摘要: 本文叙述龙政±500 kV 直流输电线路中, 王家滩汉江千米级大跨越铝包钢绞线, 芜湖长江二千米级大跨越特高强度钢芯高强度铝合金绞线, 在制造时的主要技术关键和解决措施, 绞线所需原材料的性能, 大跨越导线的综合性能指标等。
关键词: 三峡送电工程; ±500 kV 输电线路; 大跨越导线; 导线用原材料; 制造技术 关键; 解决措施; 特性
前 言
三峡水电枢纽工程是世界上最大水电工程, 标志着世界领先水平, 其总装机容量为1820 万kW , 将通过三条±500 kV 直流输电线路送往华东。龙泉至政平±500 kV 线路是三峡送往华东第一回直流输电线路, 输送容量为300 万kW , 输送电流为3000 A , 为世界之最。
龙泉至政平的±500 kV 直流线路, 在湖北王家滩跨越汉江, 主跨距1200 m; 在安徽芜湖跨越长江, 主跨距1910 m。这两个大跨越导线工程, 分别采用高性能的铝包钢绞线和特高强度钢芯高强度铝合金绞线。这些绞线所需的原材料(铝包钢线、特高强度钢线、高强度铝合金线等) 的性能要求很高, 它代表着当今世界上这类导线基础原材料的最先进水平。导线的制造完成也充分证明我国有能力制造大长度、高质量导线, 为我国输电线路提供各种跨越档距的大跨越导线。
随着三峡工程的逐步建成, 送电范围逐步加大, 输电线路逐步延伸, 继送往华东的直流线路之后, 将建设三广线, 把三峡的电能送往广东; 我国“西电东送”的政策已经确立, 并正在积极实施中。显然在这些远距离的送电过程中, 免不了有大跨越的线路工程, 三峡工程龙泉至政平±500 kV 直流输电线路用大跨越的研制成功, 其科研成果将可以直接被引用, 为新建的大跨越线路工程, 提供符合工程要求的优质大跨越导线。
2 ±500 kV 芜湖长江直流大跨越导线龙泉至政平的±500 kV 直流输电线路, 全线路长890 km , 其中, 途经安徽省时在芜湖市的东西梁山下游约670 m 处跨越长江, 工程跨越档距1910 m , 整个耐张段为3050 m , 具体布置为: 跨越方式: 耐张—直线—直线—耐张跨越档距: 570 m —1910 m —570 m ±500 kV 芜湖长江直流大跨越导线, 经充分反复比较, 将采用四分裂的特高强度镀锌钢芯高强度铝合金绞线, 型号为: 4×AACSR.E 使在极限条件下输送电流, 大跨越处仍不成为“卡脖子”的线段, 并有适当的裕度。
2. 1 主要的技术关键及解决措施 (1) 高强度铝合金线的试制及要求 按要求采用A l2M g2Si2Fe 单线, 线材质量要求高于标准的技术参数, 因此采用了如下措施才能达到要求。这些措施包括: 化学成份、除气处理、铸锭冷却、恒温连轧、快速淬火、无扭拉制、连续时效等。线材性能要求R b ≥295M Pa, Q2 0≤53. 5% IACS (即≤0. 032226 8 · mm 2.m )。 (2) 特高强度镀锌钢线的试制及要求 这种要求特别高的钢线是采用添加合金元素的钢锭, 经连轧成盘元。盘元在酸洗、磷化、涂层处理后拉拔, 垂直的厚镀锌再轻拉而成。工艺控制要求十分严格, 成品钢线应符合R b≥1770M Pa。为了制作AACSR.E ST 2450.2 00 的样品, 上海电缆研究所以技术转让形式支持上海建立专业的铝合金导线制造厂——上海铝线(莘庄) 厂, 使生产的导线性能达到或超过国际标准的水平。特高强度镀锌钢线是上海电缆研究所与钢厂合作研制的。大跨越导线样品, 除上海铝线厂提供外, 杭州电缆厂也提供相同样品。
2. 2 钢芯铝合金绞线AACSR.EST-450.2 00 的性
能实测结果 (1) ±500 kV 芜湖长江大跨越AACSR.E ST 2 450.2 00 特强型钢芯铝合金线的性能(见表1) (2) AACSR.E ST 2450.2 00 钢芯铝合金绞线用原材料的性能 1) 铝合金线的性能, 见表2。 2) 镀锌钢线的性能, 见表3。表1 ±500 kV 线路用AACSR.EST-450.2 00 钢芯铝合金绞线的性能项 目设 计工程实际要求实测值型号AACSR.E ST2450.2 00 AACSR.E ST2450.2 00 AACSR.E ST2450.2 00 结构与直径铝合金42.3. 70 42.3. 70±1% 42.3. 702 .(根.mm) 钢19.3. 70 19.3. 70±0. 06 19.3. 67 计 算铝合金451. 59 451. 59 452. 08 截面积钢204. 29 204. 29 200. 99 .mm2 总655. 88 655. 88±2% 653. 07 铝钢比2. 2 2. 2 2. 26 外径.mm 33. 3 33. 3±1% 33. 40 计算重量.(kg.km) 2966 (涂油) 2966 (涂油) 2865 (未涂油) 2916 (未涂油) 计算拉断力.kN 456. 89 ≥456. 89 502. 3 拉力重量比.km 15. 7 15. 7 17. 6 弹性模量①.M Pa 97050 97050±3000 96120 20°C 直流电阻①.(8.km) 0. 0726 ≤0. 0726 0. 0714 线膨胀系数①.1 0- 6·°C- 1 16. 2 16. 2 17. 9 振动疲劳振动角: 30′; 振动频率: 40±10 Hz; 导线张力: 25%RTS (即42. 65 kN ) ; 有效长度≥40 m (实际56 m) ; 振动次数: 3×107 次 3 根试样, 导线不断股 10 年蠕变量①.(mm.km) 导线张力: 25%RTS 时449 环境条件é (国内常用) ê ( IEC61597295) é 20～ 70°C, 90°C 风速: 0. 5 m.s 1. 0 m.s 946; 1145 载流量② é 40～ 70°C, 90°C 日照强度: 1000W.m 2 900W.m2 636; 926 .A 导体表面吸收系数: 0. 9 0. 5 ê 20～ 70°C, 90°C 导体辐射系数: 0. 9 0. 6 1154; 1357 ê 40～ 70°C, 90°C 环境温度: 20; 40°C 20; 40°C 857; 1122 导体工作温度: 70; 90°C 70; 90°C ① 工程实际需要的实测参考值。
② 工程实际需要的实测参考值, 要求: 环境温度40°C, 导体温度90°C 时的载流量≥864 A 表2 AACSR.EST-450.2 00 用铝合金线的性能项 目设 计工程实际要求实测值外径.mm 3. 70 3. 70±1%d 3. 702 截面积.m m2 10. 75 10. 75±0. 21 10. 76 单重.(g.m ) 29. 06 29. 06±0. 56 29. 09 抗拉强度.M Pa 295. 0 ≥295. 0 302 拉断伸长率(标距250 mm) (% ) 3. 0 ≥3. 0 6. 1 电阻率(20°C).(8 ·mm2.m ) 0. 032226 一批平均值≤0. 032226 单根最大值≤0. 032530 一批平均值0. 031623 单根最大值0. 032500 卷绕① 1D 绕8 圈, 应不断裂。1D 绕8 圈, 应不断裂。通过 ① 卷绕速度≤60 r.m in。
表3 AACSR.EST-450.2 00 用镀锌钢线的性能项 目设 计工程实际要求实测值外径.mm 3. 70 3. 70±0. 06 3. 67 截面积.m m2 10. 75 10. 75±0. 35 10. 58 单重.(g.m ) 83. 64 83. 64±2. 7 82. 30 抗拉强度.M Pa 1770 ≥1770 1944 1% 伸长应力.M Pa 1550 ≥1550 1622 伸长率(标距250 mm) (% ) 2. 5 ≥2. 5 5. 5 扭转次数(100D ) 10 ≥10 25 卷绕(5D ) 8 圈不断裂8 圈不断裂通过镀锌重量(g.m 2) 260 260 350 镀锌层附着性(5D ) 镀层不开裂或起皮镀层不开裂或起皮通过镀层均匀性用肉眼观察镀层应光洁、连续, 不允许有影响使用的任何缺陷光洁、无缺陷 2. 3 钢芯铝合金绞线AACSR.EST-450.2 00 的研究和试验小结 (1) 经研究和试验证明: 我国已经能生产 AACSR.E ST 2450.2 00 导线, 在规定结构条件下, 主要技术指标均能满足工程的要求。 (2) 高强度铝合金线制造技术要求高, 但采取严格措施, 如: 控制化学成份、除气、恒温连轧、快速淬火、无扭拉制和连续时效等, 能获得优质线材。同样, 通过严格措施(如: 优质钢锭经连轧、垂直镀锌等) 也能制造出满足要求的高强度镀锌钢线。 (3) 采用630 型框式绞线机, 可以绞合出紧密、均匀的导线, 完全符合工程的要求。
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