送电线路电线设计介绍1、导电材料、导线种类及导线型号1.1 导电材料用作导线的导电材料有铜、铝及铝合金 、钢等软铜：在 20℃时，直流电阻率为0.017241 Ω· mm2/m ；导电率为 58.0 m/Ω· mm2通常将此定为 100% IACS （相对导电率）硬铜：加入锡、铋、铁、 ，含铜量〉 0.995，导电率 97 % IACS软铝：软铝的导电率约为62 %IACS 硬铝：由于铝材中含有硅元素， 因此要加入少量稀土元素， 去除铝中的少量非金属元素，使其电阻率降至软铝水平（0.028 Ω mm2/m） 电线制造标准规定：硬铝导电率不小于61% IACS 铝合金：为提高铝线的抗拉强度，在软铝中加入少量的镁、硅、稀土元素，经特殊热处理，制成铝合金线导电率 52.5 % IACS 耐热铝合金 ：在铝中加入少量锆、稀土元素，可将再结晶温度提高到300℃，并能使晶粒细化，生产出耐热铝合金，线温可提高到 150~230℃ 导电率 52.5 % IACS 铝包钢：在钢丝表面包一层纯铝， 铝处于半熔状态时压铸泠拔形成不同铝层厚度的具有高抗拉强度、良好导电性能的铝包钢丝导电率 20-40 % IACS 。
钢线：低碳素钢 20℃时直流导电率为13 %IACS 高碳素钢 20℃时直流导电率为9 %IACS 1.2影响导电材料性能的因素1）纯度：铝线材的纯度较低时，其中的杂质会破坏铝线表面的氧化膜，从而加速铝线的电化腐蚀和化学腐蚀 钢线易受腐蚀，必须表面镀锌2）电阻率：电线中流过交流电，线温高于20℃时，电阻率会增大3）抗拉强度：经过退火的软金属，其抗拉强度很低退火后，铜：220N/mm2，铝 80N/mm2，钢280N/mm220℃时，硬铝抗拉强度为 160N/mm2 ，不同温度下，硬铝线相对抗拉强度：温度20℃50 100 150 200 250 300 硬铝100% 95% 90% 73% 57% 41% 20% 提高抗拉强度的办法：泠拔丝加工；线丝拔得越细，抗拉强度越高当电线长期发热处于高温时，可能再结晶，就如同退火一样，抗拉强度会降低正常运行情况下，电线的长期发热温度是由电线连接处的发热程度和电线因发热抗拉强度的降低程度控制的不同发热温度后，导线运行一年后抗拉强度损失：材料直径（mm ）初 始 抗 拉 强度（N/mm2 ）不同发热温度后强度损失率（% ）50℃75℃100℃160℃硬铝2.4 160 2 5 9 32 铝合金2.4 320 2 8 18 62 为避免连接点表面因氧化而造成接触电阻升高，一般电器连接点的允许温度规定为 70℃。
在长期电流作用下，导线的抗拉强度损失不应超过5%~10%《110kV~750kV架空输电线路设计规范》 5.0.6 ：验算导线允许载流量时，导线的允许温度宜按下列规定取值：（1）钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线宜采用70℃，必要时可采用 80℃，大跨越宜采用 90℃2）铝包钢绞线宜采用80℃，大跨越可采用100℃（3）镀锌钢绞线可采用125℃4）蠕变伸长：导线在持续拉伸状态下，产生永久变形这种现象叫蠕变伸长塑性伸长（非弹型伸长） 随拉力增大和时间延长而增加对钢芯铝绞线所作的恒定拉力蠕变伸长测试表明，当施加最大使用张力，持续时间达50h 左右时，变形便趋于稳定IEC绞线蠕变试验方法规定：施加20% 或 25% 额定拉断力（ RTS ）至少 1000h，测出蠕变伸长与时间的关系钢芯铝绞线塑性伸长率与时间的关系曲线：ε = CTm其中：ε：钢芯铝绞线塑性伸长率；C：某一恒定拉力下，经过1h 产生的塑性伸长率；T：恒定拉力持续的时间；m：对数坐标描绘塑性伸长图中近似直线斜率经验公式：ε = 7 ×10- 411 + ?3.33?i?b1.3 e0.015ti Ti0.17其中：Ф：钢芯铝绞线的钢、铝截面比As/Aa；ζb： 钢芯铝绞线的破断应力，N/mm2；ζi：i 工况下导线的应力， N/mm2；ti： i 工况下导线的线温，℃；Ti：i 工况的持续小时数， h；最终塑性伸长率（ ζ0） ：电线年平均运行应力下（25%ζb） ，持续 10 年所产生的塑性伸长率。
等效时间Teq ：将 10 年间导线经历各种工况的时间Ti 折算到平均运行工况（ 15℃，ζ15=25%ζb）的等效时间 TieqTieq =?i?157.647 e0.0882 （ti - 15 ）Ti例如：10 年间总等效时间 Teq=90900h ，Ф=0.13，ζ15=25% ζb，可求得 ε0=6.7×10-4架线后，电线的初伸长率εJ：ε j = ε 0（1 - K）架线过程中，拉出的伸长率包括2 个部分：（1）放线和锚线期间拉出的塑性伸长率：较低张力（一般限定在16%ζb 以内） ，时间 1~2 天2）观测、调整弧垂期间拉出的塑性伸长率：较大张力（在25%ζb 左右） ，时间 1~2 h架线塑性拉长系数K： 由于放线方式、架线张力及持续时间不同，所产生的架线塑性伸长率 Δεj 也是变化的， K = Δεj/ε0例 1：以年平均运行温度为15℃时的架线应力 ζ15、经历 1.5h 完成弧垂观测，则：Kmin = （1.5 90900）0.17 = 0.154例 2：以 16%ζb（0.64ζ15）的张力放线、锚线经历48h（等效时间约 1.6h） ，观测调平弧垂经历 2.5h，则：Kmax = （1.5 + 2.5 90900）0.17 = 0.182一般以平均值 K=（0.154+0.182）/2 =0.17 作为代表性的架线塑性拉长系数。
ε j = ε 0 1 - K = ε 0 1 - 0.17≈50.611 + ?3.33 ×?15?b1.3× 10- 4通常,εj 的平均值用近似公式表示: ε j = 7.5511 + ?4.4 ×10- 4补偿电线初伸长的方法 : 1)预拉法 : 在观测电线弧垂前 ,短时间内加大拉力 ,将电线塑性伸长率 ε0 预先拉出一般选取的预拉应力为60%σb，恒定拉力持续时间数分钟之内2)增大架线应力法：根据选定的初伸长率εj，通过增大架线的初张力，即减少架线弧垂，以使在运行中初伸长放出后，电线的最终应力、弧垂哈好等于设计要求值a） 降温法：已知 εj，算出等价温度 Δtε， （Δtε=εj/α） （α：电线的温度线胀系数， 1/℃） ，然后通过状态方程，计算为补偿初伸长，求得架线时代表档距中央的平均应力钢芯铝绞线， Δtε取值：钢、铝截面比 Ф等价温度 Δtε0.13~0.126 20~25℃0.2~0.15 15~20℃0.233~0.229 15℃南方出现高温天数较多，Δtε取上限值；北方地区 Δtε取较小值b）割线法：弧垂观测完毕，将初伸长部分割去Lε ≈ε j ∑licosβ i为补偿初伸长率，将线长L截去 ?Lε 后，电线应力增加为ζ0+Δζ0。
0?0≈- 12 ?02ε jγ j2lr2cosβ r2lr：连续档的代表档距βr：连续档的代表高差角γj：架线时的电线比载N/m.mm2εj: 电线初伸长 ,为负值若未考虑初伸长时观测弧垂为：fM =γ jl28?0 cos β，扣除初伸长挂线后的弧垂fj，fj = fM -??0 ?0fM1.3 电线的结构类型：1） 实芯绞线：通常采用同心分层扭绞（单绞） ，相邻层间扭绞方向相反2） 扩径绞线：增大导线外径，减少电晕和无线电干扰3） 自阻尼导线：阻尼作用为一般绞线的3~15倍4） 紧缩型导线 ：整根导线有一光滑的圆柱形表面，减小了空隙和外径，使风、冰荷载减少，还有利于防止导线舞动；但易产生微风振动1.4 主要绞线种类 : 1) 钢芯铝绞线 ACSR( Aluminum Conductor Steel-Reinforced): 由一层或多层Al-1350 铝丝同心绞制， 用高强度镀锌钢丝作加强芯加强芯可为一根钢丝或由多根钢丝绞制而成镀锌层根据镀锌层厚度不同，分为A、B、C三级，C镀锌层最厚2) 铝包钢芯铝绞线： ACSR/AW ( Aluminum Conductor，Aluminum-Clad Steel Reinforced):铝包钢丝的铝层厚度为标称半径的20%，有更好的防腐蚀作用，多用于腐蚀严重地区；与钢芯铝绞线相比，电阻小，线损较小。
3) 全铝线 AAC( Alll Aluminum Conductors-1350H19) ： 全铝线全部由铝 Al-1350 单丝绞成，铝的纯度为99.5%以上强度较低，用于电流大、档距小、荷载小的场合4) 全铝合金线AAAC-6201 ( Alll Aluminum Alloy Conductor-6201Alloy)：全由6201-T81高强度铝合金单丝绞制而成可用于钢丝腐蚀严重的地区5) 铝合金芯铝绞线ACAR ( Aluminum Conductor Alloy -Reinforced): 由Al-1350 铝丝同心绞制，用高强度铝合金丝作加强芯6) 铝包钢绞线 ACSC ( Aluminum-Clad Steel Conductor): 由铝包钢丝绞成7) 钢芯铝合金绞线 AACSR ( Aluminum Alloy Conductor， Steel-Reinforced) ：由铝合金单丝同心绞制，用高强度镀锌钢丝作加强芯可减少弧垂，主要用于大跨越，山区线路过荷载能力强，抗冰1.5 导线选型及设计张力导线选型应考虑以下情况：1） 国家标准 ：选择符合我国国家标准的电线2） 防腐：在腐蚀严重的地区，应采用铝包钢作加强芯的绞线，也可采用镀锌层较厚的镀锌钢丝作加强芯的绞线。
3） 经济性：应考虑线路工程整体的经济性4） 强度：导线应有足够的机械强度，且不产生不合理的弧垂1.5.1 导线截面选择导线截面选择应考虑如下因素：1） 最小截面积：电压等级ACSR AAAC 110kV 135 170 220kV 400 450 2） 电压损失：导线阻抗必须足够小，在给定负荷下，线路电压损失小于5%3） 热容量：导线具有传输最大长期电流并不引起过热的能力导线温度可达70℃，并不引起强度损失电线的热容量不但取决于允许温度，还与风、日照有关4） 经济性：a)每公里造价；b)电能损耗；c)负荷增长；5） 标准化：选择符合国家标准的导线型号1.5.2电线设计张力1.5.2.1 电线张力是变动的：路运行过程中 ,导线张力会随着荷载及温度的变化在10%~60% RTS范围内变化但由于复冰、大风及高温气象条件并不经常出现，大多数时间，导线运行在平均工况下，因此平均运行张力对导线的使用寿命更取决定作用1.5.2.2最大设计张力：《110kV~750kV架空输电线路设计规范》5.07：导、地线在弧垂最低点的设计安全系数不应小于 2.5，悬挂点的设计安全系数不应小于2.25地线的设计安全系数不应小于导线的设计安全系数。
《110kV~750kV架空输电线路设计规范》5.08：导、地线在弧垂最低点的最大张力应按下式计算：Tmax ≤Tp KcTmax ：导、地线在弧垂最低点的最大张力，N；Tp：导、地线的拉断力， N；Kc ：导、地线的设计安全系数；《110kV~750kV架空输电线路设计规范》5.09：导、地线在稀有风速或稀有覆冰气象条件时，弧垂最低点的张力不应超过其导、地线拉断力的70%悬挂点的的张力不应超过其导、地线拉断力的77%1.5.2.3推荐的设计张力（美国 EBASCO 工程公司）张力工况导线张力上限（ %RTS ）地线张力上限（ %RTS ）1、初始状态，无风无冰33.3 (注 1) 20 2、最终状态，无风无冰25 (for ACSR) 20 (for AAAC) 20 3、NESC 标准荷载工况 （6PSf ） 50 50 4、最大风速70 (for ACSR) 60 (for AAAC) 80 5、最大覆冰70 (for ACSR) 6。