電線

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什麼是電線‎

  電線是指用作導電體的架空導線和屏蔽雷電用架空地線的通稱。電線常採用多股絞線,其單股材料通常有銅線、鋁線、鋁合金線、鋁包鋼線、銅包鋼線和鋼線等。架空電力線路經常使用的多股絞線是用上述材料扭絞製成的絞線,如銅絞線、鋁絞線、鋼絞線、鋁合金絞線、鋁包鋼絞線、銅包鋼絞線及不同材料構成的複合絞線。如鋼芯鋁絞線、鋼芯鋁合金絞線、鋼芯鋁包鋼絞線、鋼芯銅包鋼絞線及光纖複合鋼鋁混絞線等。

電線材料類型

  導電性僅次於銀,導熱性僅次於金、銀;抗腐蝕,無磁性,塑性好,易於焊接,用途廣泛。銅合金主要為提高銅的耐磨性,耐腐蝕性及機械物理性能。

  金屬導電性及導熱性最高,具有良好的耐腐蝕性及耐氧化性,易於焊接;主要用於鍍層和包復層;主要用做耐高溫線及(註:依照集膚效應原理)用做高頻通訊電纜導體。

  導電性僅次於銀、銅、金;導熱性好,耐腐蝕性好,機械強度一般,塑性好,比重小。缺點是抗拉強度低,不易焊接。鋁合金主要為提高鋁的機械強度,耐熱性及可焊性。

  • 金,鎳

  用做耐高溫線。

  • 鐵(鋼)

  常作複合導體的加強材料,如鋼芯鋁較線,銅包鋼,鋁包鋼線等。

  用做鋼絲/鋼帶/鐵導體的鍍層,用以防腐蝕。

  用做鋼絲/銅線的鍍層,用以防腐蝕,並有利於銅線的焊接。

電線結構類型[1]

電線從結構上分為單股線和多股線,而多股線又分多股實芯絞線、擴徑絞線、自阻尼絞線和緊縮型絞線等。

  一、多股實芯絞線

  這種絞線廣泛應用於電力線路上,如鋁(或鋁合金)絞線、鋼絞線和鋼芯鋁絞線等。多股絞線與同截面的單股線相比,柔性好、易彎曲,從而可減輕因曲折或振動所產生的彎曲應力,各股強度上的缺陷點不會集中於同一斷面,使整體強度保持均勻。絞線的扭絞方式通常用同心分層扭絞(單絞),相鄰層間扭絞方向相反,如圖(a)所示。當股絲數目特別多時,為提高結構的穩定性和電線柔性,有時將電線做成雙絞,即由許多按單絞構成的線束,再按單絞製成整條電線,如圖(b)所示,著名的義大利Messina海峽3650m的大跨越導線就是採用這種雙絞結構。

  Image:图单绞和双绞导线截面图(a)单绞;(b)双绞.jpg

  二、擴徑絞線

  所謂擴徑絞線,就是在相同的導電截面下所構成的絞線外徑比實芯絞線的外徑增大。這種絞線又分空芯型、支撐芯型、填充型和層間支撐型等多種。其用途主要為增大導線外徑以減少高壓線路和變電所母線的電暈和無線電干擾。在美國20世紀初,中期的高壓線路上常採用擴徑導線,我國在330kV高海拔地區線路上和變電母線上也採用過擴徑導線。

  (一)空芯型導線

  這種空芯型導線的外形如圖所示。它的每股導體製成帶扣的拱型斷面,各股相扣連而成圓管形並扭絞製成,為保證扣連的強度和抗拉要求,該導線需用銅材加工,其加工製造工藝複雜,使其難以廣泛應用。

  Image:图空芯型导线图.jpg

  (二)支撐芯型導線

  該種導線的截面外形如圖所示;支撐芯架通常用“工”形或“U”形銅或鋁材料擰成螺旋管作為非受力繞線支架,其上的內層繞鋼線股,外層依次繞鋁線股。國內生產廠也有用鍍鋅金屬軟管作支撐的擴徑絞線,用於電廠或變電所的母線上。

  Image:工形支撑芯导线截面图.jpg

  (三)填充型導線

  該種線芯為鋼絞線,外面繞兩層浸漬過、不水溶的細紙繩或塑料繩,其中每層混入兩股鋁線以保證橫斷面的穩定性,較外層或錶面層纏繞鋁股。其截面外形如同實芯導線圖(a)一樣。

  (四)層間支撐型導線

  該種導線與填充型相似,只是不加填充料,而是在鋼芯與鋁股層間纏繞1—2層每層4根(或更多)的拱形或圓形鋁線股作支撐層,外面再密佈鋁股,其截面外形如圖所示。國內高海拔地區、部分330kV線路上曾採用過這種單層拱形支撐的擴徑導線。

  Image:层间支撑型导线截面图.jpg

  三、自膽尼型導線

  從防振的目的出發,專門製造的一種對微風振動有很大阻尼作用的導線,稱自阻尼導線。其阻尼作用為一般絞線的3一15倍,因此可以不必採取其他防振措施,並可提高導線的平均運行應力,常用於線路大跨越段。

  自阻尼導線的結構有多種,常用的結構型式(國內生產的)是在鋁線層之間及鋁線層與鋼芯之間保持0.3-3mm的間隙,鋁線股呈拱形斷面以保持層體和間隙的穩定性。其截面外形如圖所示。它是利用各層的固有頻率不同,振動時產生動態干擾和層間的摩擦,碰擊耗能,起到消振作用。

  其他型式的自阻尼導線多是在股層間介入軟金屬或高滯後作用的非金屬材料,以提高自阻尼作用。

  Image:图自阻尼型导线截面图.jpg

  另外,國內外新興一種小弧垂鋼芯鋁絞線,其中鋼芯採圖用高強度鋼絲,鋁股採用軟態或半硬態鋁線,架線時預加較大張力拉出鋁股塑性伸長,使鋁股鬆弛,架線後鋁股基本不受張力,因此,能消耗較多振動能量,並提高鋁股的耐振性能。同時可提高線溫,增加傳輸容量。

  四、緊縮型導線

  該種導線是將圓線同心絞線通過特殊的模壓,使外層線股擠成為扇狀,使整根導線有一光滑的圓柱形錶面。經壓縮減小了空隙和外徑,不僅使風,冰荷載減少,還有利於阻止導線的舞動,但易產生微風振動。其截面外形如圖所示。

  Image:紧缩型导线截面图.jpg

電線與電纜的區分

  “電線”和“電纜”並沒有嚴格的界限。通常將芯數少、產品直徑小、結構簡單的產品稱為電線,沒有絕緣的稱為裸電線,其他的稱為電纜;導體截面積較大的(大於6平方毫米)稱為大電線,較小的(小於或等於6平方毫米)稱為小電線,絕緣電線又稱為布電線。 電線電纜主要包括裸線、電磁線及電機電器用絕緣電線、電力電纜、通信電纜與光纜

參考文獻

  1. 邵天曉.架空送電線路的電線力學計算 (第二版).中國電力出版社,1987年04月第1版.
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