ACSR-720/50型架空导线单股应力状态分析

钢芯铝绞线(ACSR)在使用过程中,钢芯与铝股共同承担张力载荷作用。由于导线的结构特性,各层股线的应力状态是不同的。以ACSR-720/50型架空导线为研究对象,运用ANSYS软件建立架空导线的几何模型,通过适当的FE(有限元)处理得到架空导线的有限元模型,确立模型求解的边界条件,进行数值模拟。分析结果表明,在10%RTS(额定拉断力)轴向拉力作用下,钢芯和铝股的等效应力最大值分别为74 MPa和31.8 MPa,得出钢芯与导体层的应力分布比例和单股上的最大切应力由内层到外层逐渐减小的结论;在远离吊线夹端面的横截面上,铝股内层等效应力值较大;距离吊线夹端面越近,铝股中层及外层的应力受端面约束力的影响越大;铝股端面的等效应力呈现由外层到内层逐渐增大的趋势,在不考虑其它因素的情况下,铝股内层在轴向拉力作用下首先产生失效的可能性较大,由此解释了吊线夹截面附近的金属屈服与疲劳应力的危险因素所在。

工业污染区架空导线腐蚀状态评价及机理研究

通过工业污染区架空线路导线的外观形貌观察、腐蚀坑深度测量、抗拉强度、伸长率、扭转次数及电阻率等理化及电气试验,以及与同型号新导线检测结果的数值比对,探究导线腐蚀对其力学、导电及防腐性能的影响,另外,通过铝线及镀锌钢线的断口分析、腐蚀物成分、镀锌钢线的镀层厚度观测,研究工业污染环境下钢芯铝绞线的腐蚀机理及控制措施,提出了新的镀锌钢线锌层厚度检测评估方法,为架空输电线路腐蚀状态评价及运维检修策略提供技术依据。

基于铜线夹与ACSR电缆线束的异种材料磁脉冲压接接头分析

目的探究磁脉冲技术在铜线夹与钢芯铝绞线(ACSR)电缆线束压接接头中的应用,以及放电能量对电缆接头性能的影响。方法利用磁脉冲放电设备在40 kJ和45 kJ放电能量下压接Cu-ACSR电缆接头,观察接头宏观形貌,进行接头拉伸试验,观察接头失效情况并评价接头性能。结果压接的位置越靠近末端,压接区直径的变形量越大。40 kJ放电能量下对应失效后,电缆线束末端发生了较为明显的弹性回复,其外圈铝合金线束张开,而在45 kJ时没有明显张开现象。45 kJ放电能量下对应失效后的铝合金线束延长量明显高于40 kJ时。同时,45 kJ放电能量下压接电缆接头截面可以观察到更大且更均匀的变形。结论使用磁脉冲技术可以实现异种材料的铜线夹和ACSR电缆线束的有效连接。在45 kJ放电能量下压接电缆接头的最大拉伸载荷相对于40 kJ时提升了55%,由此说明在45 kJ放电能量下压接电缆接头性能优于40 kJ时。

计及断股角度的高压输电导线钢芯漏磁场矢量计算与分布规律研究

针对现有钢芯断股漏磁场的研究中只考虑断股的长、宽、深等几何参数,鲜见涉及股线断口角度对漏磁场影响的问题,建立钢芯漏磁检测装置的三维有限元模型,分析12种断股角度工况下漏磁矢量B_(x)、B_(y)与B_(z)的分布规律,并将3种矢量进行对比,得到对断股最敏感的矢量方向。结果表明,矢量B_(x)和B_(y)呈多峰形态,且以断股角度90°为分界点,正负峰分布特征相反,而矢量B_(z)在断股角度90°时因断股宽度影响出现多峰,其他工况均为单峰形态。对比各矢量峰值发现,矢量B_(x)和B_(y)在各工况下正负峰值均较为相近。矢量B_(z)峰值远大于B_(x)和B_(y)峰值,断股角度90°时差值最大,B_(x)与B_(y)正峰值分别仅为B_(z)正峰值的4.5%和2.2%,负峰值绝对值仅为B_(z)正峰值的1.5%和2.9%。矢量B_(z)对钢芯断股最敏感,霍尔元件应垂直于导线表面布置以拾取矢量B_(z),此时漏磁信号检测最为有效。

悬浮沙粒对钢芯铝绞线电场强度分布的影响

以钢芯铝绞线(ACSR)为研究对象,利用有限元法建立仿真模型,计算分析沙尘参数以及ACSR最外层铝股数对绞线电场分布的影响。研究结果表明:沙粒会加剧绞线表面电场和绞线附近空间电场的畸变,沙粒粒径、浓度、带电量和线路运行状态对绞线表面及附近空间电场有明显影响,且沙粒所带负极性电荷对电场造成的畸变比正极性电荷更严重。绞线截面积相同情况下,绞线表面电场强度极大值随最外层铝股数增加而减小。研究沙粒参数对ACSR电场分布特性的影响,可为沙尘环境下ACSR选型及设计提供理论依据。

基于有限元模型的谐波对钢芯铝绞线载流量影响的定量分析

伴随着新能源与电力电子设备的广泛接入,输电线路的谐波问题愈发突出。针对谐波对输电线路载流量的影响机理不清,定量分析手段匮乏等突出问题,提出了一种评估谐波对钢芯铝绞线(aluminum con-ductor steel reinforced,ACSR)载流量影响的新方法。首先,通过使用贝塞尔函数求解ACSR的麦克斯韦方程组,推导ACSR内部电流密度分布的表达式,从而解析化的表征谐波与ACSR载流量间的作用机理。基于此,进一步利用热平衡方程建立输电线路载流量的解析表达式,从而定量评估谐波热效应对载流量的影响。理论分析结果表明:谐波的存在会降低ACSR的最大载流量,其作用机理为谐波下的交流电阻会使线路电阻增大,导致在同等线路温度下基波所产生的热量极值减小,从而使得最大载流量进一步降低。最后,在COMSOL软件中建立了ACSR的二维有限元模型,通过注入不同分量的谐波来验证该方法的有效性和准确性。

钢芯铝绞架空导线微动疲劳断口形貌

在自制的微动疲劳试验装置上进行钢芯铝绞导线(ACSR)的微动疲劳试验,采用扫描电子显微镜观察分析内、外层铝股线断口特征,研究其微动疲劳断裂机制。结果表明:铝股线的断股大多发生于导线与线夹的最后接触点处。微动振幅为1.0 mm时,在较低循环周次下(1.6×107),铝股线只发生正断;随着循环次数增加,铝股线断股数量增加,且发生45°及"V"形断裂。铝股线疲劳断口由疲劳源区、疲劳裂纹扩展区、瞬断区构成,呈现弯曲疲劳和扭转疲劳两种不同的断裂方式。

干燥和酸性条件下钢芯铝绞线磨损特性研究

在自制导线微动磨损试验机上考察了钢芯铝绞线在干燥和酸性2种典型气候条件下的微动磨损行为,利用扫描电子显微镜和铁谱显微镜分析了试样导线内外层线股接触区的表面形貌和磨损微粒的形貌、尺寸等.结果表明:2种试验条件下靠近线夹处的导线磨损机理主要为黏着和疲劳剥落,中间导线段的磨损机理主要为黏着和磨粒磨损,酸性条件下导线内还存在明显的腐蚀磨损.

碳纤维复合芯导线与钢芯铝绞线的起晕特性对比试验

为研究碳纤维复合芯导线(ACCC)的起晕特性,基于小电晕笼电晕测量系统进行了ACCC-600/71单根导线和LGJ-630/45钢芯铝绞线单根导线起始电晕特性的对比试验。试验结果表明:在干净及人工涂污下,ACCC-600/71导线的起晕电压均要高出LGJ-630/45导线起晕电压,说明ACCC-600/71导线确实能够降低线路损耗,在节能、环保方面具有良好运行性能;表面污秽会降低导线表面粗糙度系数,从而大幅度降低起晕电压,且污秽物颗粒度越大影响程度越高。

220kV钢芯铝绞线断股事故化学分析

针对220kV钢芯铝绞线断股事故,进行了铝绞线腐蚀产物的成分分析,分析了引起腐蚀的原因,指出应重视化学监督在电网中的作用。

钢芯铝绞线绞线间接触与磨损分析

根据架空输电导线的受力特点,建立了钢芯铝绞线局部接触模型。利用有限元分析了不同张力下铝绞线间的接触应力,从微观形貌分析了导线表面的黏着区与滑移区的分布特点,并通过两者的对比,获得了导线层间线股的磨损机制。结果表明,黏着区主要位于接触应力较大的接触区域中部,滑移区分布于接触应力较小的接触区域边缘。在黏着区,导线表层铝组织在高接触压力作用下破裂、塌陷,而滑移区的表层铝组织呈片状滑移、剥落。

碳纤维复合芯导线的特性及应用

阐述了碳纤维复合芯(ACCC)导线的结构和材料特点,比较了直径相近的ACCC导线与传统钢芯铝绞(ACSR)导线的主要材料性能,绘制了两种导线的应力弧垂曲线,将两类导线在最高气温下的弧垂和应力进行了对比。结果表明,ACCC导线的截面积、最高工作温度、载流量均高于ACSR导线,而弧垂明显小于ACSR导线,在实际工程中ACCC导线弧垂小的优势可明显降低铁塔的高度,进而可减少线路的造价。

在役输电线路钢芯铝绞线腐蚀状态评估与分析

为研究在役钢芯铝绞线(ACSR)的腐蚀状态,对典型气候下其各组成部分的腐蚀情况进行了宏观和微观研究,并结合其运行环境,分析了腐蚀原因。结果表明,腐蚀较为严重的是外层铝绞线,局部已出现腐蚀坑,钢芯基体未发生明显腐蚀;腐蚀产物可以降低铝绞线的腐蚀速率,但其对钢芯的腐蚀速率有提高作用。建议应更加注重外层铝绞线的腐蚀监测工作。

强热烈焰下典型高压输电线路状态受损及机理分析

利用电炉和酒精喷灯分别模拟易诱发输电线路跳闸的地表火和树冠火对应的高温辐射和高强火焰效应,利用高精度电子天平、拉力试验机和扫描电镜测试模拟火源中35 kV电压等级LGJ--120/20型钢芯铝绞线（ACSR）质量、力学性能和表面形貌等的受损行为,探讨模拟热环境映射实际山火条件下高压输电线路的可能跳闸机理.结果表明,在电炉模拟高温辐射作用下.钢芯铝绞线出现轻微质量受损（0.012％～0.073％）,外层铝线表面形成氧化铝白色无定形粉末区域,铝线电阻增加,产生局部过热现象造成电缆故障;在酒精喷灯模拟高强火焰下,钢芯铝绞线外层铝线表面出现气孔甚至缝隙并形成一定弧度,导线力学性能明显受损（拉伸和拉断后长度分别减少83.4％和增加17.3％）,内层铝线和镀锌层也遭到破坏,电学性能受损;类似实际地表火和树冠火条件下热烟气流和高温火焰可使导线质量、表面形貌、微观结构和力学性能发生破坏性变化,更易促使表面电离和热游离,与地面或树冠可燃物燃烧释放的大量带电质点形成地面 输电线路端口内多个不同强度非均匀电荷区,导线与地面或树木正常安全距离无法保持,区间内电荷量不断积累,电子崩逐渐建立,最终形成流注通道产生放电.诱发跳闸.

基于流固耦合的碳纤维复合芯导线微风振动特性数值分析

对发生微风振动的新型碳纤维复合芯导线和与其截面积相近的传统钢芯铝绞线的动态特性进行了对比研究。基于计算流体动力学(CFD)方法,利用Adina软件分别建立了两种导线微风振动流固耦合CFD仿真模型。获得不同截面导线竖向振幅比随约化速度变化曲线,对比其升阻力特性。通过对流场中做强迫振动的导线进行数值模拟,利用导线气动力载荷响应求得导线风能输入功率,从风能输入角度分析不同截面形状导线微风振动特性的差异。研究所得两种不同截面形状导线气动力特性的差异,可为新型导线在工程领域的应用提供参考。

考虑流固耦合效应的碳纤维复合芯导线风振响应分析

采用流固耦合理论计算输电导线的风振响应,既考虑风作用在导线上的荷载,也考虑导线形变引起表面风压改变及其对流场的影响.通过建立传统钢芯铝绞导线(ACSR)和碳纤维复合芯导线(ACCC)数值风洞模型,将两种导线在考虑流固耦合作用下的风振响应进行了对比分析.研究表明,相同档距和截面面积基本相同的情况下,碳纤维复合芯导线风振响应小于传统钢芯铝绞导线,并且相对不容易出现尾流失稳的现象.研究成果可为新型ACCC输电线路抗风设计提供有价值的参考,考虑流固耦合效应更接近导线在风场中运动的实际情况.

钢芯铝绞线磨损微粒特性分析

在自制导线微风振动模拟试验机上,于8%拉断张力下,对LGJ150/25型钢芯铝绞线完成了3种不同振动周次下的微风振动磨损试验。在线夹出口89mm处采集了磨损微粒,利用铁谱仪、扫描电镜和能谱仪对磨粒表面微观形貌、成分和尺寸进行了分析。结果表明,钢芯铝绞线铝线股的磨损主要为磨料磨损和氧化腐蚀磨损;随着振动周次的增加,磨粒尺寸迅速减小,几何长短轴比逐渐趋于1,棱角逐渐变得平滑,形成粒度较小,数量较多,且分布均匀的磨损微粒;在1×107振动周次下,试验导线的钢芯线发生较为明显的磨损现象。

碳纤维复合芯导线在架空线路上的应用

碳纤维复合芯导线(ACCC)是一种全新概念的架空线路用导线,具有重量轻、强度高、热稳定性好、弛度小、载流量大和耐腐蚀的特点。通过对其与普通钢芯铝绞线(ACSR)的性能比较,及其在南通电网上首次应用的介绍,研究了ACCC的施工、运行情况,以及在应用中存在的问题。

福建某海岛架空输电钢芯铝绞线的失效分析

采用XRD、SEM和EDS对福建省某海岛上35 k V失效的钢芯铝绞线进行形貌和成分分析。结果表明:内层铝绞线表面主要由Al、Al(OH)3和Al5(CO3)3(OH)13·x H2O等物相组成。在断口上除了Al、O等元素外,还含有C、S、Cl、Na、Mg、Ca等。海洋大气、CO2和尘埃等腐蚀介质导致内层铝股线遭受潮的海洋大气腐蚀、应力腐蚀、小孔腐蚀等,使内层铝股线严重腐蚀。

架空线路导线涂油特性分析

随着线路使用寿命的延长,海边及工业区附近线路受腐蚀情况日益严重,对于钢芯铝绞线,涂防腐油脂已成为国际上最为通用的导线防腐方式。介绍了导线的腐蚀原理和4种涂油方式,并对导线涂油对线路参数及弧垂特性的影响进行了分析,根据分析结果可知,涂油对导线垂直荷载影响较小,但对弧垂特性的影响不可忽略。在对地、交叉跨越距离比较紧张的地区及大档距位置,线路设计时应充分考虑涂油对导线弧垂特性的影响。