架空導(dǎo)線試驗的標(biāo)準(zhǔn)對比

夏 峰，崔戎艦，林 芳

（中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計院有限公司，湖北 武漢430071）

0 引言

輸電系統(tǒng)是電網(wǎng)的重要組成部分之一，其按結(jié)構(gòu)形式可以分為架空輸電線路和電纜線路。架空輸電線路由線路桿塔、導(dǎo)線、絕緣子、線路金具、拉線、桿塔基礎(chǔ)、接地裝置等構(gòu)成，其中重要元件架空導(dǎo)線的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了6代［1-5］。前三代分別是銅、鋁、鋼鋁絞線，目前均已發(fā)展成熟，且應(yīng)用廣泛。1927年在瑞士開發(fā)的第四代鋁鎂硅合金架空導(dǎo)線和1974 年在美國和日本開發(fā)的第五代鋼芯耐熱鋁合金架空導(dǎo)線（HTLS）仍在應(yīng)用中發(fā)展，第六代低損耗導(dǎo)線（ACCA）在波蘭開發(fā)，正在創(chuàng)新發(fā)展之中。第五代架空導(dǎo)線主要是為了增加載流量，耐熱性高，同時損耗也高，而第六代架空導(dǎo)線的出現(xiàn)就是為了降低輸電損耗，使得經(jīng)濟(jì)效益最大化。

目前，中國是全世界使用架空導(dǎo)線最多的國家，為了規(guī)范架空導(dǎo)線的使用，國內(nèi)外的各類標(biāo)準(zhǔn)均對導(dǎo)線的試驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了規(guī)定［6-11］。1991年之后，隨著材料的多樣化，標(biāo)準(zhǔn)不再滿足于對單一類型的架空導(dǎo)線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，而是針對用途相同或類似的進(jìn)行分類。當(dāng)架空導(dǎo)線的使用場所不同時，標(biāo)準(zhǔn)文件中測試的方法和要求也不相同，但要求逐年增加，逐年嚴(yán)格。新標(biāo)準(zhǔn)首先對架空導(dǎo)線材料的基本參數(shù)進(jìn)行規(guī)定，再對成品進(jìn)行測試標(biāo)準(zhǔn)的要求，最后是產(chǎn)品級別的規(guī)定和要求，且在標(biāo)準(zhǔn)的最后有關(guān)于理論計算的公式和相關(guān)理論推導(dǎo)［12-14］。

本文對典型材料架空導(dǎo)線的各類國際與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對比［15-24］，分析了國內(nèi)外各類架空導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)在導(dǎo)線試驗內(nèi)容上的相同與區(qū)別之處，幫助加深相關(guān)從業(yè)人士對導(dǎo)線試驗標(biāo)準(zhǔn)的理解，便于輸電工程的設(shè)計與應(yīng)用。

1 鍍鋅鋼線的試驗標(biāo)準(zhǔn)對比分析

1.1 各類標(biāo)準(zhǔn)的測試項目對比

將對鍍鋅鋼線的試驗有規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，對比結(jié)果如表1所示。

表1 鍍鋅鋼線標(biāo)準(zhǔn)項目對比表Table 1 Standard items comparison of galvanized steel wire

從表1可以看出，關(guān)于鍍鋅鋼線，不同標(biāo)準(zhǔn)的試驗項目有很大區(qū)別?！禛B/T 3428-2012 架空絞線用鍍鋅鋼線》標(biāo)準(zhǔn)中所涉及的項目最多，其次國外標(biāo)準(zhǔn)中DIN-EN 標(biāo)準(zhǔn)中的項目相對較多。但是對于相同項目，不同標(biāo)準(zhǔn)的要求也有所不同，具體區(qū)別在1.2節(jié)中進(jìn)行說明。

1.2 各類標(biāo)準(zhǔn)的測試項目內(nèi)容區(qū)別

在接頭測試中，各標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致，但是《DINEN 50189 架空導(dǎo)線鍍鋅鋼絲》標(biāo)準(zhǔn)中有更加具體的說明?！禔STM 475-03 鍍鋅鋼絞絲》對不同單體數(shù)量的絞線有不同的接頭標(biāo)準(zhǔn)要求，在3股絞線中，單個成品的鋼絲上不得有接頭；在7股絞線中，要求在任何150英尺（45.7 m）的完整鋼線上，不超過一個接頭。

在伸長率測試中，ASTM 標(biāo)準(zhǔn)中對試驗器材和方法有具體說明，實驗中有高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度和極限強(qiáng)度的級別。GB/T 3428 與DIN-EN 50189DIN 則對5 種不同強(qiáng)度的鍍鋅鋼線材料做了規(guī)定，要求在250 mm的規(guī)范長度上測量值不小于給定值。

在鋼的延展性測試中，只有ASTM 對該試驗做了規(guī)定，要求鍍鋅鋼絞線以不超過15圈/min的速度緊密螺旋繞圓柱形纏繞兩圈時，不得斷裂，且用于公用設(shè)備的高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度和極限強(qiáng)度級直徑應(yīng)等于單絲直徑的3倍。

在鍍層附著性試驗中，4 種標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致，GB/T 3428 與DIN-EN 50189 標(biāo)準(zhǔn)中有具體的實驗描述，規(guī)定了鋼絲的旋轉(zhuǎn)速度和直徑種類，在B498 標(biāo)準(zhǔn)中有具體的數(shù)值規(guī)定。

在導(dǎo)線直徑誤差測試中，對于不同直徑的導(dǎo)線，有不同的誤差范圍標(biāo)準(zhǔn)。整體比較，DIN-EN 50189 與GB/T 3428 的精度高于ASTM B498/B498M 精度，后者又高于ASTM 369 和ASTM 475 的精度，且DIN-EN 50189對不同材料的精度要求規(guī)定更加細(xì)致，而ASTM 475對不同股數(shù)的絞合線要求不一樣。

在導(dǎo)線表面測試中，標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致。

在抗拉強(qiáng)度測試中，標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致。

在鍍鋅的質(zhì)量測試中，相對于GB/T 3428 及其它標(biāo)準(zhǔn)，DIN-EN 50189 則更加全面，考慮了材料種類和直徑種類的影響。

因此，可以得出以下結(jié)論：

1）GB/T 3428-2012標(biāo)準(zhǔn)非常全面，對鍍鋅鋼線的多種試驗項目進(jìn)行了規(guī)定。

2）DIN-EN 50189：2000 的鍍鋅鋼絲導(dǎo)線試驗內(nèi)容同樣全面，但比如扭矩實驗、伸長率試驗等試驗項目沒有具體的試驗步驟說明，可以參考其他標(biāo)準(zhǔn)。

2）GB/T 3428-2012 與DIN-EN 50189：2000 導(dǎo)線尺寸容許偏差要求十分嚴(yán)格，所給出的測試數(shù)值對照標(biāo)準(zhǔn)幾乎覆蓋了所有尺寸的導(dǎo)線和所有材料種類的導(dǎo)線。而在ASTM B498/B498M中還明確了測試次數(shù)的要求，要進(jìn)行重復(fù)性試驗，且對材料要求更加嚴(yán)格。

4）在ASTMB 957 和ASTM 958 標(biāo)準(zhǔn)中，超高強(qiáng)度和極限高強(qiáng)度的鍍鋅（5%鋅鋁鎂合金）鋼芯導(dǎo)線，在相同直徑下，導(dǎo)線的拉伸試驗要求更加嚴(yán)格，其他試驗要求和普通鍍鋅鋼絲導(dǎo)線幾乎一致。

5）在ASTM標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)斷裂強(qiáng)度的試驗可以用拉力試驗代替，或者1%伸長率下的應(yīng)力應(yīng)變試驗（主要研究絞線物理強(qiáng)度的），能得到相同的效果。

2 鋁包鋼絞線的試驗標(biāo)準(zhǔn)對比分析

2.1 各類標(biāo)準(zhǔn)的測試項目對比

從表2可以看出，5種國內(nèi)外關(guān)于鋁包鋼絞線的不同標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的試驗項目有所區(qū)別，且試驗項目數(shù)量 總體少于鍍鋅鋼線。

表2 鋁包鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)項目對比表Table 2 Standard items comparison of concentric-lay-stranded aluminum-clad steel conductors

2.2 各類標(biāo)準(zhǔn)的測試項目對比

在ASTM標(biāo)準(zhǔn)中對導(dǎo)線的長度、直徑、不同股數(shù)的鋁絞線有明確的規(guī)定，對試驗只有簡單的描述，在IEC標(biāo)準(zhǔn)中對每個試驗過程都有詳細(xì)的說明。通過對比單絲導(dǎo)線和絞合導(dǎo)線的試驗，絞合選用的導(dǎo)線需要滿足單絲導(dǎo)線的標(biāo)準(zhǔn)，而絞合之后的架空線路有些例行生產(chǎn)試驗沒有強(qiáng)制要求，B232-B232M 中說明此類試驗項目買賣雙方可以協(xié)商，在滿足買方要求的前提下實現(xiàn)基本功能。

在接頭測試中，各標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致，ASTM B416有更加具體的說明，且對不同類型的絞線有著不同的要求，直徑種類拆分得更加細(xì)致。但YB/T 124對接頭測試暫無相關(guān)論述，提出應(yīng)按GB/T 3048.2規(guī)定的方法從絞線上選取的單絲測量進(jìn)行電阻率試驗。

在密度測試中，各標(biāo)準(zhǔn)均有要求，且相同溫度條件下，ASTM B232 比ASTM B549 對鋁材料密度的標(biāo)準(zhǔn)大，要求相對比較寬松。

在面積變化測試中，只有ASTM B549-04和ASTM B232-B 232M-01 以及YB/T 124 中有要求，且ASTM B549-04 要求更加具體，對不同直徑種類的導(dǎo)線要求更加細(xì)致。

在1%伸長率下的應(yīng)力應(yīng)變試驗中，IEC 61232 對試驗要求和過程有更加具體的說明，且對實驗細(xì)節(jié)的描述更加細(xì)致。

在導(dǎo)體額定強(qiáng)度測試中，ASTM B416 中表示的方式不同于前兩種，前兩種是用百分比表示，ASTM B416中是用LB（磅）表示，可以通過計算來相互轉(zhuǎn)化。

在電阻率測試中，ASTM B549 中有具體的數(shù)值說明，且描述得更加細(xì)致，相對來說ASTM B416 中覆蓋范圍較小。

因此，可以得出以下結(jié)論：

1）IEC 對試驗過程和要求說明非常具體，在ASTM中的參數(shù)對照表更加清晰，而且涉及范圍更廣，而YB/T 124對試驗部分的闡述則相對較少。

2）IEC標(biāo)準(zhǔn)中只涉及了5種不同種類的絞線的數(shù)值規(guī)定，相對來說范圍比較狹窄。

3）不同材料之間的標(biāo)準(zhǔn)對于拉力應(yīng)力和伸長率的要求有差別。

對于薄板，考慮到Z方向的厚度遠(yuǎn)小于板的平面方向，彈性模量的計算公式引用文獻(xiàn)[7]基于試驗的公式,對于泊松比忽略Z方向鋼筋的增強(qiáng)作用，ρ為豎向配筋率：

3 鍍覆鋼支撐的成型鋼絲壓縮同心鋪設(shè)鋁絞線試驗標(biāo)準(zhǔn)對比分析

3.1 各類標(biāo)準(zhǔn)的測試項目對比

從表3 可以看出，鋁絞線不同標(biāo)準(zhǔn)的鋁絞線試驗項目差別不大，但其試驗項目少于鍍鋅鋼線和鋁包鋼絞線。兩種標(biāo)準(zhǔn)的要求有所不同，具體區(qū)別在3.2節(jié)中進(jìn)行說明。

表3 鍍覆鋼支撐的成型鋼絲壓縮同心鋪設(shè)鋁絞線標(biāo)準(zhǔn)項目對比表Table 3 Standard items comparison of shaped wire compact concentric-lay-stranded aluminum conductors,coated-steel/steelreinforced supported

3.2 各類標(biāo)準(zhǔn)的測試項目對比

在接頭測試中，ASTM B779-03 和ASTM B857-09要求基本一致。

在導(dǎo)體額定強(qiáng)度測試中，在層數(shù)和直徑等其他條件一致的情況下，ASTM B779-03中規(guī)定的每單位長度的質(zhì)量要大于ASTM B857-09規(guī)定的。對額定強(qiáng)度的要求，ASTM B857-09 中的分類更加細(xì)致，但相同條件下ASTM B779-03中對強(qiáng)度要求更高。

在強(qiáng)度測試中，ASTM B779-03 和ASTM B857-09要求基本一致。

在單位長度質(zhì)量測試中，ASTM B857-09 沒有ASTM B779覆蓋范圍廣。

在電阻率測試中，ASTM B857-09 說明的更加具體，但要求基本一致。

因此，可以得出以下結(jié)論：

1）ASTM B857 中機(jī)械和電氣部分試驗的要求說明更加具體，指出了需要采用的標(biāo)準(zhǔn)等，部分要求也比B779 嚴(yán)格，比如評分因素；但是在單位長度質(zhì)量的要求這一項目中，ASTM B779覆蓋的范圍要廣一些。

2）兩種鋼芯支撐的鋁絞線在密度、層數(shù)等方面要求幾乎一致，只在某些方面有很小的區(qū)別。

4 結(jié)語

本文對鍍鋅鋼線、鋁包鋼絞線、鍍覆鋼支撐的成型鋼絲壓縮同心鋪設(shè)鋁絞線的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對比，涉及GB/T、YB/T國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)以及ASTM、IEC、EN等國際標(biāo)準(zhǔn)，對各標(biāo)準(zhǔn)的試驗測試項目和內(nèi)容規(guī)定進(jìn)行了異同分析。

同種架空線的不同標(biāo)準(zhǔn)的試驗內(nèi)容也有不同，有些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定更嚴(yán)格，比如DIN-EN 50189：2000，但EN 50189 標(biāo)準(zhǔn)有部分試驗沒有給出具體說明，在使用時可以參考其他標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇性補(bǔ)充。

不同架空線的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定項目差別很大，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量也有差別。鍍鋅鋼線的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目更多，且項目內(nèi)容更加全面［25-30］，而鍍覆鋼支撐的成型鋼絲壓縮同心鋪設(shè)鋁絞線標(biāo)準(zhǔn)較少，目前尚無國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，且試驗測試項目數(shù)目也少。

國內(nèi)外對于同種導(dǎo)線的試驗標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容大致相同，但也存在差異之處，總體上各有優(yōu)點，應(yīng)廣泛參考有關(guān)架空導(dǎo)線的試驗標(biāo)準(zhǔn)。

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