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来源: 发布时间:2017/8/7 8:09:09

架空线路是输送电力的重要载体,在电力系统中是确保安全稳定运行的重要一部分,若出现电力中断,会造成不可估量的经济损失和社会影响,甚至可能造成人员伤亡。钢芯铝绞线是高压输电中普遍用到的导线, 在风载荷持续作用的情况下, 导线很容易产生高频振荡。钢芯铝绞线, 是用铝和钢两种线形材料同轴分层绞绕制成的导线,在使用过程中要经受多重荷载,如张拉荷载、弯曲磨损作用、振动疲劳效应等。因为导线各层间的线股磨损在内部不易发现,很难采取及时的监控,这将会进一步的造成损失,甚至会出现断股断线,极大缩短了导线的寿命。

因此,为了保证导线的安全稳定运行,研究分析架空输电导线的绞线间的接触与特性,对深入研究分析钢芯铝绞线的强度和疲劳寿命具有重要指导意义。

1           钢芯铝绞线间接触状态

钢芯铝绞线的结构比较多, 常见的结构包括钢线股与铝线股两部分。导线内部或中心处为钢芯,向外是铝股,股线是成设定的螺旋升角在钢芯外侧周围紧密的绕制,螺旋状态有左旋或右旋两种,_外层的线股一般为右旋,相邻线层的线股需螺旋绕制方向相反,达到相互约束抵消单向扭转的目的,每层的线股个数和直径都不同。这种结构使得线股间受力变的极为复杂,因为绞线中的单线都为螺旋线, 当导线承受张拉力时,在纵向产生拉伸,各层绞线之间产生挤压力。在微风振动下,导线各层间发生相对滑移。

钢芯铝绞线的特性分析

2.1  结构特性

钢芯铝绞线是在钢芯线外围由几层铝线股螺旋绞制而成,其结构如图 1a)。其中,线股直径是 Dn;螺旋角是αn(右旋是正,左旋是负);绕制一周线股在轴向的上升距离叫节距 Pn;横截面的圆心到第 n 层上的线股中心的直线距离为节圆半径 Rn;一个节距内股线的长度为 Sn;下标n为股线所在层数。在同一层的线股有相同的 Dn、αn、Rn,其存在如下关系:

Tanαn2Rn/Pn                            (1)


导线内部或中心处为钢芯,向外是铝股,股线是成设定的螺旋升角在钢芯外侧周围紧密的绕制,相邻线层的线股需螺旋绕制方向相反,如图 1b)。

2.2  磨损特性

在钢芯铝绞线磨损中,其内层铝线磨损_为严重,_后出现断股,且在线夹和绞线连接处更易出现线股断裂。在导线持续磨损断裂的过程中,有黏着磨损、腐蚀磨损和疲劳磨损,在这些磨损区域里,_容易发生断股的区域在线夹和导线连接处,且微动区域的扩大和接触载荷成同样的趋势变化。

在不同气候和不同的载荷作用之下,导线内部各层接触的部位会产生相对位移滑动,从而造成微动磨损,因为这种内部磨损不易发现,很难采取及时的监控,这将会进一步的造成磨损扩大,出现断股断线,极大缩短了导线的寿命。微动振幅越大,材料的塑性变形也就越明显,会造成材料磨损脱落,在磨损区边缘产生裂纹,裂纹易于扩大,直至导线断裂。当张力和微动频率持续增加的情况下,磨损处主要为黏着磨损,产生磨屑使塑性变形变大。

2.3  力学特性

钢芯铝绞线的结构一般线芯为单股钢线或是多股钢线绞制,其主要用作承受张力。线芯外层一般是层或是多层铝制线股,被用作导电。在多向载荷共同作用下,导线受力包括:拉伸应力,扭转应力,剪切力和弯曲应力。这些力学性能的大小性质直接影响着导线整根的力学性能。在轴向应力或是弯曲应力作用下,导线内部各股间的应力分布有有着很大的差异。

在同层线股之间,导线承受的挤压力由内层到外层逐渐变。?鞴沙惺艿闹嵯蛄σ仓鸩惚浯,其大小和螺旋角度也有关系。在同层间的接触应力从接触边缘到接触中心逐渐变大,在中心接触区塑性变形和黏着磨损较严重,在接触边缘区滑移磨损严重。

在不同层线股之间,导线内层承受的力依次小于外层,且磨损区域面积由内层到外层逐渐变大,从而使得导线外层铝绞线磨损大于内层。

3            

本文针对架空输电导线的绞线间的接触与特性进行了简要分析,得知在导线绞线接触中心处应力_,在此磨损区间主要发生塑性变形和黏着磨损。在股线接触边缘处,其接触应力小于接触中心处,但滑移位移大,致使此区域主要为滑动磨损。在钢芯铝绞线的各线层中,外层线股承受得压力远大于内层股线承受的压力,更易发生疲劳断裂,同时,外层线股没有外力挤压,其股向应变比较大。在诸多因素下,钢芯铝绞线的外层更易发生塑性变形,内层在轴向力的作用下更易发生失效断裂。

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