鋼芯鋁絞線的強度-架空輸電鋼芯鋁絞線的絞線間的接觸與特性簡述-河北AG8亚游线缆有限公司

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架空輸電鋼芯鋁絞線的絞線間的接觸與特性簡述

來源:http://www.iefcn.com 發布時間:2017/8/7 8:09:09

架空線路是輸送電力的重要載體,在電力係統中是確保安全穩定運行的重要一部分,若出現電力中斷,會造成不可估量的經濟損失和社會影響,甚至可能造成人員傷亡。鋼芯鋁絞線是高壓輸電中普遍用到的導線, 在風載荷持續作用的情況下, 導線很容易產生高頻振蕩。鋼芯鋁絞線, 是用鋁和鋼兩種線形材料同軸分層絞繞製成的導線,在使用過程中要經受多重荷載,如張拉荷載、彎曲磨損作用、振動疲勞效應等。因為導線各層間的線股磨損在內部不易發現,很難采取及時的監控,這將會進一步的造成損失,甚至會出現斷股斷線,極大縮短了導線的壽命。

因此,為了保證導線的安全穩定運行,研究分析架空輸電導線的絞線間的接觸與特性,對深入研究分析鋼芯鋁絞線的強度和疲勞壽命具有重要指導意義。

1           鋼芯鋁絞線間接觸狀態

鋼芯鋁絞線的結構比較多, 常見的結構包括鋼線股與鋁線股兩部分。導線內部或中心處為鋼芯,向外是鋁股,股線是成設定的螺旋升角在鋼芯外側周圍緊密的繞製,螺旋狀態有左旋或右旋兩種,_外層的線股一般為右旋,相鄰線層的線股需螺旋繞製方向相反,達到相互約束抵消單向扭轉的目的,每層的線股個數和直徑都不同。這種結構使得線股間受力變的極為複雜,因為絞線中的單線都為螺旋線, 當導線承受張拉力時,在縱向產生拉伸,各層絞線之間產生擠壓力。在微風振動下,導線各層間發生相對滑移。

鋼芯鋁絞線的特性分析

2.1  結構特性

鋼芯鋁絞線是在鋼芯線外圍由幾層鋁線股螺旋絞製而成,其結構如圖 1a)。其中,線股直徑是 Dn;螺旋角是αn(右旋是正,左旋是負);繞製一周線股在軸向的上升距離叫節距 Pn;橫截麵的圓心到第 n 層上的線股中心的直線距離為節圓半徑 Rn;一個節距內股線的長度為 Sn;下標n為股線所在層數。在同一層的線股有相同的 Dn、αnRn,其存在如下關係:

Tanαn2Rn/Pn                            (1)


導線內部或中心處為鋼芯,向外是鋁股,股線是成設定的螺旋升角在鋼芯外側周圍緊密的繞製,相鄰線層的線股需螺旋繞製方向相反,如圖 1b)。

2.2  磨損特性

在鋼芯鋁絞線磨損中,其內層鋁線磨損_為嚴重,_後出現斷股,且在線夾和絞線連接處更易出現線股斷裂。在導線持續磨損斷裂的過程中,有黏著磨損、腐蝕磨損和疲勞磨損,在這些磨損區域裏,_容易發生斷股的區域在線夾和導線連接處,且微動區域的擴大和接觸載荷成同樣的趨勢變化。

在不同氣候和不同的載荷作用之下,導線內部各層接觸的部位會產生相對位移滑動,從而造成微動磨損,因為這種內部磨損不易發現,很難采取及時的監控,這將會進一步的造成磨損擴大,出現斷股斷線,極大縮短了導線的壽命。微動振幅越大,材料的塑性變形也就越明顯,會造成材料磨損脫落,在磨損區邊緣產生裂紋,裂紋易於擴大,直至導線斷裂。當張力和微動頻率持續增加的情況下,磨損處主要為黏著磨損,產生磨屑使塑性變形變大。

2.3  力學特性

鋼芯鋁絞線的結構一般線芯為單股鋼線或是多股鋼線絞製,其主要用作承受張力。線芯外層一般是層或是多層鋁製線股,被用作導電。在多向載荷共同作用下,導線受力包括:拉伸應力,扭轉應力,剪切力和彎曲應力。這些力學性能的大小性質直接影響著導線整根的力學性能。在軸向應力或是彎曲應力作用下,導線內部各股間的應力分布有有著很大的差異。

在同層線股之間,導線承受的擠壓力由內層到外層逐漸變小,各股承受的軸向力也逐層變大,其大小和螺旋角度也有關係。在同層間的接觸應力從接觸邊緣到接觸中心逐漸變大,在中心接觸區塑性變形和黏著磨損較嚴重,在接觸邊緣區滑移磨損嚴重。

在不同層線股之間,導線內層承受的力依次小於外層,且磨損區域麵積由內層到外層逐漸變大,從而使得導線外層鋁絞線磨損大於內層。

3            

本文針對架空輸電導線的絞線間的接觸與特性進行了簡要分析,得知在導線絞線接觸中心處應力_,在此磨損區間主要發生塑性變形和黏著磨損。在股線接觸邊緣處,其接觸應力小於接觸中心處,但滑移位移大,致使此區域主要為滑動磨損。在鋼芯鋁絞線的各線層中,外層線股承受得壓力遠大於內層股線承受的壓力,更易發生疲勞斷裂,同時,外層線股沒有外力擠壓,其股向應變比較大。在諸多因素下,鋼芯鋁絞線的外層更易發生塑性變形,內層在軸向力的作用下更易發生失效斷裂。

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