輸電線(xiàn)路耐蝕型鋁導(dǎo)線(xiàn)提高導(dǎo)電性能的研究與應(yīng)用

1、輸電線(xiàn)路耐蝕型鋁導(dǎo)線(xiàn)提高導(dǎo)電性能的研究與應(yīng)用張衛(wèi)星山東大學(xué)電氣工程學(xué)院濟(jì)南250061[摘要]本文針對(duì)目前輸電線(xiàn)路已使用的耐蝕型鋁導(dǎo)線(xiàn)普遍存在導(dǎo)線(xiàn)耐蝕性能提高則相應(yīng)導(dǎo)電性能下降的實(shí)際情況，提出了采用在已滿(mǎn)足電工用鋁標(biāo)準(zhǔn)的鋁線(xiàn)中添加富鈰稀土提高導(dǎo)電率，再添加耐蝕合金元素并經(jīng)特殊工藝處理，使之在滿(mǎn)足電工用鋁導(dǎo)線(xiàn)國(guó)標(biāo)基礎(chǔ)上達(dá)到平衡－“稀土與耐蝕合金導(dǎo)電平衡技術(shù)”的方法。對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了初步分析與研究。同時(shí)對(duì)拉拔成型的鋁導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行了導(dǎo)電性能及耐蝕性

2、能的比較，結(jié)果表明該技術(shù)是提高鋁導(dǎo)線(xiàn)耐蝕性能同時(shí)保持良好導(dǎo)電性能的有效方法。[關(guān)鍵詞]輸電線(xiàn)路耐蝕性能導(dǎo)電性能由于大氣環(huán)境的變化，特別是工業(yè)重污染地區(qū)、酸雨頻繁和沿海地區(qū)，對(duì)鋼芯鋁絞線(xiàn)的抗大氣腐蝕性能提出了越來(lái)越高的要求。雖然鋼芯鋁絞線(xiàn)長(zhǎng)期使用后腐蝕危害主要集中在鋼芯，但是鋁導(dǎo)線(xiàn)的腐蝕也是不可忽視的一部分，主要表現(xiàn)為：長(zhǎng)期使用后的鋁導(dǎo)線(xiàn)在大氣環(huán)境下不可避免的產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，主要以“晶間腐蝕”為特征，而腐蝕后的鋁導(dǎo)線(xiàn)其導(dǎo)電率受到影響，在維持

3、原線(xiàn)路電負(fù)載的條件下，不僅增加了“線(xiàn)耗”，同時(shí)運(yùn)行時(shí)導(dǎo)線(xiàn)溫度一般會(huì)不同程度提高，溫度的提高則又使腐蝕速度加快，從而形成惡性循環(huán)。國(guó)外從五十年代開(kāi)始了耐蝕鋁導(dǎo)線(xiàn)的研制工作，六十年代在國(guó)內(nèi)也引起了關(guān)注。但目前該類(lèi)耐蝕鋁導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)品存在一個(gè)共同的缺陷，就是隨著耐蝕性能提高，其導(dǎo)電率下降。如具有代表性的產(chǎn)品鋁鎂合金導(dǎo)線(xiàn)，雖然耐蝕性能提高同時(shí)兼有抗拉強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但是其導(dǎo)電率下降13％左右，因而限制了其廣泛應(yīng)用。因此研究確保導(dǎo)電率≥61％IACS，電

4、阻率≤0.028264Ωmm2m前提下，具有優(yōu)良的抗大氣腐蝕的耐蝕鋁導(dǎo)線(xiàn)是有著實(shí)際重要意義的研究工作。一、“稀土與耐蝕合金導(dǎo)電平衡技術(shù)”的基本原理我國(guó)科技工作者[1][2]就稀土添加在鋁中提高導(dǎo)電率的作用，進(jìn)行了深入的研究并獲得了很好的應(yīng)用效果，并從七個(gè)方面解釋了其作用機(jī)理，總結(jié)性的提出了“稀土的加入，降低了鋁固溶體中硅的含量，這是提高導(dǎo)電率的主要原因”，并采用“稀土優(yōu)化綜合處理法”，使國(guó)產(chǎn)非電工級(jí)鋁錠經(jīng)該法處理后直接生產(chǎn)達(dá)電工級(jí)鋁錠要

5、求的產(chǎn)品，實(shí)際生產(chǎn)工業(yè)化后解決了我國(guó)由于大部分鋁資源與國(guó)外不同，生產(chǎn)的鋁錠為含硅量高的非電工用鋁錠的難題。影響鋁導(dǎo)電性能的主要因素是鋁中的硅含量?！跋⊥羶?yōu)化綜合處理法”的目的是將非電工用鋁錠經(jīng)處理達(dá)到國(guó)標(biāo)要求的導(dǎo)電率≥61％IACS，電阻率≤0.028264Ωmm2m水平的電工用鋁錠，由于課題性質(zhì)原因，因而未做繼續(xù)提高導(dǎo)電率的工作?！跋⊥僚c耐蝕合金導(dǎo)電平衡技術(shù)”的基本原理為：在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的電工級(jí)鋁錠中，繼續(xù)添加富鈰稀土進(jìn)行處理，使鋁固

6、溶體中硅含量繼續(xù)減少，導(dǎo)電率進(jìn)一步提高，然后再添加耐蝕合金元素，由于耐蝕合金元素的加入使導(dǎo)電率下降，最后在富鈰稀土處理提高導(dǎo)電率和耐蝕合金加入降低導(dǎo)電率這一對(duì)矛盾中，找出既滿(mǎn)足導(dǎo)電率≥61％IACS，電阻率≤0.028264Ωmm2m，又能使耐蝕性能提高的經(jīng)濟(jì)合理平衡點(diǎn)。鋁固溶體中硅含量是影響導(dǎo)電率的主要因素。富鈰稀土加入鋁中與硅一起以置換固溶的方式溶入Fe3SiAl12雜質(zhì)相（α相）并形成CeSi2或Ce5Si3等類(lèi)化合物是稀土在鋁中

7、存在的主表1電工級(jí)鋁錠鋁桿與耐蝕鋁基合金鋁桿導(dǎo)電性能與耐蝕性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)電工級(jí)鋁錠鋁桿耐蝕鋁基合金鋁桿φ9.51五組試樣平均值φ9.51五組試樣平均值電阻率Ωmm2m耐蝕性能鹽霧失重法gm2hr電阻率Ωmm2m耐蝕性能鹽霧失重gm2hr0.027980.4790.027940.187φ6.43五組試樣平均值φ6.43五組試樣平均值電阻率Ωmm2m耐蝕性能鹽霧失重法gm2hr電阻率Ωmm2m耐蝕性能鹽霧失重gm2hr0.028040.481

8、0.028170.179鹽水噴霧試驗(yàn)條件：NaCl：CuCl2，505gL：0.260.2gL；pH=3.1～3.3；試驗(yàn)溫度501℃，試驗(yàn)周期96小時(shí)。以φ650鋁基合金鋁桿冷拉拔成鋁線(xiàn)，經(jīng)測(cè)試鋁線(xiàn)電氣性能符合國(guó)家GB395583標(biāo)準(zhǔn)。表2、3給出了批量生產(chǎn)的鋁基導(dǎo)線(xiàn)鹽水噴霧腐蝕試驗(yàn)和全浸腐蝕試驗(yàn)結(jié)果。鹽水噴霧試驗(yàn)條件同表1。表2鹽水噴霧加速腐蝕試驗(yàn)尺寸mm試驗(yàn)樣品編號(hào)直徑長(zhǎng)度腐蝕失重率gm2hr平均失重率gm2hr12.807160

9、.10.18622.806160.40.17932.801160.70.183耐蝕鋁基合金線(xiàn)42.803160.90.1900.18412.804160.70.47622.807160.30.48132.803160.10.487電工級(jí)鋁線(xiàn)42.806160.50.4790.488表3全浸腐蝕試驗(yàn)試驗(yàn)樣品編號(hào)樣品直徑mm腐蝕失重率gm2hr平均失重率gm2hr12.8070.41322.8010.390耐蝕鋁基合金線(xiàn)32.8030.38