分间受力均匀 应力转移型绞线以软铝作导体 导电率高于电工铝及耐热铝合金 运行时节能 能耗少 采用了应力转移技术后确保沿导线轴向的各部分间受力均匀 转移力的大小可控 可满足不同线路要求 施工时 导线无需作特殊处理即可架设 施工方便 与其它增容导线的区别2 2 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线与一般间隙型导线的区分 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线不是一般的间隙型导线 56 在增容导线中采用 铝包 殷钢芯耐热铝合金导线的理由 1 结构和钢芯铝绞线相一致 2 铝包 殷钢芯耐热铝合金导线的热膨胀系数小 允许导线增容 弧垂满足要求 3 施工性能与钢芯铝绞线相同 没有困难 与其它增容导线的区别3 3 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线与殷钢芯耐热铝合金导线的区分 57 57 与 铝包 殷钢芯耐热铝合金导线的比较 1 导体材料耐热铝合金导电率较低 运行时能耗不减少反而增加 不符合国情 2 热膨胀系数和弧垂殷钢芯导线的热膨胀系数是由材料决定的 即使殷钢本身的热膨胀系数小 但起始阶段的弧垂大于应力转移型导线 3 性价比殷钢因含36 42 Ni 价格高昂 居高不下 4 施工性能应力转移型特强钢芯软铝型线绞线 只需保护导线表面 施工工艺与金具和钢芯铝绞线基本相同 5 运行性能二种导线在常温下架设 高温下运行时 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线更安全可靠 与其它增容导线的区别3 58 与其它增容导线的区别3 铝包 殷钢芯耐热铝合金导线与应力转移型特强钢芯软铝型线绞线性能比较 59 与其它增容导线的区别3 铝包 殷钢芯耐热铝合金导线与应力转移型特强钢芯软铝型线绞线性能比较 60 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线并不是预应力钢绞线与软型铝导体的简单相加 因为这种预应力钢绞线制成的导线只解决钢芯的蠕变量 不解决导线的热膨胀系数 不解决导线的应力分布和应力转移 与其它增容导线的区别4 4 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线与预应力钢绞线软铝型线线绞的区别 61 应力转移型导线的应用 1 用于新建线路 选择与原导线相同截面的导线时 隐藏着可增容50 100 的能力 可选用较小截面积的导线 达到输送较大容量的目的 节约投资 节约用地 62 多种钢芯铝绞线与应力转移型特强钢芯软型铝导线的载流量比较表 应力转移型特强钢芯软型铝绞线的应用 63 用于老旧线路的改造 例 原LGJ 240 30导线 改造后希望能到JL G1A 315 45 7或JL G1A 400 45 7的载流量 即增加至115 及135 采用应力转移型AF SZ S4A 250 33或AF SZ S4A 240 30导线便可解决 应力转移型特强钢芯软型铝绞线的应用 不改变原有的杆塔 能改造成达到线路增容的目的 64 用于老旧线路改造时的应力转移型特强钢芯软型铝绞线的载流量比较表 应力转移型特强钢芯软型铝绞线的应用 65 应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的名称 3SACSR3S S stress应力 S shift转移 S softaluminum软铝ACSR AluminiumConductorSteelReinf