铝包钢芯高导电率铝绞线新型节能导线研制与应用

夏霏霏 田崇军

摘 要：本文通过低成本62.5%IACS高导电率铝线成分、连铸连轧工艺研究，铝包线生产工艺研究，研制一种铝包钢芯高导电率新型节能导线。该导线与同规格JL/G1A-630/45钢芯铝绞线对比每公里线路损耗相比降低约4.53%，应用于架空输电线路中节能效果显著。铝包钢芯高导电率铝绞线的研发与应用，为进一步降低输电线路电能损耗，提高电能利用效率，国家在电网建设中进行节能导线类产品的应用作出了巨大贡献。

关键词：铝包钢；高导电率；架空；节能

中图分类号：TM247 文献标识码：B

1 概述

随着电网的建设、输送容量的增加，在一定电压条件下，输送的容量越大，输电的电流就越大。如何突破传统导线面临的线损大、线路建设资金大的窘困，降低庞大的电网建设资金，已成为我国电网建设亟待解决的问题。[2]为此我公司研制了弧垂特性好、节能型铝包钢芯高导电率铝绞线，该导线在输电线路中应用，能够有效降低线路损耗，提高了远距离输送效率，降低电网工程投资成本和运行效率。

2 铝包钢芯高导电率铝绞线的开发

铝包钢芯高导电率铝绞线通过选用导电率62.5%IACS高导电率硬铝线替代61%IACS硬铝线，降低线路损耗4%～6%，提高线路输送效率和输送容量；同时，采用铝包钢芯代替传统的普通钢芯，使得导线具有优异的抗电化学腐蚀、耐雾蚀能力，延长导线寿命。

2.1 低成本62.5%IACS高导电率铝线成分、连铸连轧工艺研究

目前国内62.5%IACS的钢芯高导电率铝绞线已经被多条线路应用。本项目采用99.85%铝锭为原材料生产62.5%IACS硬铝导体，采用99.90%铝锭为原材料生产63%IACS硬铝导体，成本将降低800元/吨。

（1）高导电率铝的成分研究。为了保证铝合金导体的导电性能，我们首先选用AL99.85牌号的优质高纯铝锭来生产。通过一系列工艺手段确保铝的高导电性能和高的力学性能。

（2）高強度高导电性铝杆的生产工艺研究。在连铸连轧过程中，较彻底的除气处理，正确的控制熔炼和浇铸工艺，得到的铝杆抗张强度控制在110～120MPa，伸长率≥8%，20℃直流电阻率≤0.027250Ω·mm2/m。

在400～450℃高温高压下挤出得到Φ7.5的铝杆，挤出的Φ7.5的铝杆经过若干道模具冷拉拔得到铝单线，导电率更高，不用提高铝锭纯度就能制得63%IACS的高导铝丝，降低生产成本，是一种性价比高的节能导线。

2.2 铝包钢线生产工艺研究

该铝包钢绞线作为承载芯不仅具有更好的抗电化学腐蚀、耐雾蚀能力，而且能够提高导线的导线性能。Φ2.81mm的LB1A在20℃下直流电阻率为0.08480Ω·mm2/m，抗拉强度不小于1420MPa；Φ2.81mm普通强度A级镀锌钢线（G1A）在20℃下直流电阻率为0.19157Ω·mm2/m，抗拉强度不小于1310MPa。

（1）包覆杆的工艺控制。本文为了保证包覆杆的质量，钢丝需预热，钢丝预热温度过低，增加挤压难度；钢丝预热温度过高，钢丝强度降低容易被拉断，也可能使钢材产生组织转变而无法保证产品力学性能。

（2）拉丝的工艺控制。为了保证铝包钢丝的强度和均匀性，工艺规定拉丝速度不超过12m/s。使用润滑粉，既阻止了铝包钢线坯拉拔时铝层向后移动，又能减小金属与拉丝模模壁之间的摩擦，保证产品的表面质量。

（3）绞合的工艺控制。采用管式绞线机制得绞合的铝包钢芯，绞合时采用导轮式对绞线做预成型处理，这样能够使绞线绞合得服帖，切断并敲打电缆的断头，绞线不会出现散股现象。

2.3 应用效果

铝包钢芯高导电率铝绞线延长了绞线使用寿命，同时绞线质量有所减轻，高温弧垂减小，过载能力有所增加。绞线的导电率提高，导电率提高约0.8%IACS，电阻下降1.2%以上。以双回8分裂、输送电流567A，损耗小时3200h，环境温度15℃输电线路为例，使用铝包钢芯高导电率铝绞线与同规格钢芯铝绞线对比。

与JL/G1A-630/45钢芯铝绞线对比每公里线路损耗相比降低约4.53%。从经济性上来看，以输电线路300km，使用寿命为50年，上网电价为0.4元/kwh为例，与JL/G1A-630/45钢芯铝绞线相比，采用JL3/LB1A-630/45铝包钢芯高导电率铝绞线可以降低线路损耗费用4.67×300×50=7.005亿元，经济效益十分可观。

2.4 典型工程

国网工程山东东营黄河500kV输变电工程500kV黄河变-油城变一般线路工程：东营紧邻黄海和渤海，且为黄河入海口，盐雾腐蚀非常严重，工业污染严重，AQI已经爆表，达到500。使用本项目导线减少线路损耗4.2%，大大提高导线的使用寿命，提高线路运行的安全性。

3 结论

架空输电线路中应用本文研制的铝包钢芯高导电率铝绞线能大大提高线路的输送功率，减少线路走廊数；同时由于减小了导线的电阻，线路损耗也大大降低，导线表面的电场强度降低，电晕损失也相应减小；另外对于超高压和特高压，还能大大减小其无线电干扰和噪声污染。铝包钢芯高导电率铝绞线的研发与应用，为进一步降低输电线路电能损耗，提高电能利用效率，国家在电网建设中进行节能导线类产品的应用可谓是作出了巨大贡献。

参考文献：

[1]叶鸿声.中强度全铝合金导线在输电线路中的应用[J].2010，31（12）：14-19.

[2]徐静，汪传斌，冯砚厅.钢芯高电导率（63%IACS）铝绞线的开发及应用[J].光纤与电缆及其应用技术，2016（04）：17-21.