作者；郑晓敏
目前，比较具备推广应用条件的节能类导线主要包括钢芯高导电率硬铝绞线、铝合金芯高导电率铝绞线和巾强度铝合金绞线3类。与钢芯铝绞线相比，节能导线的电气和机械性能基本相同，只是导电性能都得到了提高。节能导线的开发为电力建设、设计部门提供了充分的选择余地。
本文基于3类节能导线的技术特性．对3类节能导线的电气性能、机械性能、配套金具、对杆塔的影响、施工技术等方面开展了技术对比分析，并进行了成果优化和经验总结．给出了3类节能导线应用的指导意见。
1 3类节能导线的研究及应用情况
1.1 节能导线的研究情况
中国对钢芯高导电率硬铝绞线、铝合金芯高导电率铝绞线和中强度铝合金绞线的材料和制造技术开展了一些研究，具备了一定的制造能力，但未从应用的角度系统地开展研究。国外对铝合金芯高导电率铝绞线和中强度全铝合金绞线已开展了大规模的应用，但中国在此方面缺乏经验。
因此．国网公司坚持理论与实践相结合的原则，从节能导线机械性能参数、导线空气动力学特性、型线节能导线设计、节能导线覆冰特性、多股或少股结构影响方面开展理论及试验研究．系统分析上述研究成果，完成了导线系列化型谱化研究；从节能导线交直流性能、电阻温度性能、电气特性方面开展理论及试验研究：以系列化研究及电气特性研究成果为依据开展节能导线选型设计研究，并完成了节能导线的工程应用。
1.2 节能导线的应用情况
国网公司于2012年统一组织开展了钢芯高导电率硬铝绞线、铝合金芯高导电率铝绞线和中强度铝合金绞线等3类节能导线的试点应用．选取了30条110～500 kV电压等级线路工程进行试点。2013年．综合考虑节能导线产能和质量等因素．进一步扩大试点应用范围，选取了输送功率较大、最大负荷利用小时数较高的450项66～1 000 kV电压等级工程进行试点应用。其中，淮南一南京一上海1 000 kV特高压交流工程在泰州一上海段的线路、哈密一郑州+800 kV特高压直流输电线路的部分线路段对铝合金芯高导电率铝绞线开展了试点应用。
经统计．2012年的30项试点工程线路折单总长度为1023 km,节能导线总用量约9 055 t。
其中，钢芯高导电率铝绞线用量约为3 277 t．铝合金芯高导电率锅绞线用量约为3 309 t，中强度铝合金绞线用量约为2 469 t。2013年的450项试点工程线路折单长度为1.57万km，节能导线总用量约14.7万t。其中，钢芯高导电率铝绞线用量约3.98万t．铝合金芯高导电率铝绞线用量约6.99万t．中强度铝合金绞线用量约3.73万t。
2性能对比
本文针对3种节能导线结构和技术参数，分别选取JLA/GIA -630/45钢芯高导电率铝绞线、JLl/LHAl-465/210 -42/19铝合金芯高导电率铝绞线和JLHA3 -675—61中强度铝合金绞线3种等截面的绞线进行了电气、机械性能对比分析。
2.1 电气性能
图1~3分别给出了3类节能导线直流、交流电阻值及交直流电阻比。
由图l可见．3类节能导线中，JJA/GIA-630/45钢芯高导电率铝绞线直流电阻最小，JLHA3-
675 -61中强度铝合金绞线直流电阻次之，JLl/LHAl-465/210-42/19铝合金芯高导电率铝绞线直流电阻最大，但相差不大，差值比例在0.2%以内。
由图2和图3可见，JIA/GIA -630/45不同温度下交流电阻最大，JLHA3 -675 -61交流电阻次之，JLl/LHAl -465/210 -42/19交流电阻最小。JLA/GIA-630/45的交直流电阻比最大，主要是由于其交流电阻增量由磁滞、涡旋效应和集肤效应2个部分引起。而LHA3—675 -61和JLl/LHAl -465/210 -42/19的交流电阻增量只由集肤效应引起。因此，在3种等截面绞线的20℃直流电阻相差不大的情况下，铝合金芯高导电率铝绞线或中强度铝合金绞线的交流电阻更小，因而更适用于交流输电线路。
2.2机械性能
图4~6分别给出了3类节能导线的额定拉断力、线密度和拉重比（导线拉断力与单位长度重量的比值，下同）。
由图4可见，JLA/GIA -630/45额定拉断力最大，JLHA3-675 -61额定拉断力次之，JLl/LHAl-
465/210 -42/19额定拉断力最小。对于675 mm2截面的绞线．钢芯高导电率铝绞线的额定拉断力比铝合金芯高导电率铝绞线大26.6%。
南图5可见．JLA/GIA -630/45线密度最大，JLHA3 -675 -61线密度次之，JLl/LHAl -465/210-
42/19线密度最小。
由图6可见，JLHA3-675-61中强度铝合金绞线拉重比最大．JIA/GIA -630/45和JLl/LHAl -465/210-42/19拉重比近似相等。
图7和图8为3类节能导线的10年蠕变量和等效降温值（导线降温法施工蠕变量设计参数，下同）。
由图7可知．3类675 mm2等截面节能导线中，JLl/LHAl -465/210 -42/19的10年蠕变量最大，JLHA3 -675 -61 10年蠕变量次之，JLA/GIA-630/45 10年蠕变量最小。将之转换为降温值如图8所示，JLl/LHAl-465/210 -42/19等效降温值为26.10℃，JLHA3-675 -61等效降温值为22.25℃．JIA/GIA-630/45等效降温值为22.89℃。
2.3小结
根据导电截面为675 mm2的3种节能导线的电气、机械性能对比可得：
(1)3类节能导线20℃直流电阻相差不大，差值比例在0.2%以内。(2)钢芯高导电率铝绞线交直流电阻比最大，交流输电更宜采用铝合金芯高导电率铝绞线或中强度铝合金绞线。(3)中强度铝合金绞线的拉重比最大。(4)钢芯高导电率铝绞线的额定拉断力最大、蠕变量最小、等效降温值最大。
3节能导线配套金具
3种节能导线配套金具除耐张线夹、接续管与普通导线配套金具有所差异外，其余金具均一致。其中钢芯高导电率铝绞线的结构及机械力学性能与钢芯铝绞线一致，其配套耐张线夹、接续管与钢芯铝绞线配套耐张线夹、接续管可以共用。
铝合金芯高导电率铝绞线和中强度铝合金绞线耐张线夹、接续管设计参考理论与实验结果确定了压接次数、铝管内径、铝管外径、铝管有效压接长度及拔梢长度、铝合金管内径、铝合金管外径及铝合金管长度等参数。
3.1 耐张线夹
铝合金芯高导电率铝绞线配套耐张线夹如图9所示，主要尺寸如表1所示。对于铝合金芯高导电率铝绞线配套耐张线夹分为一次压接和两次压接2种，对于铝股／铝合金股为42/19结构的铝合金芯高导铝绞线配套耐张线夹，试验中握力值与累加拉力值相差较大，导线强度保存率较低，因此采用两次压接；其余结构采用一次压接。
中强度铝合金绞线配套耐张线夹，如图10所示，主要尺寸如表2所示。对于中强度铝合金绞线耐张线夹全部采用一次压接。
3.2接续管
铝合金芯高导电率铝绞线接续管如图11所示，主要尺寸如表3所示。只有导线结构铝股／铝合金股为42/19的采用两次压接，其余结构采用一次压接。
中强度铝合金绞线接续管如图12所示，主要尺寸如表4所示。对于中强度铝合金绞线接续管全部采用一次压接。
3.3小结
针对3种节能导线配套金具的结构分析可得：(1)采用钢芯高导电率铝绞线可直接选用通用设计金具串型进行设计：采用铝合金芯高导电率铝绞线或中强度铝合金绞线时，可参照通用设计金具串型设计，仅需将耐张线夹和接续管更换为与节能导线配套的即可。(2)铝合金芯高导电率铝绞线配套耐张线夹和接续管采取一次压接还是两次压接取决于导线结构，只有导线结构铝股／铝合金股为42/19的采用两次压接．其余结构采用一次压接。(3)中强度铝合金绞线的耐张线夹与接续管全部采用一次压接。
4节能导线对杆塔的影响
4.1 节能导线对杆塔塔头间隙的影响分析
杆塔塔头间隙主要由绝缘子串的风偏角决定。目前，在线路工程中，常用Kv值（悬垂绝缘子串风偏角计算用杆塔垂直档距与水平档距的比值．下同）来确定风偏角。其中，平地K。一般取0.75左右，丘陵及低山地一般取0.65—0.75．山地及大山地一般取0.55～0.65。在通用设计杆塔中，每一个模块的Kv值均已给定。在选用节能导线后，Kv值将发生改变。因此，可通过修正杆塔的Kv值，满足杆塔风偏校验的要求。Kv值修正系数如表5所示。
从杆塔定位校验风偏角来看．可以采取2种措施：(1)杆塔定位后，水平档距、垂直档距均不变化。加挂重锤片即可。(2)杆塔定位后，水平档距不变化，调整垂直档距值即可。
规格为240/30，240/40，300/40，400/35系列导线，可同时采用以上措施使杆塔满足安全使用要求。对于其余规格的导线．工程设计校验时只需采取其中任何一种措施．即可使杆塔满足安全使用要求。
4.2导线对杆塔荷载的影响分析
按照导线截面的不同．本文对比了10种不同规格导线的线条荷载变化，具体如表6所示。
从上述10种不同截面导线线条荷载的对比结果可以得出如下结论：
(1)规格在500/45以下（含500/45），节能导线的线条荷载均不超过或等同于普通钢芯铝绞线；原对应杆塔可继续使用。
(2)规格在720/50以上（含720/50），节能导线的线条荷载中线条水平荷载及垂直荷载均不超过或等同于普通钢芯铝绞线，仅中强度铝合金绞线最大使用张力比普通钢芯铝绞线大3%～4%；可以采取放松张力的方法以满足原设计模块的使用条件。在采用中强度铝合金绞线情况下，原对应的杆塔结构也可继续使用。
(3)规格为630/45节能导线的线条荷载中线条水平荷载及垂直荷载均不超过或等同于普通钢芯铝绞线，仅中强度铝合金绞线最大使用张力比普通钢芯铝绞线大8%左右。如采用中强度铝合金绞线，需对原杆塔结构进行验算甚至全新设计。
4.3气象影响
(1)由于铝合金芯高导电率铝绞线和中强度铝合金绞线不存在不同金属之间的电位腐蚀问题，推荐在沿海、重工业区等大气腐蚀严重地区使用。
(2)由于钢芯高导电率铝绞线的钢芯强度裕度大．对于持续微风、大高差、大档距、重冰区等线路区段，设计单位应充分考虑工程安全运行要求，原则上推荐采用。
(3)对于中冰区的输电线路，设计单位在导线选型中．应对导线外层应力及覆冰过载能力进行论证，具备条件的可选用铝合金芯高导电率铝绞线和中强度铝合金绞线。
4.4小结
综上所述，得到以下结论：
(1)考虑到铝合金芯高导电率铝绞线和中强度铝合金绞线自重轻、弧垂小的特点，在与通用设计杆塔匹配时，主要通过优化排位的方法，实现工程综合指标的优化。
(2)在地形条件较差、重冰区，优先采用钢芯高导电率铝绞线：在大气腐蚀严重地区，优先选用铝合金芯高导电率铝绞线或中强度铝合金绞线。
5节能导线施工技术要求
5.1 主要机具
普通钢芯铝绞线采用的施工机具对3类节能导线均能适用。
张力机轮槽尺寸应与节能导线的外径相适应。
导线放线滑车轮槽底部的轮径应与节能导线的外径相适应。
导线外径应处于卡线器、网套等卡具的适用范围之内，以免损伤、滑脱导线。
导线在施工作业前应开展卡线器配合试验，以验证卡线器与导线的配合紧线效果。卡线器在夹持导线模拟紧线作业时，应在承受不小于40%导线的额定拉断力时导线不滑移、无破损。
5.2放线
3类节能导线的放线技术要求与普通钢芯铝绞线相同。为使牵引顺利，放线速度应该保持在1.2～3.0 km/h。放线张力应通过安装在张力机上的张力仪进行检测．张力放线区段长度不宜超过20个放线滑轮的线路长度，且必须采用有效施工措施，以防止导线在展放中受压损伤及接续管出口处导线损伤。张力放线通过重要跨越地段时．宜适当缩短张力放线区段长度。张力放线时，直线接续管应加装保护套，以防通过滑车时接续管弯曲超过规定。
5.3导线压接
对于铝合金芯高导电率铝绞线，高导电率铝线／铝合金线的结构为18/19，采用一次压接；高导电率铝线／铝合金线的结构为42/19．采用二次压接。对于中强度铝合金绞线，采用一次压接。
应对钢模尺寸进行适用性检查，其规格应与压接部件的外径匹配。
对于铝合金芯高导电率铝绞线和中强度铝合金绞线，耐张管铝管采用倒压工序，接续管铝管采用顺压工序。
5.4试压接试验
依据《110—500 kV架空送电线路施T及验收规范>( GB 50233-2005)，展放前现场的试压接拉力试验值大于设计破断拉力的95%即额定拉断力的90%即为合格。
6结论
本文基于3类节能导线的技术特性．对3类节能导线的电气性能、机械性能、配套金具、对杆塔的影响、施工技术等方面开展了技术对比分析，得到主要结论如下。
(1)钢芯高导电率铝绞线交直流电阻比最大，额定拉断力最大、蠕变量最小、等效降温值最大，其配套耐张线夹、接续管、施工机具、放线技术与普通钢芯铝绞线可以共用，相较于普通钢芯铝绞线对杆塔无影响。
(2)铝合金芯高导电率铝绞线更适用于交流输电；高导电率铝线／铝合金线的结构为18/19．采用一次压接：高导电率铝线／铝合金线的结构为42/19，采用二次压接：其耐张管铝管采用倒压工序，接续管铝管采用顺压工序；施工机具、放线技术与普通钢芯铝绞线可以共用；对于通用杆塔，规格为240/30，240/40，300/40，400/35系列的铝合金芯高导电率铝绞线可通过加挂重锤片和调整垂直档距值满足塔头间隙的要求，对于其余规格的导线，只需采取其中任何一种措施即可：在720/50以上(含720/50)可以采取放松张力的方法以满足杆塔荷载要求。
(3)中强度铝合金绞线拉重比最大：施工机具、放线技术与普通钢芯铝绞线可以共用：压接采用一次压接；其耐张管铝管采用倒压工序，接续管铝管采用顺压工序：规格为630/45的中强度铝合金绞线需对原杆塔结构进行重新验算，其他型号与铝合金芯高导电率铝绞线采取的措施相同。
7摘要：近年来，随着中国电网建设的发展，国内导线设计制造技术发展迅速。针对钢芯高导电率硬铝绞线、铝合金芯高导电率铝绞线和中强度铝合金绞线3类新型节能导线的技术特性．开展了性能对比与适用范围研究、结合导线电气、机械性能开展了性能对比：结合导线耐张线夹、接续管方案开展了配套金具对比：结合杆塔塔头间隙和杆塔荷载开展了杆塔影响研究：结合施工机具、放线和压接开展了导线施工技术研究：综合上述研究结论给出了3类新型节能导线的应用指导意见。
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