根据钢芯铝绞线的结构、材料特性和绞制特点,结合钢芯铝绞线在实际运行过程中的强度设计要求,利用ABAQUS 软件建立了钢芯铝绞线各层股线有限元模型,模拟钢芯铝绞线在运行过程中所受张拉力后的应力分布规律。
(1)对计算结果的分析表明,当钢芯铝绞线承受张拉力时,各层股线除了沿其自身轴向伸长之外,各层间还将相互挤压。由于外层股线没有沿径向的挤压力,外层股线应变比内层大。外层铝股受力要依次大于相邻内层,这与钢芯铝绞线的组成结构及实际断股事故的发生情况相符合,表明所建立的分层力学模型合理。
(2)初步研究表明,钢芯铝绞线在线夹出口处的受力较复杂,且等效应力受端面约束力的影响较大,在钢芯铝绞线覆冰和振动过程中,容易造成钢芯铝绞线与线夹接触处的疲劳断股。因此,在安装钢芯铝绞线时应重点保护线夹出口处钢芯铝绞线。
钢芯铝绞线的力学性能和强度设计直接关系到输电线路的可靠性和电网的安全运行,本文通过对钢芯铝绞线不同层股线的载荷与应力分布研究,结合线路的电压等级、输送能力、强度、寿命、环境影响、经济性等多方面的因素,可以对钢芯铝绞线的力学性能进行准确的分析和计算校核,以满足不同需要及外界条件的需求,也可作为钢芯铝绞线优化设计和合理选择的参考。
钢芯铝绞线是单层或多层铝单丝线绞合在镀锌钢芯线外的加强型导线,广泛应用于电网输变电工程。在河北某输电施工现场发现,未架空的新钢芯铝绞线出现了严重腐蚀。该钢芯铝绞线运抵输电工程材料站后露天存放,存放时间为7个月。为此,笔者针对钢芯铝绞线进行了理化检验,以分析腐蚀机理和原因,提出改进建议。
图1和图2 为钢芯铝绞线不同位置的宏观形貌。通过观察发现,钢芯铝绞线的腐蚀点断续存在,腐蚀严重处在铝线单丝横截面上已经形成过半腐蚀,腐蚀产物初期呈白色胶状,经自然风干后呈现灰白色,并附着在导线单丝表面,显着区别于未发生腐蚀的银白色铝线。
从样品中截取一段表面光滑未腐蚀的铝绞线作为化学成分测试的试样,测试前需将铝绞线表面的氧化膜用细砂纸(800目)磨去,然后用酒精清洗,进行铝线中杂质含量的测定。
采用化学滴定法 测试了试样 中 各种元素的含量,经过计算得到铝的含量大于99.73%(质量分数),化学成分满足GB/T3190-2008中对1060纯铝的要求。
通过扫描电镜观察发现,铝基体中弥散分布着_相粒子,通过能谱分析表明其为FeAl3_相粒子。FeAl3与铝的电极电位不同,FeAl3的电极电位为-0.39~-0.58V,而铝的电极电位为-0.80V,两者的电极电位差为0.4V。当在一定含量的硫酸盐电解质溶液中,两者即形成了原电池,基体铝将作为阳极较易失去电子。在氧化物破损后,铝金属就会发生电化学腐蚀。
(1)环境中存在的含硫化合物溶解在雨水中形成硫酸盐或者亚硫酸盐,在相对封闭的环境中,水蒸气在铝绞线表面形成水膜,破坏了其表面氧化膜。
(2)铝金属中存在_相粒子FeAl3与铝金属形成腐蚀原电池,在含硫酸盐水膜的作用下,铝绞线发生快速腐蚀失效。
建议与措施
(1)铝杆在轧制时,应尽量降低其中铁元素的含量,提高自身的耐腐蚀性能。
(2)铝导线在运输时应保持干燥,并用塑料薄膜包裹,避免淋雨或受潮。
(3)铝导线应在干燥通风处贮存,一旦发现淋雨或受潮,应立即采取通风晾晒等措施促进水气蒸发。
(4)对于在工业大气环境中使用的导线,可涂抹防腐蚀涂料,避免酸雨腐蚀
钢芯铝绞线是架空导线中的一种主要产品,由具有较高强度的钢绞线作为承力元件,电工用铝或铝合金线作导体,用于长距离、大功率的输电线路中。钢芯铝绞线具有结构简单、架设与维护方便、线路造价低、传输容量大,又利于跨越江河和山谷等特殊地理条件进行敷设等特点,因此被广泛地应用于各种电压等级的架空输配电线路中。
我国一次能源和电力负荷分布很不均衡,全国三分之二以上的可开发资源主要分布在四川、西藏、青海、云南、广西等西部地区;煤炭三分之二以上的可开发资源分布在山西、陕西、内蒙古西部。而全国三分之二以上的电力负荷集中在经济发达的京广铁路以东地区,特别是长三角、珠江三角洲、京津塘及沿海地区,西部的能源_与东部的负荷**距离在500—2000 km左右。因此有效而又经济地把能源以电的形式,长距离地从西部的能源_输送到东部和南部的负荷中心,是事关我国可持续发展的大事。
目前,我国输电线路以220 kV 330 kV、500 kV交流输电和几条±500 kV直流输电线路为骨干网架。全国已形成_电网公司下属的5个区域电网和南方电网。其中,华东、华北、华中、东北4个区域电网和南方电网已经形成了500 kV的主网架。“十一五”期间,我国将实施7个跨省大区电网之间以及大区电网与5个独立省网之问的互联。到2010年前后,将建成以三峡为中心的连接华中、华东、川渝的中部电网;华北、东北、西北三个电网互联形成
钢芯铝绞线在酸洗过程中,无论使用的是什么酸,都会与金属反应生产氢气,因此钢芯铝绞线就会发生氢脆的现象,而且钢芯铝绞线在吸取了氢气后,由于组织的不均匀性而形成气孔,会造成断裂或组织破坏,因此在电力行业应用的时候,使用效果就会大大的降低,为了控制这种情况的发生,我们可以采用以下几种方式来处理:
1、可以缩短钢芯铝绞线进行的酸洗时间,可通过提高酸洗液温度实现。
2、在酸洗液中加入缓蚀剂,例如丁炔二醇,硫脲,六次甲基四氨等。
3、在钢芯铝绞线中加入表面活性剂,降低酸液界面张力,使氢气容易从表面脱离。
4、进行加工处理的时候,尽量的防止金属杂质污染酸洗液。.
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