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摘要：110kV至500kV架空输电线路属于高压输电线路，是国内主要的长距离跨地区电力输送通道，110kV至500kV架空输电线路材料目前国内主要使用铝包钢芯铝绞线，在其他新材料上也有很多探索，比如碳纤维复合芯铝绞线、碳纤维和玻璃纤维混合芯铝绞线、高强度全铝合金线等，这些新材料在一定程度上解决或修复了铝包钢芯铝绞线的一些不足，在未来的110kV至500kV架空输电线路中可能被广泛运用。
关键词：铝包钢芯铝绞线 高压输电线路 碳纤维复合芯铝绞线 电气性能 机械强度
电力已经是我们日常生活不可或缺的基本设施，如果没有电，我们不敢想象生活是什么样的，首先我们无法吃饭、晚上无法工作、白天无法出门、交通信号灯也会瘫痪等等。可能很多人不清楚的是，这么基础的物资其实也是通过“高速公路”运输到全国各地的，只不过电能运输的“高速公路”是高压输电线路。
目前国内高压输电线路电压等级为110kV～220kV，330kV～750kV电压等级为超高压，因为110kV至500kV属于两者中间，所以不对这个做特殊要求，就统一为高压。一般高压电通过架空线路进行输送，就是我们平常在户外可能会看到的那种架在高架铁塔上的线路。110kV至500kV架空线路是我国电力输送的命脉，而输送的“高速公路”——导线则影响着输送的质量和速度。本文将围绕目前110kV至500kV架空输电线路新材料进行讨论，探究有哪些新材料的运用可以提高电力输送的效率和质量。
1.目前110kV-500kV架空线路主要使用的材料
现在国内110kV至500kV架空输电线路主要使用的是铝包钢芯铝绞线，这种导线的应用十分的广泛，是一种将单层或多层铝股线绞合在镀锌钢芯线外的加强型导线。
铝包钢芯铝绞线的主要组成部分是钢线和铝线，钢芯是“中芯线”，铝线通过绞合的方式围绕在钢芯上，钢芯主要用来增加导线强度，铝线则是用来导电。
铝包钢芯铝绞线在架空线路上具备很多的优势，它结构简单、安装方便，最主要的是经济性好，能够传输大容量的电能。因为加了钢芯，导线在抗拉强度上大大加强，可以跨越很多地理障碍，特别适合南方多山水的地形结构，是我国目前架空线路中使用最多的导线。
但是铝包钢芯铝绞线也存在很多的特殊性，在一些特殊场合比如高温、高寒、腐蚀度高的地区应用不够广泛;其次钢芯使得导线重量大，作为架空线路可能会出现离地间隙小的情况;另外，铝的导电性虽然比较好，但是还有很大的改进空间。因此开发新的材料解决这些问题一直是很多科研人员努力的方向。
2.110kV-500kV架空线路新材料应用情况探究
随着国内用电需求的增大，110kV-500kV架空线路建设也越来越多，为了应对特殊的耐热、耐寒、耐腐蚀环境输电，电力工作者一直在探索使用新的材料来替代铝包钢芯铝绞线。
目前正在进行研究的有可以耐腐蚀的铝包钢芯铝合金绞线、强度更高的高强度全铝合金导线、还有耐腐蚀重量更轻的有机复合导线。下面我将主要介绍这几种新材料在110kV-500kV架空线路中的应用情况。
2.1特殊性能钢芯铝绞线
特殊的钢芯铝绞线既能算是新材料，也不能说完全是新材料，它是在钢芯铝绞线的基础上进行改进，使得它能够应用在特殊的环境中。这种新材料不是完全的新材料，更严谨的说法是改进材料。
比如上面提到的可以耐腐蚀的铝包钢芯铝合金绞线，还有抗拉强度更高的全铝合金绞线，还有为了应对高温地区输电的耐热型铝合金导线等等，这些新材料是替换或者改进钢线或者铝线，不能完全算新材料，但也是新材料应用的探索，我就不过多的介绍了。
除了改进，肯定会有创新，下面提到的都是新材料的应用。
2.2碳纤维芯铝绞线
碳纤维芯铝绞线的芯线由碳纤维和树脂组成，是典型的有机新材料的应用。简单讲就是将原来的钢芯铝绞线中的钢芯替换成碳纤维和树脂，碳纤维的抗拉强度、抗冲击力、弯曲应力承受力相对钢芯有很大的提升。因此这种新材料在110kV至500kV架空输电线路中有更好优势。
碳纤维作为有机材料，其最大的优势就在于重量的减轻，对于钢芯铝绞线来说，过高的重量导致导线垂弧过大，离地间隙过小，重量轻的碳纤维铝绞线就很好的解决了这个问题。同时因为重量轻，所以在架设钢芯铝绞线的高塔上也能架设碳纤维芯铝绞线，不用再重新建塔，转换成本低。但是碳纤维在架设要求更严格，在成本上相对传统的钢芯铝绞线会更高，所以在实际使用上也需要根据实际情形进行判断。
2.3碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线
碳纤维和玻璃纤维混合芯铝绞线是在碳纤维铝绞线基础上将树脂改成了玻璃纤维，在碳纤维的中心层外包裹一层玻璃纤维，然后将形成的芯棒浸渍在环氧树脂中，经高温固化形成复合材料芯线[1]。外面的铝绞线还是使用原来的铝绞线，也只是将中间的钢芯替换掉。
碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线也称之为碳纤维复合芯导线，目前在美国和加拿大使用较多，其他如欧洲、墨西哥、中国也同步在尝试。其中江苏远东电缆有限公司、辽宁省电力公司都在这方面进行先进的探索。
碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线重量仅为钢芯的0.25倍，在重量上大大减轻;碳纤维的抗拉强度为3000兆帕，比钢芯的抗拉强度更大，无论是在运输还是架设的过程中，都能很好的对抗形变。
对于输电线路来说还有一个重要的问题需要考虑，那就是线损。碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线的线损相对钢芯铝绞线来说也是大大降低了。首先是因为碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线是用的导电性能更好的软铝;其次因为碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线是有机材料，不会因为交流电而产生涡流损耗;最后是结构上采用更紧密的排布方式，增加了导线的截面积，增大了导电能力，减小了损耗。
碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线具备重量轻、抗拉强度大、导电性能好等优势，相较于传统的钢芯铝绞线有较大的应用优势，适合推广。
2.4高强度全铝合金线
高强度全铝合金线是直接增加铝导线的强度，使之不用增加钢芯就能达到相应的强度。这是一种非热处理的铝合金绞线，生产工艺简单、成本低、导电性能好[2]。
因为金属铝重量相较其他金属来说是很轻的，而且延展性好，这也是为什么铜导电性更好但是在110kV至500kV的高压架空长距离输电线路中很少使用的原因。高强度全铝合金导线很好的延续了金属铝自身的优点，弧垂特性好，有更高的离地间隙，能够有效的降低铁塔成本。
3.总结
本文主要讨论了110kV至500kV架空输电线路新材料的应用，原来110kV至500kV架空输电线路使用最广泛的材料是钢芯铝绞线及铝包钢芯铝绞线，现在通过科技和技术手段進行了多轮创新，一直在寻找更加优化的材料，降低输电的成本，同时我们也可以从110kV至500kV架空输电线路新材料的发展中看出产业发展的几个趋势。
第一种新材料的应用就是在原材料基础上进行改进，上面提到的特殊的钢芯铝绞线就属于这种，对原材料局部改进，优化特定的性能。
第二种就是探究零部件的优化和替代，碳纤维芯铝绞线、碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线就属于零部件替代，用新的有机材料替代原有的钢芯，使性能得到优化。
第三种就是整体替换，高强度全铝合金线就是直接用高强度全铝合金线替代原来的钢芯和铝绞线，将原来的零部件直接化成一个整体，不仅使性能得到优化，还能让结构更加的简单。
参考文献：
[1] 盛尊华，王炜，刘哲. 碳纤维导线在500kV双回输电线路中的应用研究[J].河北电力技术，2014，33（5）：17-19.
[2] 梁旭明，余军，尤传永. 新型复合材料合成芯导线技术综述[J]. 电网技术，2006，（19）：1-6.
关键词：铝包钢芯铝绞线 高压输电线路 碳纤维复合芯铝绞线 电气性能 机械强度
电力已经是我们日常生活不可或缺的基本设施，如果没有电，我们不敢想象生活是什么样的，首先我们无法吃饭、晚上无法工作、白天无法出门、交通信号灯也会瘫痪等等。可能很多人不清楚的是，这么基础的物资其实也是通过“高速公路”运输到全国各地的，只不过电能运输的“高速公路”是高压输电线路。
目前国内高压输电线路电压等级为110kV～220kV，330kV～750kV电压等级为超高压，因为110kV至500kV属于两者中间，所以不对这个做特殊要求，就统一为高压。一般高压电通过架空线路进行输送，就是我们平常在户外可能会看到的那种架在高架铁塔上的线路。110kV至500kV架空线路是我国电力输送的命脉，而输送的“高速公路”——导线则影响着输送的质量和速度。本文将围绕目前110kV至500kV架空输电线路新材料进行讨论，探究有哪些新材料的运用可以提高电力输送的效率和质量。
1.目前110kV-500kV架空线路主要使用的材料
现在国内110kV至500kV架空输电线路主要使用的是铝包钢芯铝绞线，这种导线的应用十分的广泛，是一种将单层或多层铝股线绞合在镀锌钢芯线外的加强型导线。
铝包钢芯铝绞线的主要组成部分是钢线和铝线，钢芯是“中芯线”，铝线通过绞合的方式围绕在钢芯上，钢芯主要用来增加导线强度，铝线则是用来导电。
铝包钢芯铝绞线在架空线路上具备很多的优势，它结构简单、安装方便，最主要的是经济性好，能够传输大容量的电能。因为加了钢芯，导线在抗拉强度上大大加强，可以跨越很多地理障碍，特别适合南方多山水的地形结构，是我国目前架空线路中使用最多的导线。
但是铝包钢芯铝绞线也存在很多的特殊性，在一些特殊场合比如高温、高寒、腐蚀度高的地区应用不够广泛;其次钢芯使得导线重量大，作为架空线路可能会出现离地间隙小的情况;另外，铝的导电性虽然比较好，但是还有很大的改进空间。因此开发新的材料解决这些问题一直是很多科研人员努力的方向。
2.110kV-500kV架空线路新材料应用情况探究
随着国内用电需求的增大，110kV-500kV架空线路建设也越来越多，为了应对特殊的耐热、耐寒、耐腐蚀环境输电，电力工作者一直在探索使用新的材料来替代铝包钢芯铝绞线。
目前正在进行研究的有可以耐腐蚀的铝包钢芯铝合金绞线、强度更高的高强度全铝合金导线、还有耐腐蚀重量更轻的有机复合导线。下面我将主要介绍这几种新材料在110kV-500kV架空线路中的应用情况。
2.1特殊性能钢芯铝绞线
特殊的钢芯铝绞线既能算是新材料，也不能说完全是新材料，它是在钢芯铝绞线的基础上进行改进，使得它能够应用在特殊的环境中。这种新材料不是完全的新材料，更严谨的说法是改进材料。
比如上面提到的可以耐腐蚀的铝包钢芯铝合金绞线，还有抗拉强度更高的全铝合金绞线，还有为了应对高温地区输电的耐热型铝合金导线等等，这些新材料是替换或者改进钢线或者铝线，不能完全算新材料，但也是新材料应用的探索，我就不过多的介绍了。
除了改进，肯定会有创新，下面提到的都是新材料的应用。
2.2碳纤维芯铝绞线
碳纤维芯铝绞线的芯线由碳纤维和树脂组成，是典型的有机新材料的应用。简单讲就是将原来的钢芯铝绞线中的钢芯替换成碳纤维和树脂，碳纤维的抗拉强度、抗冲击力、弯曲应力承受力相对钢芯有很大的提升。因此这种新材料在110kV至500kV架空输电线路中有更好优势。
碳纤维作为有机材料，其最大的优势就在于重量的减轻，对于钢芯铝绞线来说，过高的重量导致导线垂弧过大，离地间隙过小，重量轻的碳纤维铝绞线就很好的解决了这个问题。同时因为重量轻，所以在架设钢芯铝绞线的高塔上也能架设碳纤维芯铝绞线，不用再重新建塔，转换成本低。但是碳纤维在架设要求更严格，在成本上相对传统的钢芯铝绞线会更高，所以在实际使用上也需要根据实际情形进行判断。
2.3碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线
碳纤维和玻璃纤维混合芯铝绞线是在碳纤维铝绞线基础上将树脂改成了玻璃纤维，在碳纤维的中心层外包裹一层玻璃纤维，然后将形成的芯棒浸渍在环氧树脂中，经高温固化形成复合材料芯线[1]。外面的铝绞线还是使用原来的铝绞线，也只是将中间的钢芯替换掉。
碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线也称之为碳纤维复合芯导线，目前在美国和加拿大使用较多，其他如欧洲、墨西哥、中国也同步在尝试。其中江苏远东电缆有限公司、辽宁省电力公司都在这方面进行先进的探索。
碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线重量仅为钢芯的0.25倍，在重量上大大减轻;碳纤维的抗拉强度为3000兆帕，比钢芯的抗拉强度更大，无论是在运输还是架设的过程中，都能很好的对抗形变。
对于输电线路来说还有一个重要的问题需要考虑，那就是线损。碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线的线损相对钢芯铝绞线来说也是大大降低了。首先是因为碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线是用的导电性能更好的软铝;其次因为碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线是有机材料，不会因为交流电而产生涡流损耗;最后是结构上采用更紧密的排布方式，增加了导线的截面积，增大了导电能力，减小了损耗。
碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线具备重量轻、抗拉强度大、导电性能好等优势，相较于传统的钢芯铝绞线有较大的应用优势，适合推广。
2.4高强度全铝合金线
高强度全铝合金线是直接增加铝导线的强度，使之不用增加钢芯就能达到相应的强度。这是一种非热处理的铝合金绞线，生产工艺简单、成本低、导电性能好[2]。
因为金属铝重量相较其他金属来说是很轻的，而且延展性好，这也是为什么铜导电性更好但是在110kV至500kV的高压架空长距离输电线路中很少使用的原因。高强度全铝合金导线很好的延续了金属铝自身的优点，弧垂特性好，有更高的离地间隙，能够有效的降低铁塔成本。
3.总结
本文主要讨论了110kV至500kV架空输电线路新材料的应用，原来110kV至500kV架空输电线路使用最广泛的材料是钢芯铝绞线及铝包钢芯铝绞线，现在通过科技和技术手段進行了多轮创新，一直在寻找更加优化的材料，降低输电的成本，同时我们也可以从110kV至500kV架空输电线路新材料的发展中看出产业发展的几个趋势。
第一种新材料的应用就是在原材料基础上进行改进，上面提到的特殊的钢芯铝绞线就属于这种，对原材料局部改进，优化特定的性能。
第二种就是探究零部件的优化和替代，碳纤维芯铝绞线、碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞线就属于零部件替代，用新的有机材料替代原有的钢芯，使性能得到优化。
第三种就是整体替换，高强度全铝合金线就是直接用高强度全铝合金线替代原来的钢芯和铝绞线，将原来的零部件直接化成一个整体，不仅使性能得到优化，还能让结构更加的简单。
参考文献：
[1] 盛尊华，王炜，刘哲. 碳纤维导线在500kV双回输电线路中的应用研究[J].河北电力技术，2014，33（5）：17-19.
[2] 梁旭明，余军，尤传永. 新型复合材料合成芯导线技术综述[J]. 电网技术，2006，（19）：1-6.