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2020年中国电工材料供需交易峰会

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2020年中国电工材料供需交易峰会

【电工峰会】新型高强高导铝合金绞线及电工圆铝杆技术探讨

来源:SMM

【电工峰会】在2020(第五届)中国电工材料供需交易峰会上,山东创辉新材料科技有限公司技术总工王超带来了主题为“新型高强高导铝合金绞线及电工圆铝杆技术探讨”的演讲,主要从63%导线率导线制备工艺及思路、8A07导电率61.5%耐热导线制作及优势、6201铝镁硅合金导线导电率由52.5%提升至55%的趋势解读这几个方面展开。

SMM11月6日讯:在2020(第五届)中国电工材料供需交易峰会上,山东创辉新材料科技有限公司技术总工王超带来了主题为“新型高强高导铝合金绞线及电工圆铝杆技术探讨”的演讲,主要从63%导线率导线制备工艺及思路、8A07导电率61.5%耐热导线制作及优势、6201铝镁硅合金导线导电率由52.5%提升至55%的趋势解读这几个方面展开。

63%导线率导线制备工艺及思路

1983年以前,我国铝导体的导电性能波动较大,铝导体电阻率的国家标准为59.5% IACS。后来经过上海电缆研究所有限公司黄崇祺等人的大量研究,我国铝导体行业的整体水平赶上了国际步伐,国家标准能够与IEC标准接轨,达到61% IACS。通过降低电工铝导体的电阻率,降低线损,可带来巨大的节能效果。从上世纪80年代我国陆续开展了这方面的研究工作,其中以利用稀土改善铝导体的导电性的研究取得了较大进展。

本世纪初开始的三峡输电工程建设,对架空导线提出了新要求,特别是以ACSR-720/50为代表的大截面钢芯铝绞线的铝单线直径大(4.53mm)、抗拉强度σ≥160MPa并要求均匀一致(其强度极差不大于20MPa)、导电率在≥61.0% IACS等要求,这在当时的生产技术与工艺装备条件下,要保证大批量生产与供货是有相当难度的。在上海电缆研究所有限公司的研究及组织下,通过电缆行业企业的共同努力,实现了我国电缆行业铝导体及线材制造水平上了一个新台阶。

进入2010年以来,在特高压、远距离、大容量输电工程建设以及电网建设注重输电线路“节能降损”的战略促进下,我国的电工铝线制造技术及能力获得新发展,特别是大截面900/40(75)、1000/45(80)及1250/70(100)钢芯铝绞线,要求铝单线抗拉强度σ≥172MPa(其强度极差不大于25MPa)、导电率≥61.5%IACS以及节能型导线的铝单线导电率≥62.0、62.5及63.0%IACS的要求,极大促进了对铝导体及线材制造技术的研究,也涌现了数十家企业具备了生产这些导线的技术和装备能力。

对于导电率≥63%IACS的硬铝线及其架空导线产品生产,目前我国已有企业具备了批量生产的技术与装备能力,并已成功应用于江苏500kV等多项输电线路工程建设。

目前该产品规格和性能指标纳入到新修订的国家标准GB/T 17048 《架空绞线用硬铝线》标准中。对于高导电率硬铝线,增加了61.5%IACS、62.0%IACS、62.5%IACS三个级别的电阻率,分别用L1、L2和L3表示。

8A07导电率61.5%耐热导线制作及优势

鉴于日本国情,输电距离短,输电容量大,输电线路走廊资源紧张,其研究热点转向研究更高输电容量的耐热铝合金导线。西欧、北欧、北美等国家也相继开发使用耐热铝合金导线,其强度/重量比高、弧垂特性较好、输电容量大、线损小、抗腐蚀性能和抗蠕变性能好,已成为铝合金导线的发展趋势。

目前,我国已经能够稳定地生产出导电率为60%IACS的耐热铝合金导线,并已在国内的许多重要线路上得到很好的应用。随着对耐热铝合金导线研究的不断深入,目前国内耐热温度150℃级别导线的导电率已可达到或超过60%IACS,经过有关检测机构的全面检测,经过几年的攻关,实现了导电率为61%IACS的耐热铝合金单丝(长期耐热温度150℃)及导线(长期耐热温度120℃)的成功制备,完成了导电率为61%IACS的耐热铝合金导线的工程应用。

但是,我国国情是不仅要求提高输送容量,更要求远距离输送时线路损耗低,这就要求我们向高导电率方向发展,以降低线路损耗、节约资源。

通过调整Zr、Si和Fe含量,在热轧开坯后急冷140~180℃,并再次进行热轧、冷轧,获得了导电率大于61.1%IACS的耐热铝合金导线,但抗拉强度和长时耐热性能不佳。在固溶型锆耐热铝合金上添加合金元素Li或B,并通过温拉拔或控制铸造冷却速度,获得了导电率61.5%IACS的耐热铝合金导线,并提高了其抗拉强度至170MPa。

6201铝镁硅合金导线导电率由52.5%提升至55%的趋势解读

近年来以铝-镁-硅系的高强铝合金在架空导线中得到推广使用,代表产品为高强度铝合金芯铝绞线和中强度铝合金绞线。技术性能指标按照GB/T 23308-2009《架空绞线用铝-镁-硅系合金圆线》 和NB/T 42042-2014《架空绞线用中强度铝合金线》执行。自2011年国家电网推广使用节能导线应用(钢芯高导电率硬铝绞线、高强铝合金芯铝绞线和中强度铝合金绞线)以来,铝合金在输电线路得到大量的应用。但是其导电率相较于硬铝偏低,增加线路输送损耗,成为大规模铝合金推广的限制因素之一。国家电网于2012年和2013年分别立项了《高导电率耐热铝合金导体材料研发及导线研制》和《高导电率中强全铝合金节能导线研制及应用研究》两个科技项目,对耐热铝合金和中强度铝合金进行了导电率提升研究。

欧盟标准中, AL2、AL3和AL7与我国现有标准中的LHA1、LHA2和AL7性能相对应或相近,多出AL4、AL5、AL6三种规格。在最新由德国代表提出的IEC 62641提案中,在原先规格中,增加了AL4和AL5两种规格。

总结

现常规导线及使用铝杆,我公司是直接以铝水生产铝杆的专业化和集约化生产企业。关于今天议题三种产品我公司同样以铝水直接生产满足要求的合格产品。

我公司针对导电率63%IACS导线生产中的技术难题,组织技术、生产等部门共同努力,通过大量的研究、技术攻关,已成功解决了“成品率低、生产成本较高”等技术难题,质量稳定,从基础材料(高导铝杆)到成品导线可批量生产交付使用,这将为我国电缆行业制造水平再上一个新台阶作出重要贡献。

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