一种直流输电导线专用电工圆铝杆及制备方法

摘要

本发明属于电工器材技术领域，公开了一种直流输电导线专用电工圆铝杆及制备方法，所述直流输电导线专用电工圆铝杆按质量百分比由硅小于0.06％、铁0.14％‑0.16％、稀土含量0.008％‑0.012％、铝硼合金含量0.001％‑0.003％，其余为铝组成。本发明提供的800KV‑1000KV直流输电导线专用电工圆铝杆，均可满足该项导线的发展与应用。本发明产品制成的输电导线是采用交流电压1000KV及以上、直流电压±800KV及以上、电压等级的输电技术，其特点为用该产品电工圆铝杆制成的导线具有输送容量大，输送距离远，减少线路损耗，强度高、导电性能好等作用。

说明书

技术领域

本发明属于电工器材技术领域，尤其涉及一种直流输电导线专用电工圆铝杆及制备方法，具体涉及一种国网800KV-1000KV直流输电导线专用电工圆铝杆。

背景技术

目前，随着能源资源与电力负荷需求呈逆向分布，2/3的水电资源集中在西南地区，80％以上的陆地风能资源和太阳能资源集中在西部、北部地区，而70％以上的电力消费集中在东中部地区。

同时为了减少输电过程中的电力浪费，节约土地资源和使用成本，以及减少存在安全隐患等、800KV-1000KV成为最重要的输电通道。

与本方案最相近的现有技术：

现有产品电工圆铝杆在生产工艺把控上，原铝液的成分比专利技术的基础上，成分偏低0.01％-0.05％,铸造温度把控不均衡，制造过程中控制误差在大于12个范围内，铝液温度除气除渣时为755-770度，静置时间为20-35分钟，铝液搅拌时间为10-20分钟，铸造过程中控制铝液温度705-715，铝液过滤采用30-45目陶瓷过滤板，铸造冷却水温度为25-40度，铸造出来的铸锭温度480-520之间，轧制成电工圆铝杆时乳液温度为40-60度，电工圆铝杆生产出来的温度为140-170度。通过各项检测与使用后该产品数值接近本方案的专利技术。

现有技术缺陷：

该产品做成导线的最大截面积只有430m㎡，导线输电性能差，输送容量小，线路损耗大，长期使用电耗较大，线路架设需用的塔架多，铝导线的强度长期使用不稳定。后续再加工成直流输电导线上强度误差在30个范围内，强度稳定性差，导线每段的导电性能不均匀，线路电流不稳定会增大线路损耗，长期使用成本高，没有明显优势。

缺陷的原因；

生产工艺与设备不成熟，原辅助材料性能不稳定，造成加工精度低，实验室检验设备不够先进，检测流程过于单一，造成成品电工圆铝杆抗拉强度不稳定、电阻值偏大，做成导线后抽检铝丝的强度在159-190之间，误差范围大于31，个别铝丝的电阻率在0.02864Ω·m,对整根导线的导电性能影响较大。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术中，电工圆铝杆做成的直流输电导线不能减少线路损耗，强度低、导电性能差。

(2)现有技术中，生产普通的电工圆铝杆对原铝液的成分要求低，含量不稳定，容易造成产品在后续使用过程中影响抗拉强度，电阻率，导电率。

(3)现有技术中，导线较为普通，国标范围偏差大，产品轧制工艺参数落后，一些设备控制不够精密，容易造成产品有缺陷。

解决以上问题及缺陷的难度为：

生产要求严格控制比较精准，操作流程较复杂，人工劳动强度较大，每个工作岗位的劳动强度增加，人员配置在操作手法上不容易一致。

解决以上问题及缺陷的意义为：

一种国网800KV-1000KV直流输电导线，为提高铝线的强度，导电性能和导电面积增加输送容量，降低线路损耗，能够提高线路的输送功率，减少线路走廊数，提高电网输送效率和导线全寿命周期综合经济效益，同时线路的输电网输送效率和传输容量不断提高，全方位满足电网建设需求。

本方案所解决的缺陷

该产品做成的导线全面突破新能源比例大规模送出，导线的截面积可以达到1250m㎡,是一种节能，环保型架空线，采取稳定性高，外径大的四层铝股结构，通过提高铝线的强度，导电性能和导电面积增加输送容量，降低线路损耗，减少对无线电的干扰，产品铝导线截面达到1250m㎡，能够提高线路的输送功率，减少线路走廊数，提高电网输送效率和导线全寿命周期综合经济效益，在高电压、高海拔、大容量、远距离线路中具有明显优势。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种直流输电导线专用电工圆铝杆及制备方法。

本发明是这样实现的，一种直流输电导线专用电工圆铝杆，所述直流输电导线专用电工圆铝杆按质量百分比由硅0.035％-0.07％、铁0.14％-0.16％、稀土含量0.008％-0.012％、铝硼合金在铝液中占比为0.001％-0.003％，其余为铝组成。

本发明的另一目的在于提供一种直流输电导线专用电工圆铝杆的制备方法，所述直流输电导线专用电工圆铝杆的制备方法包括：

步骤一，采用连续浇铸连续轧制设备，铝液完全合格后开始浇铸、过滤；

步骤二，过滤后的铝液进入冷却铸造机，通过冷却降温铸成锭胚；

步骤三，然后进入连轧机挤压成线材，控制轧制速度、温度。

进一步，所述步骤一具体包括：

第一步，采用铝液纯度为99.85含量原铝，装在专用的铝液保温炉内，而且带有自动恒温装备，进行1次精炼、除气、除渣、静止20分钟，得到高纯铝液，添加细化剂和提高导电性能的铝硼合金，以及细化铝晶粒的稀土合金；

第二步，加入铝硼合金，铝稀土合金，铝铁合金，进行搅拌，再次进行精炼、除气、除渣。

所述第一步中，铝硼合金铝硼合金在铝液中占比为0.001％-0.003％，其余为铝；

稀土合金为9％-11％的稀土元素，其余为铝；

铝铁合金为质量分数20％的铁元素，其余为铝。

所述第二步中，采用高纯氩气把粉状的精炼剂吹入铝液内，使精炼剂完全充分与铝液反应，去除有害杂质元素，待完全充分反应后，扒除铝液漂浮的杂质，静止20分钟后检测成分，硅小于0.06％、铁0.14％-0.16％、稀土含量0.008％-0.012％、铝硼合金含量0.001％-0.003％，成分合格后开机生产。

进一步，所述步骤二中，冷却水温度为35-45度，冷却水流量为85t/h，内外冷却水比例为6：4，冷却水压力0.35mpa。

所述步骤三中，轧制温度460℃-490℃，乳化液温度80t/h-90t/h，乳化液温度为42℃-48℃，终轧速度出线为5.8-7米/秒，最终线材温度为160℃-180℃。通过工艺参数生产的电工圆铝杆导电性好，抗拉强度稳定，做成直流输电导线长期使用不易变形，延长了使用寿命。

本发明的另一目的在于提供一种800KV-1000KV直流输电导线专用电工圆铝杆，所述800KV-1000KV直流输电导线专用电工圆铝杆利用所述制备方法制备。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

本发明提供的800KV-1000KV直流输电导线专用电工圆铝杆，均可满足该项导线的发展与应用。本发明产品制成的输电导线是采用交流电压1000KV及以上、直流电压±800KV及以上、电压等级的输电技术，其特点为用该产品电工圆铝杆制成的导线具有输送容量大，减少线路的走廊，较少导线表面的电场强度，避免电晕放电，减少塔基数，输送距离远，减少线路损耗，强度高、导电性能好等作用。

对比的技术效果或者实验效果。包括：

现有技术：普通电工圆铝杆做成的直流输电导线铝单丝的抗拉强度在159-190之间，抗拉强度偏差大，超出31的范围，铝单丝的直流电阻率在0.02815-0.02864之间，电阻率较大，导电性能差。

本发明通过该项技术，铝单丝的抗拉强度比较稳定，在175-190之间，抗拉强度比传统的生产最低限提高了15个，导线的强度提高15个对导线的寿命延长，做成电线电缆后铝丝的最大值与最小值误差在16-20之间，铝丝的最大电阻率小于0.028034，比之前的电阻率低，导电率为61.5。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的直流输电导线专用电工圆铝杆地制备方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。该项产品做成输电导线，可促进国网大范围推广使用青海至河南±800千伏，白鹤滩至江苏，青海至河南，驻马店到南阳，哈密南至郑州，上海庙到山东，酒泉到湖南，潍坊至临沂至枣庄至菏泽至石家庄，陕北到武汉，输送电流超过312千万时，可使华东地区每年减少发电用煤1400吨，减排二氧化碳2542万吨、氮氧化物22万吨，显示改善华东地区环境质量，为打赢蓝天保卫战、助力美丽中国建设提供有力支撑。本项产品做出导线可充分发挥特高压电网大容量、远距离、低损耗优势，提高清洁能源消纳比重，增强电网水火互相济能力，有效缓解华东地区中长期电力供需矛盾。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种直流输电导线专用电工圆铝杆及制备方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明提供的直流输电导线专用电工圆铝杆完全可以生产800KV-1000KV直流输电导线分别为3种型号：JLI/G3A-1250/70-76/7；JLI/G2A-1250/100-81/19；JLI/G2A-1000/80-84/19。

具体地：

①采用铝液纯度为99.85含量原铝，装在专用的铝液保温炉内，炉内铝液重量为12吨，而且带有自动恒温装备，进行1次精炼、除气、除渣、静止20分钟，得到高纯铝液，取样用直流光谱分析原铝中的硅、铁等影响铝杆性能和导电性能的元素，通过光谱分析数据，适量添加细化剂和提高导电性能的铝硼合金，以及细化铝晶粒的稀土合金和提高铝强度的铝铁合金(其中采用的辅助材料为铝硼合金，铝稀土合金，铝铁合金，铝硼合金中硼元素的质量分数占比为3％-3.5％，其余为大于99.5％的铝，稀土合金中稀土元素的质量分数为9％-11％，其余为大于99.5％的铝、铝铁合金中铁元素的质量分数占比为18％-22％，其余为99.4％的铝)。

②加入铝硼合金，铝稀土合金，铝铁合金，进行搅拌，便于提高铝液成分的均匀性，再次进行精炼、除气、除渣。采用高纯氩气作为主要气体，进行把粉状的精炼剂吹入铝液内，使精炼剂完全充分与铝液反应，以完全达到去除有害杂质元素的目的，待完全充分反应后，人工扒除铝液漂浮的杂质，静止20分钟后检测成分，硅小于0.06％、铁0.14％-0.16％、稀土含量0.008％-0.012％、铝硼合金含量0.001％-0.003％，成分合格后开机生产。

③将上述铝液通过原铝检测，除气、除渣、静止、搅拌，取样分析检测、浇铸、冷却成铸锭，轧制成型，得到800KV-1000KV直流输电导线专用电工圆铝杆。

④本发明以铝厂专供的液态铝液为原料，减少了传统采用二次铝锭重熔，降低原料损耗和大气污染，该方法缩短了流程，便于操作，降低劳动力以及生产成本，提高工作效率、节约能源。

如图1所示，本发明提供直流输电导线专用电工圆铝杆及制备方法包括：

S101，采用连续浇铸连续轧制设备，铝液完全合格后开始浇铸，浇铸铸造机设有铝液过滤，防止0.1mm

S102，过滤后的铝液进入冷却铸造机，通过冷却降温铸成锭胚，冷却水温度为35-45度，冷却水流量为85t/h，内外冷却水比例为6：4，冷却水压力0.35mpa。

S103，然后进入连轧机挤压成线材，严格控制轧制速度、温度，轧制温度高，抗拉强度低，采用合理的轧制速度、温度，生产出来的产品性能稳定，轧制温度460℃-490℃,乳化液温度80t/h-90t/h，乳化液温度为42℃-48℃，终轧速度出线为5.8-7米/秒，最终线材温度为160℃-180℃，线材温度低有利于强度的稳定性。

本发明按照上述方法生产的800kv-1000kv直流输电导线专用电工圆铝杆，质量较为稳定，合格率达到96％以上，采用合理铝液成分控制，高精度过滤，严格把关温度，合理轧制工艺参数，通过线材拉丝，抗拉强度稳定，电阻率低导电率高，抗拉强度极为稳定。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。