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目前,架空导线的导体材料都采用电工铝。因铝线材料的基本特性,我国架空导线铝导电率为61%IACS(以电工退火铜的体积电阻率ρ=0.017241Ω·mm2/m为100%IACS)。
根据中国电力企业联合会统计数据,2010 年我国输配电线损电量达1710 亿kWh,全国输配电线损率为5.98%,折合5985 万tce。
近年来,国内陆续研制出多种新型节能导线。与常规钢芯铝绞线相比,钢芯高导电率硬铝绞线、铝合金芯铝绞线和全铝合金绞线三种节能导线的电气和机械性能基本相同,但节能效果明显,在输电线路建设中具有普及推广和应用价值。钢芯高导电率硬铝绞线:导线材料中杂质元素的比例是影响导线导电率的因素之一;同时材料内部的晶界、位错、固溶原子等微观缺陷也对铝导体导电率有不良影响,可通过细晶强化和颗粒强化减少微观缺陷对导电率的影响。铝合金芯铝绞线和全铝合金绞线:合金单线主要材料成分由电工铝、镁、硅等材料合成,添加的元素主要是镁(Mg)和硅(Si),主要组成物为Mg2Si。在热处理状态下,Mg2Si固溶于铝中,并通过人工时效进行硬化,将硅化镁Mg2Si均匀地析出在合金单线的表面,使合金单线获得足够的强度和塑性。钢芯高导电率硬铝绞线:采用63%IACS高导电率铝线(国际退火铜导电率为100%IACS),替代普通钢芯铝绞线中的61%IACS铝线;铝合金芯铝绞线采用53%IACS高强度铝合金芯替代普通钢芯铝绞线中的钢芯和部分铝线,导线外部铝线与普通钢芯铝绞线铝线相同;中强度全铝合金绞线全部采用58.5%IACS中强度铝合金材料。
上述三种节能导线的整体直流电阻值降低,提高了其导电能力,从而降低了电能损耗。
1)钢芯高导电率硬铝绞线:考虑导线材料中各元素对导电率的影响,控制各元素的比例,运用TiC等专用细化剂对晶粒进行细化及强化,合理设计模具和压缩率,减少拉拔工艺增加的残余应力,同时采用型线的拉拔及绞制工艺的控制,确保生产过程中型线不翻转、不翘边。
2)铝合金芯铝绞线和全铝合金绞线:通过铝基体的合金化的配方组合,及加工工艺及热处理的控制,使其导电率、强度、延伸率上得到明显提高。
110kV 及以上架空输电线路
新型节能导线应用技术
钢芯高导电率硬铝绞线和中强度全铝合金绞线已通过中国电力企业联合会的鉴定。该技术已在江苏省电力公司500kV 斗山至常熟南线路、220kV 南通西至常青线路中应用。
该技术入选国家重点节能技术推广目录(第四批);该批次技术共有22条,如下:
综采工作面高效机械化矸石充填技术 | 配电网全网无功优化及协调控制技术 |
新型节能导线应用技术 | 超临界及超超临界发电机组引风机小汽轮机驱动技术 |
非稳态余热回收及饱和蒸汽发电技术 | 加热炉黑体技术强化辐射节能技术 |
煤气化多联产燃气轮机发电技术 | 新型导电铜瓦把持器电石炉节能技术 |
新型吸收式热变换器技术 | 膨胀玻化微珠保温砂浆制备及应用技术 |
高固气比水泥悬浮预热分解技术 | 铅蓄电池高效低能耗极板制造技术 |
高红外发射率多孔陶瓷节能燃烧器技术 | 高效放电回馈式电池化成技术 |
合成纤维熔纺长丝环吹冷却技术 | 曲叶型系列离心风机技术 |
自密封旋转式管道补偿节能技术 | 动态冰蓄冷技术 |
中央空调全自动清洗节能系统技术 | 新型轮胎式集装箱门式起重机节能技术 |
热管/蒸汽压缩复合制冷技术 | 过程能耗管控系统技术 |
典型用户:江苏省电力公司
1)建设规模:500kV 同塔双回输电线路,4×JL/G1A-630/45 导线,线路全长约27km。主要建设内容:将原设计方案的常规钢芯铝绞线替换为等截面的高导电率硬铝S/Z 型绞线,杆塔和金具不变,主要设备包括JL (GD)/G1A-630/45高导电率硬铝S/Z 型绞线。与普通钢芯铝绞线相比投资额增加390 万元,建设期2 年。年可节约电139.3 万kWh,折合487.6tce,年节约41.8 万元,投资回收期9.3 年。
2)建设规模:220kV 同塔双回输电线路,2×LGJ-630/45 导线,线路全长约9.5km。主要建设内容:将原设计方案的常规钢芯铝绞线替换为等截面的高导电率硬铝S/Z 型绞线,杆塔和金具不变,主要设备包括JL (GD)/G1A-630/45 高导电率硬铝S/Z 型绞线。与普通钢芯铝绞线相比投资额增加60 万元,建设期2 年。年可节约电23.8 万kWh,折合83.3tce,年节约7.1 万元,投资回收期8.5 年。
1)钢芯高导电率硬铝绞线的机械参数与普通钢芯铝绞线相同,铝合金芯铝绞线、全铝合金绞线拉力重量比(弧垂特性)与普通钢芯铝绞线基本相当;在同等截面下,三种节能导线直流电阻降低约3%;
2)在等外径条件下,与普通钢芯铝绞线相比,三种节能导线产生的电磁环境、表面电场强度、可听噪声和无线电干扰水平基本相同。
该技术是现有钢芯铝绞线的替代升级产品,各项机械性能参数没有变化。应用钢芯高导电率硬铝绞线可替代各种铝钢比值的普通钢芯铝绞线,节能效果明显。铝合金芯铝绞线、全铝合金绞线比较适合替代铝钢比值偏小的普通钢芯铝绞线,因此,能够采用常规导线的新建线路,均能采用该技术。2010 年我国输电线损电量1710 亿kWh,若到2015 年,其中20%输电线路能够采用该技术,损耗降低3%,则总损耗可减少10.26 亿kWh,约为36 万tce。
输电线路新型节能导线的应用探讨
作为输电线路的重要组成部分,导线的设计与应用需要从多方面进行综合考量。在进行电网工程的建设过程中,导线造价占到投资总额的30%左右,并且导线的金属强度、物理性能、选型等方面,都会对输电线路运行质量造成影响。本文先对新型节能导线的种类以及优势进行探讨,并进一步研究输电线路新型节能导线的设计与应用。
铝包钢芯高导电率铝绞线新型节能导线研制与应用
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。
前言
第一章 增容导线
第一节 增容导线的种类和特点
第二节 增容导线的性能要求
第三节 增容导线的选用要求
第二章 复合材料合成芯导线
第一节 技术特性与要求
第二节 ACCC/TW导线设计与施工
第三节 ACCC/TW导线运行与检修
第四节 ACCC/TW导线试验与验收
第五节 ACCC/TW导线应用实例及应用注意事项
第六节 铝基陶瓷纤维芯铝绞线ACCR
第三章 耐热铝合金导线
第一节 耐热铝合金导线特性
第二节 耐热铝合金导线对比试验
第三节 耐热铝合金导线设计分析
第四节 间隙型导线施工
第五节 间隙型导线检修
第六节 耐热铝合金导线应用
第四章 钢芯软铝绞线
第一节 钢芯软铝绞线技术要求
第二节 钢芯软铝绞线应用
参考文献2100433B
耐热导线(增容导线)是架空输电线路的特种导线,能在基本不改变线路原有配置的基础上,提高输送容量,并能在倍容量即线路在N-1的情况下使用,对输电线路扩容改造将发挥重要作用。
本书共分四章,分别介绍了增容导线的种类特点、性能要求和选用要求,复合材料合成芯导线的技术特性与要求、设计与施工、运行与检修、试验与验收、应用实例与注意事项,耐热铝合金导线特性、对比试验、设计分析、应用及间隙型导线施工与检修,钢芯软铝绞线技术要求及应用等。基本覆盖了目前国内外所使用的各种增容导线,并结合所做的研究性试验结果,为增容导线的应用提供了技术支持。
耐热导线(增容导线)是架空输电线路的特种导线,能在基本不改变线路原有配置的基础上,提高输送容量,并能在倍容量即线路在N-1的情况下使用,对输电线路扩容改造将发挥重要作用。
本书共分四章,分别介绍了增容导线的种类特点、性能要求和选用要求,复合材料合成芯导线的技术特性与要求、设计与施工、运行与检修、试验与验收、应用实例与注意事项,耐热铝合金导线特性、对比试验、设计分析、应用及间隙型导线施工与检修,钢芯软铝绞线技术要求及应用等。基本覆盖了目前国内外所使用的各种增容导线,并结合所做的研究性试验结果,为增容导线的应用提供了技术支持。
本书可作为电力工程技术人员日常设计、施工、运行、检修、试验、管理及培训参考用书,同时也可作为大专院校电力工程类专业教学用书。