一、技術(shù)名稱：新型節(jié)能導(dǎo)線應(yīng)用技術(shù)
二、適用范圍：110kV 及以上架空輸電線路
三、與該節(jié)能技術(shù)相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗現(xiàn)狀：
目前，架空導(dǎo)線的導(dǎo)體材料都采用電工鋁。因鋁線材料的基本特性，我國架空導(dǎo)線鋁導(dǎo)電率為61%IACS (以電工退火銅的體積電阻率ρ=0.017241Ω·mm2/m為 100%IACS)。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2010年我國輸配電線損電量達(dá)710億kWh，全國輸配電線損率為 5.98%，折合5985萬tce。
四、技術(shù)內(nèi)容：
1.技術(shù)原理
近年來，國內(nèi)陸續(xù)研制出多種新型節(jié)能導(dǎo)線。與常規(guī)鋼芯鋁絞線相比，鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線、鋁合金芯鋁絞線和全鋁合金絞線三種節(jié)能導(dǎo)線的電氣和機(jī)械性能基本相同，但節(jié)能效果明顯，在輸電線路建設(shè)中具有普及推廣和應(yīng)用價值。鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線：導(dǎo)線材料中雜質(zhì)元素的比例是影響導(dǎo)線導(dǎo)電率的因素之一;同時材料內(nèi)部的晶界、位錯、固溶原子等微觀缺陷也對鋁導(dǎo)體導(dǎo)電率有不良影響，可通過細(xì)晶強(qiáng)化和顆粒強(qiáng)化減少微觀缺陷對導(dǎo)電率的影響。鋁合金芯鋁絞線和全鋁合金絞線：合金單線主要材料成分由電工鋁、鎂、硅等材料合成，添加的元素主要是鎂(Mg)和硅(Si)，主要組成物為Mg2Si。在熱處理狀態(tài)下，Mg2Si固溶于鋁中，并通過人工時效進(jìn)行硬化，將硅化鎂Mg2Si均勻地析出在合金單線的表面，使合金單線獲得足夠的強(qiáng)度和塑性。鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線：采用63%IACS高導(dǎo)電率鋁線(國際退火銅導(dǎo)電率為100%IACS)，替代普通鋼芯鋁絞線中的61%IACS鋁線;鋁合金芯鋁絞線采用53%IACS高強(qiáng)度鋁合金芯替代普通鋼芯鋁絞線中的鋼芯和部分鋁線，導(dǎo)線外部鋁線與普通鋼芯鋁絞線鋁線相同;中強(qiáng)度全鋁合金絞線全部采用58.5%IACS中強(qiáng)度鋁合金材料。上述三種節(jié)能導(dǎo)線的整體直流電阻值降低，提高了其導(dǎo)電能力，從而降低了電能損耗。三種節(jié)能導(dǎo)線的技術(shù)原理見圖1。
2.關(guān)鍵技術(shù)
1)鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線：考慮導(dǎo)線材料中各元素對導(dǎo)電率的影響，控制各元素的比例，運(yùn)用TiC等專用細(xì)化劑對晶粒進(jìn)行細(xì)化及強(qiáng)化，合理設(shè)計模具和壓縮率減少拉拔工藝增加的殘余應(yīng)力，同時采用型線的拉拔及絞制工藝的控制，確保生產(chǎn)過程中型線不翻轉(zhuǎn)、不翹邊。
2)鋁合金芯鋁絞線和全鋁合金絞線：通過鋁基體的合金化的配方組合，及加工工藝及熱處理的控制，使其導(dǎo)電率、強(qiáng)度、延伸率上得到明顯提高。
3.工藝流程
三種節(jié)能導(dǎo)線工藝流程分別見圖 2、圖 3 和圖 4。
五、主要技術(shù)指標(biāo)：
1)鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線的機(jī)械參數(shù)與普通鋼芯鋁絞線相同，鋁合金芯鋁絞線、全鋁合金絞線拉力重量比(弧垂特性)與普通鋼芯鋁絞線基本相當(dāng);在同等截面下，三種節(jié)能導(dǎo)線直流電阻降低約3%;
2)在等外徑條件下，與普通鋼芯鋁絞線相比，三種節(jié)能導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁環(huán)境、表面電場強(qiáng)度、可聽噪聲和無線電干擾水平基本相同。
六、技術(shù)應(yīng)用情況：
鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線和中強(qiáng)度全鋁合金絞線已通過中國電力企業(yè)聯(lián)合會的鑒定。該技術(shù)已在江蘇省電力公司500kV斗山至常熟南線路、220kV南通西至常青線路中應(yīng)用。
七、典型用戶及投資效益：
典型用戶：江蘇省電力公司
1)建設(shè)規(guī)模：500kV同塔雙回輸電線路，4×JL/G1A-630/45 導(dǎo)線，線路全長約27km。主要建設(shè)內(nèi)容：將原設(shè)計方案的常規(guī)鋼芯鋁絞線替換為等截面的高導(dǎo)電率硬鋁 S/Z 型絞線，桿塔和金具不變，主要設(shè)備包括 JL (GD)/G1A-630/45高導(dǎo)電率硬鋁 S/Z 型絞線。與普通鋼芯鋁絞線相比投資額增加390萬元，建設(shè)期2年。年可節(jié)約電139.3萬kWh，折合487.6tce，年節(jié)約41.8萬元，投資回收期9.3年。
2)建設(shè)規(guī)模：220kV 同塔雙回輸電線路，2×LGJ-630/45 導(dǎo)線，線路全長約9.5km。主要建設(shè)內(nèi)容：將原設(shè)計方案的常規(guī)鋼芯鋁絞線替換為等截面的高導(dǎo)電率硬鋁 S/Z 型絞線，桿塔和金具不變，主要設(shè)備包括 JL (GD)/G1A-630/45 高導(dǎo)電率硬鋁S/Z型絞線。 與普通鋼芯鋁絞線相比投資額增加60萬元，建設(shè)期2年。年可節(jié)約電23.8萬kWh，折合83.3tce，年節(jié)約7.1萬元，投資回收期8.5 年。
八、推廣前景和節(jié)能潛力：
該技術(shù)是現(xiàn)有鋼芯鋁絞線的替代升級產(chǎn)品，各項機(jī)械性能參數(shù)沒有變化。 應(yīng)用鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線可替代各種鋁鋼比值的普通鋼芯鋁絞線，節(jié)能效果明顯。鋁合金芯鋁絞線、全鋁合金絞線比較適合替代鋁鋼比值偏小的普通鋼芯鋁絞線，因此，能夠采用常規(guī)導(dǎo)線的新建線路，均能采用該技術(shù)。2010 年我國輸電線損電量1710億kWh，若到2015年，其中20%輸電線路能夠采用該技術(shù)，損耗降低3%，則總損耗可減少10.26億kWh，約為36萬tce。
二、適用范圍：110kV 及以上架空輸電線路
三、與該節(jié)能技術(shù)相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗現(xiàn)狀：
目前，架空導(dǎo)線的導(dǎo)體材料都采用電工鋁。因鋁線材料的基本特性，我國架空導(dǎo)線鋁導(dǎo)電率為61%IACS (以電工退火銅的體積電阻率ρ=0.017241Ω·mm2/m為 100%IACS)。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2010年我國輸配電線損電量達(dá)710億kWh，全國輸配電線損率為 5.98%，折合5985萬tce。
四、技術(shù)內(nèi)容：
1.技術(shù)原理
近年來，國內(nèi)陸續(xù)研制出多種新型節(jié)能導(dǎo)線。與常規(guī)鋼芯鋁絞線相比，鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線、鋁合金芯鋁絞線和全鋁合金絞線三種節(jié)能導(dǎo)線的電氣和機(jī)械性能基本相同，但節(jié)能效果明顯，在輸電線路建設(shè)中具有普及推廣和應(yīng)用價值。鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線：導(dǎo)線材料中雜質(zhì)元素的比例是影響導(dǎo)線導(dǎo)電率的因素之一;同時材料內(nèi)部的晶界、位錯、固溶原子等微觀缺陷也對鋁導(dǎo)體導(dǎo)電率有不良影響，可通過細(xì)晶強(qiáng)化和顆粒強(qiáng)化減少微觀缺陷對導(dǎo)電率的影響。鋁合金芯鋁絞線和全鋁合金絞線：合金單線主要材料成分由電工鋁、鎂、硅等材料合成，添加的元素主要是鎂(Mg)和硅(Si)，主要組成物為Mg2Si。在熱處理狀態(tài)下，Mg2Si固溶于鋁中，并通過人工時效進(jìn)行硬化，將硅化鎂Mg2Si均勻地析出在合金單線的表面，使合金單線獲得足夠的強(qiáng)度和塑性。鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線：采用63%IACS高導(dǎo)電率鋁線(國際退火銅導(dǎo)電率為100%IACS)，替代普通鋼芯鋁絞線中的61%IACS鋁線;鋁合金芯鋁絞線采用53%IACS高強(qiáng)度鋁合金芯替代普通鋼芯鋁絞線中的鋼芯和部分鋁線，導(dǎo)線外部鋁線與普通鋼芯鋁絞線鋁線相同;中強(qiáng)度全鋁合金絞線全部采用58.5%IACS中強(qiáng)度鋁合金材料。上述三種節(jié)能導(dǎo)線的整體直流電阻值降低，提高了其導(dǎo)電能力，從而降低了電能損耗。三種節(jié)能導(dǎo)線的技術(shù)原理見圖1。
2.關(guān)鍵技術(shù)
1)鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線：考慮導(dǎo)線材料中各元素對導(dǎo)電率的影響，控制各元素的比例，運(yùn)用TiC等專用細(xì)化劑對晶粒進(jìn)行細(xì)化及強(qiáng)化，合理設(shè)計模具和壓縮率減少拉拔工藝增加的殘余應(yīng)力，同時采用型線的拉拔及絞制工藝的控制，確保生產(chǎn)過程中型線不翻轉(zhuǎn)、不翹邊。
2)鋁合金芯鋁絞線和全鋁合金絞線：通過鋁基體的合金化的配方組合，及加工工藝及熱處理的控制，使其導(dǎo)電率、強(qiáng)度、延伸率上得到明顯提高。
3.工藝流程
三種節(jié)能導(dǎo)線工藝流程分別見圖 2、圖 3 和圖 4。
五、主要技術(shù)指標(biāo)：
1)鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線的機(jī)械參數(shù)與普通鋼芯鋁絞線相同，鋁合金芯鋁絞線、全鋁合金絞線拉力重量比(弧垂特性)與普通鋼芯鋁絞線基本相當(dāng);在同等截面下，三種節(jié)能導(dǎo)線直流電阻降低約3%;
2)在等外徑條件下，與普通鋼芯鋁絞線相比，三種節(jié)能導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁環(huán)境、表面電場強(qiáng)度、可聽噪聲和無線電干擾水平基本相同。
六、技術(shù)應(yīng)用情況：
鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線和中強(qiáng)度全鋁合金絞線已通過中國電力企業(yè)聯(lián)合會的鑒定。該技術(shù)已在江蘇省電力公司500kV斗山至常熟南線路、220kV南通西至常青線路中應(yīng)用。
七、典型用戶及投資效益：
典型用戶：江蘇省電力公司
1)建設(shè)規(guī)模：500kV同塔雙回輸電線路，4×JL/G1A-630/45 導(dǎo)線，線路全長約27km。主要建設(shè)內(nèi)容：將原設(shè)計方案的常規(guī)鋼芯鋁絞線替換為等截面的高導(dǎo)電率硬鋁 S/Z 型絞線，桿塔和金具不變，主要設(shè)備包括 JL (GD)/G1A-630/45高導(dǎo)電率硬鋁 S/Z 型絞線。與普通鋼芯鋁絞線相比投資額增加390萬元，建設(shè)期2年。年可節(jié)約電139.3萬kWh，折合487.6tce，年節(jié)約41.8萬元，投資回收期9.3年。
2)建設(shè)規(guī)模：220kV 同塔雙回輸電線路，2×LGJ-630/45 導(dǎo)線，線路全長約9.5km。主要建設(shè)內(nèi)容：將原設(shè)計方案的常規(guī)鋼芯鋁絞線替換為等截面的高導(dǎo)電率硬鋁 S/Z 型絞線，桿塔和金具不變，主要設(shè)備包括 JL (GD)/G1A-630/45 高導(dǎo)電率硬鋁S/Z型絞線。 與普通鋼芯鋁絞線相比投資額增加60萬元，建設(shè)期2年。年可節(jié)約電23.8萬kWh，折合83.3tce，年節(jié)約7.1萬元，投資回收期8.5 年。
八、推廣前景和節(jié)能潛力：
該技術(shù)是現(xiàn)有鋼芯鋁絞線的替代升級產(chǎn)品，各項機(jī)械性能參數(shù)沒有變化。 應(yīng)用鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線可替代各種鋁鋼比值的普通鋼芯鋁絞線，節(jié)能效果明顯。鋁合金芯鋁絞線、全鋁合金絞線比較適合替代鋁鋼比值偏小的普通鋼芯鋁絞線，因此，能夠采用常規(guī)導(dǎo)線的新建線路，均能采用該技術(shù)。2010 年我國輸電線損電量1710億kWh，若到2015年，其中20%輸電線路能夠采用該技術(shù)，損耗降低3%，則總損耗可減少10.26億kWh，約為36萬tce。
