Техническое и отраслевое руководство по проводникам ACSR

Обзор кабеля ACSR

Кабель ACSR (алюминиевый проводник со стальным армированием) представляет собой высокопроизводительный, высокопрочный многожильный провод, используемый для воздушных линий электропередачи. Его структура обычно состоит из сердечника из оцинкованной стали, окруженного одним или несколькими слоями проволок из алюминия высокой чистоты, которые концентрически навиты вокруг стального сердечника.

Основные преимущества кабелей ACSR:

1. Отличная проводимость:Алюминий обладает хорошей электропроводностью, что делает кабели ACSR очень эффективными для передачи энергии.

2. Высокая механическая прочность:Стальной сердечник обеспечивает дополнительную прочность, помогает выдерживать вес кабеля и уменьшать провисание, что делает его пригодным для особых географических условий, таких как пересечение рек и долин.

3. Легкий и устойчивый к коррозии:​ Использование алюминия не только снижает вес кабеля, но и повышает его коррозионную стойкость, продлевая срок его службы.

4. Экономичность:Из-за относительно низкой цены на алюминий кабели ACSR имеют ценовое преимущество с точки зрения более низких затрат на строительство линий.

Кабели ACSR широко используются в энергетической и передающей промышленности, особенно в сценариях, требующих монтажа на большие расстояния и с большими пролетами. Кроме того, они могут служить в качестве связующих проводов, поддерживающих воздушные кабели. В зависимости от конкретных требований приложения,ACSR-кабельспецификации и стандарты могут различаться, например, соответствие EN 50182, ASTM B232 или IEC 61089.

1. Распространенные типы и классификации ACSR

Классифицируется по классу прочности (стандартный префикс GB/T):

• JL/G1A, JL/G1B:Сердечник из оцинкованной стали стандартной прочности (G1).

• JL/G2A, JL/G2B:Сердечник из высокопрочной оцинкованной стали (G2).

• ДЛ/Г3А:Сердечник из сверхпрочной стали (G3).

• Примечание. В старых стандартах Великобритании их часто сокращали доLGJ-XXX/XX, например,LGJ-240/30эквивалентноJL/G1A-240/30.

Классификация по антикоррозионной обработке (суффикс):

• АКСР/АВ:Стальной сердечник, плакированный алюминием. Обеспечивает превосходную коррозионную стойкость по сравнению со стандартной оцинкованной сталью.

• АКСР/ТВ:Смазанная или специально обработанная стальная проволока. Используется в суровых условиях с высокой влажностью, солевыми брызгами или сильным загрязнением.

2. Типичные стандартные размеры (комбинация Al/St)

Ключевой момент:Существуют сотни конкретных конфигураций ACSR. Только на отраслевых платформах перечислено более 50 спецификаций ACSR/AW (например, 15/3, 387/50, 775/100). Обратите внимание, что некоторые номера моделей инструментов (например, ACSR-87) относятся к совместимому компрессионному оборудованию, а не к самому проводнику.

3. Ключевые сценарии применения

4. Будущее: ACSR в развивающихся сетях

Роль ACSR расширяется по мере развития технологий и требований современных энергосистем:

1. Интеллектуальные проводники:​ ACSR превращается из пассивного компонента винтеллектуальный сетевой актив. Будущие версии могут интегрировать распределенные оптические волокна для работы в режиме реального времени.измерение температуры и деформации, что позволяет осуществлять техническое обслуживание по состоянию. В сочетании смодели цифровых двойников, это позволяет проводить прогнозный анализ рисков, таких как галопирование по льду в экстремальных погодных условиях.

2. Передовые материалы для новых систем:Переход к устойчивым, возобновляемым энергосетям увеличивает спрос на проводники с более высокой коррозионной стойкостью, меньшим провисанием и более длительным сроком службы. Применениеалюминиевые провода с нанопокрытием​ и использование передовых ядер, таких каккомпозиты из углеродного волокна​ еще больше повысит производительность и срок службы ACSR в сложных условиях.

Таким образом, основная идентичность ACSR определяется его обозначением «Алюминиевая зона/Стальная зона» с префиксами, обозначающими прочность стали (например, JL/G2A), и суффиксами, обозначающими защиту от коррозии (например, /AW).

Стандартные размеры варьируются отОт 120/20 для распределения до массивных 1250/100 для коридоров сверхвысокой пропускной способности, с такими моделями, как720/50​ является знаковым для крупных проектов HVDC.

При выборе ACSR инженеры должны учитывать уровень напряжения, требуемую токовую нагрузку (токовую нагрузку), длину пролета и коррозионную активность окружающей среды. В будущем ACSR станет более интеллектуальным и адаптивным компонентом современных и будущих энергетических сетей, укрепляя свою важную роль в глобальной передаче электроэнергии.

Вопрос: Каковы последние технологические достижения в кабелях ACSR?

А:​ Последние технологические достижения в области кабелей ACSR сосредоточены в первую очередь на следующих областях:

1. Улучшения материалов:В то время как традиционные кабели ACSR состоят из алюминиевых жил и стального сердечника, в новых технологиях используются более совершенные материалы. Например, проводники с композитным сердечником из углеродного волокна (проводники JRLX/T) демонстрируют значительно меньшие характеристики провисания по сравнению с традиционными ACSR. В тех же условиях увеличение провисания из-за изменения температуры гораздо ниже, чем у традиционного ACSR.

2. Применение жаропрочных алюминиевых сплавов:​ В кабелях ACSR используются новые жаропрочные алюминиевые сплавы. Их постоянная рабочая температура и кратковременно допустимая температура на 60°C выше, чем у традиционных ACSR, что значительно повышает пропускную способность.

3. Технология вихретокового контроля:Датчик Eddy Current LineCore — это вихретоковая технология, используемая для проверки ACSR, первоначально разработанная Государственной сетевой корпорацией Китая в конце 1980-х годов. В последние годы эта технология была модернизирована за счет оптимизации расположения датчиков и моторизованного управления, что сделало ее легче, компактнее, энергоэффективнее и проще в развертывании с помощью роботов для проверки.

4. Экономическая эффективность и повышение производительности:Например, в проекте модернизации линии электропередачи Montana-Dakota Utilities использовались новые кабели TS с алюминиевым углеродным сердечником. Эти кабели обеспечивают в три раза большую номинальную пропускную способность существующих кабелей аналогичного диаметра, что позволяет сэкономить 40% затрат и завершить строительство на год раньше запланированного срока.

5. Тенденции рынка и расширение применения:Хотя ACSR остается наиболее широко распространенным проводником, технология ACSS (алюминиевый проводник со стальной опорой) постоянно совершенствуется, чтобы устранить недостатки в прочности, тем самым расширяя диапазон ее применения. Кроме того, проводники с композитным сердечником пытаются отвоевать долю рынка у ACSR и ACSS, поскольку эти новые проводники демонстрируют значительные преимущества по весу, эффективности и характеристикам провисания.

Вопрос: Какова коррозионная стойкость кабелей ACSR в различных условиях окружающей среды?

А:Коррозионная стойкость кабелей ACSR (армированная сталью с алюминиевым проводником) в различных условиях окружающей среды следующая:

1. Общая коррозионная стойкость:​ Из-за наличия стального сердечника коррозионная стойкость кабелей ACSR относительно низкая. Стальной сердечник склонен к ржавчине, тогда как внешние алюминиевые жилы, хотя и в некоторой степени устойчивы к коррозии, в определенных средах могут образовывать очаги коррозии.

2. Влияние факторов окружающей среды:Скорость коррозии кабелей ACSR зависит главным образом от качества воздуха, включая взвешенные частицы, концентрацию диоксида серы, осадков, химического состава тумана и других погодных условий. В особых промышленных условиях, например, в сильно загрязненных районах, коррозия кабелей ACSR более серьезна.

3. Роль цинкового покрытия:Стальной сердечник кабелей ACSR обычно оцинкован, чтобы обеспечить определенную степень защиты от коррозии. Однако эта защита может выйти из строя при длительном воздействии суровых условий окружающей среды, что приведет к дальнейшей коррозии как стального сердечника, так и алюминиевых жил.

4. Тестирование и оценка:​ Макроскопические и микроскопические исследования кабелей ACSR, находящихся в эксплуатации в типичных климатических условиях, показали, что коррозия более серьезна на внешних алюминиевых жилах, в то время как матрица стального сердечника не выявила значительной коррозии. Кроме того, испытания с использованием оборудования для ускоренной коррозии проволоки показывают, что коррозия быстро прогрессирует в условиях ускоренного старения.

5. Улучшения и альтернативы:Для повышения коррозионной стойкости на рынке доступны проводники из полностью алюминиевых сплавов (AACSR). Эти проводники состоят из одного или нескольких слоев проволок из алюминиево-магниево-кремниевого сплава и высокопрочного стального сердечника с цинковым покрытием, обеспечивающего лучшие антикоррозионные характеристики. Кроме того, проводники из полностью алюминиевых сплавов (AAAC и AAC), полностью или в основном состоящие из алюминия, обладают превосходной коррозионной стойкостью.

На коррозионную стойкость кабелей ACSR в различных условиях окружающей среды влияет множество факторов, включая качество воздуха, эффективность цинкового покрытия и географическое положение.

Вопрос: Как выбрать соответствующие спецификации и стандарты кабеля ACSR в зависимости от требований различных приложений?

А:Выбор правильных спецификаций и стандартов кабеля ACSR требует рассмотрения множества факторов, включая потребности применения, условия окружающей среды, а также ожидаемые механические и электрические характеристики. Подробные шаги и рекомендации следующие:

1. Определите требования к приложению:

• 1-1 Уровень напряжения:​ Выберите подходящий размер проводника в зависимости от уровня напряжения сети (например, 33 кВ или 22 кВ), чтобы обеспечить регулирование напряжения и запасы безопасности.

• 1-2 Мощность передачи и длина линии:Высокая пропускная способность и большая длина линий могут потребовать использования кабелей ACSR большего сечения для уменьшения сопротивления и тепловых потерь.

• 1-3 Условия местности:​ В горных районах или при переправах через реки необходима более высокая механическая прочность, чтобы выдержать вес и натяжение проводника.

2. Выберите подходящие материалы и методы скрутки:

• 2-1 Материал проводника:Обычно используется проволока из алюминиевого сплава 1350-H19. Для обеспечения дополнительной антикоррозионной защиты можно выбрать различные уровни гальванизации, алюминирования или плакирования алюминием стальных сердечников.

• 2-2 Прочность стального сердечника:Прочность стального сердечника ACSR может составлять от 6% до 40%. Сердечники из высокопрочной стали подходят для применений, требующих более высокой механической прочности, таких как переправы через реки и подвесные мосты.

3. Придерживайтесь соответствующих стандартов:

• 3-1 Международные стандарты:Если не указано иное, кабели ACSR должны соответствовать стандартам IEC:61089/IS:398 или ASTM:B-232.

• 3-2 Другие стандарты:Также можно сослаться на ASTM B231, DIN 48201, BS 215 и т. д., которые охватывают различные типы проводников и материалов жил.

4. Учитывайте факторы окружающей среды:

• 4-1 Коррозионная среда:В средах с высокой коррозией рассмотрите возможность использования проводников из полностью алюминиевого сплава (AAAC) или стальных проводников с алюминиевым покрытием (ACSR/AW), поскольку эти материалы обеспечивают лучшую коррозионную стойкость.

• 4-2 Температура и условия окружающей среды:​ На расчет сопротивления влияют как температура проводника, так и температура окружающей среды; поэтому эти факторы необходимо учитывать при проектировании.

5. Установка и обслуживание:

• Рекомендации по установке:Следуйте стандарту IEEE 524 «Руководство IEEE по установке проводников воздушных линий электропередачи», чтобы обеспечить наилучшие методы установки и долгосрочную надежность.

Вопрос: Каковы результаты сравнения производительности и стоимости кабелей ACSR и других типов кабелей (таких как OPGW, OPPC)?

А:Результаты сравнения производительности и стоимости кабелей ACSR и других типов (например, OPGW, OPPC) следующие:

1. Аспекты производительности:

• Кабели ACSR 1-1:Кабели ACSR обладают высокой электропроводностью для передачи энергии, но относительно более слабыми механическими свойствами. Они чувствительны к таким факторам окружающей среды, как вибрация, коррозия и УФ-излучение.

• 1-2 кабеля OPGW:OPGW (оптический заземляющий провод) сочетает в себе функции оптоволокна и передачи энергии. Он способен передавать большие объемы данных на высоких скоростях, сохраняя при этом силовые сигналы, как правило, в условиях высокого напряжения и сильного тока. Он отличается высокой прочностью на разрыв и защитой от электромагнитных помех (ЭМП), что делает его пригодным для работы в сложных климатических условиях и в регионах с сильными ЭМП.

• 1-3 кабеля OPPC:OPPC (оптический фазовый проводник) имеет структуру, аналогичную OPGW, но функционирует как фазовый проводник. При длительной передаче энергии необходимо учитывать влияние длительной рабочей температуры на характеристики и срок службы оптоволоконной передачи. Его механические и электрические свойства должны соответствовать соседним проводникам, чтобы обеспечить сбалансированное трехфазное напряжение.

2. Аспекты стоимости:

• 2-1 Кабели ACSR:В некоторых случаях, например, при передаче сильного тока, кабели ACSR могут иметь более высокие потери в линии, что приводит к увеличению затрат на передачу. Однако при превышении определенных пороговых значений стоимость кабелей ACSR может быть ниже, чем у традиционных альтернатив.

• 2-2 кабеля OPGW:​ Кабели OPGW относительно дороги, особенно для высоковольтных линий. Например, OPGW стоит примерно4,000пэээмилежили230кВлвэсад3400 за милю для линий 138 кВ. Кроме того, метод с использованием OPGW обычно дороже, чем использование оптоволоконных кабелей ADSS (полностью диэлектрические самонесущие).

• 2-3 кабеля OPPC:Кабели OPPC имеют относительно более низкую стоимость, поскольку их конструкция учитывает влияние длительных рабочих температур на производительность и срок службы волокна, тем самым снижая затраты на техническое обслуживание.

Таким образом, кабели ACSR превосходят OPGW и OPPC по проводимости, но уступают им по механическим свойствам и адаптации к окружающей среде. OPGW превосходно справляется с передачей данных и устойчивостью к электромагнитным помехам, но имеет более высокую стоимость.

Вопрос: Каковы наилучшие методы установки и обслуживания кабелей ACSR?

А:Передовые методы установки и обслуживания кабелей ACSR включают следующие аспекты:

1. Установка соединений и компрессионных соединений:

• 1-1​ Используйте динамометрический ключ для затяжки соединения, убедившись, что ключ находится на расстоянии не менее 1/4 дюйма (6,35 мм) от конца втулки. Для алюминиевых кабелей равномерно закрутите каждую муфту в четыре полных оборота и закрепите динамометрическим ключом.

• 1-2​ Для цельноалюминиевых кабелей для выполнения компрессионных соединений можно использовать бесшовные алюминиевые гильзы. Рекомендуемый метод заключается в том, чтобы сначала пропитать концы кабеля свинцовым суриком, вставить кабель в соединение и сжимать от центра к обоим концам, следя за тем, чтобы матрица всегда перекрывала предыдущее положение.

2. Установка бронестержней (виброгасителей):

Совместите бронестержень с проводником и зафиксируйте его в точке опоры. Откройте гаечный ключ, затем с помощью стержня брони затяните ключ так, чтобы средняя треть стержня брони скрутилась в петлю. Поверните ключ против часовой стрелки, чтобы совместить направление стержня брони с кабелем. Наконец, затяните и закрепите оставшиеся стержни брони, чтобы они не ослабли.

3. Выбор материала и антикоррозионные меры:

• 3-1​ При прокладке высоковольтного кабеля все материалы, включая металлы, ткани, прокладки и изоляционные материалы, должны соответствовать техническим характеристикам и требованиям контракта. В металлических материалах, таких как нержавеющая сталь, должны быть приняты меры для предотвращения коррозии, обеспечения целостности компонентов и изоляции.

• 3-2​ Профили и пластины должны соответствовать стандартам S235JO и S355JO или эквивалентным стандартам, таким как EN 10025, и должны быть сварены или обжаты. Механические и физические свойства сварных деталей должны соответствовать стандартам EN 10025.

4. Распределительные коробки и силовая проводка:

• 4-1Проводники ACSR используются для подключения воздушных линий к клеммам или вводам трансформаторов мощностью ниже 100 кВА. Для трансформаторов мощностью более 100 кВА следует использовать проводники большего сечения. Распределительные коробки/распределительные коробки SMC/главные выключатели должны быть установлены в соответствии со спецификациями в приложении и должны быть электрически подключены к существующей системе, должным образом заземлены и промаркированы.

• 4-2​ В цепях управления следует использовать медный многожильный провод сечением 2,5 кв. мм, класс 1,1 кВ, сертифицированный ISI, стандарт IS 694. Между трансформатором тока и счетчиком должна быть предусмотрена клеммная колодка с зарезервированными 20 % запасных клемм.

5. Техническое обслуживание оборудования:

При использовании кабельного резака ELDAN ACSR Shear M16-5 необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить прилипание расплавленного алюминия к лезвиям. Для этого устройство оснащено системой водяного охлаждения, позволяющей поддерживать кабель и лезвия во влажном состоянии.

Новейшая эволюция технологий: от «усиления» к «замене»

Чтобы преодолеть физические ограничения традиционной алюминиевой многопроволочной проволоки со стальным сердечником, недавние технологические прорывы были в основном сосредоточены на замене материалов и оптимизации конструкции.

1. Высокотемпературные проводники с малым провисанием (HTLS) (основной путь модернизации)

В настоящее время это наиболее часто используемый технологический путь модернизации существующих линий, позволяющий проводникам работать при более высоких температурах за счет модификации материала.

• ACSS (алюминиевый проводник со стальной опорой): Использованиеполностью отожженный алюминий, что позволяет поддерживать постоянную рабочую температуру 200–250°C. По сравнению с ACSR, он не испытывает необратимой потери прочности при высоких температурах, что делает его одним из предпочтительных решений для прямой замены ACSR.

• Термический алюминиевый сплав (TAL/TACSR): Благодаря добавлению таких элементов, как цирконий, алюминиевый сплав сохраняет