架空輸電導(dǎo)線的腐蝕行為

目前，在沿海、重工業(yè)污染等地區(qū)的強(qiáng)腐蝕環(huán)境中，架空輸電導(dǎo)線使用的鋼芯鋁絞線一般4～8年后發(fā)生明顯銹蝕，對輸電線路運(yùn)行造成安全隱患，需要及時(shí)更換導(dǎo)線。因此，如何提高架空輸電導(dǎo)線的耐腐蝕性能，延長鋼芯鋁絞線的使用壽命，滿足架空輸電導(dǎo)線在腐蝕地區(qū)的服役要求，受到了線纜制造企業(yè)和電力運(yùn)行部門的廣泛關(guān)注。

架空輸電導(dǎo)線的防護(hù)措施

（一）涂覆防腐蝕油脂

架空輸電導(dǎo)線最早采用的防腐蝕措施是涂覆防腐蝕油脂（防腐脂），早在1927年美國第一次將凡士林涂覆在導(dǎo)線接頭上，之后歐洲一些國家及日本使用瀝青混合物、羊毛脂混合物、潤滑脂混合物、特制金屬皂基潤滑脂混合物等作為防腐蝕材料。

防腐脂有效阻止了腐蝕介質(zhì)滲入絞線內(nèi)部，在鋁線和鋼線之間形成物理隔絕，研究表明涂覆防腐脂可使鋼芯鋁絞線的壽命延長10年。

目前，按防腐脂涂覆方式可將涂油絞線分為輕、中和重防腐蝕絞線。涂防腐脂鋼芯鋁絞線的截面形貌如圖1所示。

圖1 涂有防腐脂導(dǎo)線的截面形貌

在GB/T 36292-2018標(biāo)準(zhǔn)頒布前，我國沒有架空輸電導(dǎo)線用防腐脂標(biāo)準(zhǔn)，所以防腐脂質(zhì)量良莠不齊，大部分油脂具有極易滴落、抗水淋性能差、油脂固化等缺點(diǎn)，不符合架空輸電導(dǎo)線的服役條件。GB/T 36292-2018標(biāo)準(zhǔn)對架空輸電導(dǎo)線用防腐脂進(jìn)行了規(guī)范，推動(dòng)我國防腐脂質(zhì)量提升，并進(jìn)一步推動(dòng)防腐蝕導(dǎo)線的應(yīng)用。

（二）合金鍍層

由于防腐蝕油脂會(huì)增加導(dǎo)線所受重力，長期使用會(huì)使導(dǎo)線老化失效，因此人們開始采用在鋼芯表面直接鍍鋅的方式防止導(dǎo)線腐蝕。鋼芯表面鍍鋅層的腐蝕程度是判斷整個(gè)鋼芯鋁絞線腐蝕狀況及壽命的重要依據(jù)，當(dāng)鍍鋅層因腐蝕失去對鋼芯的保護(hù)作用時(shí)，鋁導(dǎo)線的腐蝕將加速。

為了經(jīng)濟(jì)有效地提高鋼芯鋁絞線的耐蝕性，延長產(chǎn)品的使用壽命，將鋼芯表面的鍍層由傳統(tǒng)的純鋅鍍層改為合金鍍層，這是鋼芯鋁絞線防腐蝕技術(shù)的主要發(fā)展趨勢之一。

隨著國家對環(huán)境保護(hù)及節(jié)能減排要求的提高，鋅及鋅合金熱浸鍍層的生產(chǎn)和使用將受到嚴(yán)格控制，其規(guī)?；瘧?yīng)用必將受到極大的限制和影響。

（三）鋁包鋼芯

鋁包鋼芯是一種高效的復(fù)合材料，通過在高溫、高壓條件下連續(xù)擠壓電工鋁將其包覆在高強(qiáng)度鋼絲表面，使鋁鋼間形成約8μm厚的鋁鋼結(jié)合滲透層，包覆鋁層的鋼絲再經(jīng)雙金屬同步變形機(jī)多次拉拔，鋼鋁間形成良好的冶金結(jié)合。

研究發(fā)現(xiàn)，與普通鋼芯鋁絞線相比，鋁包鋼芯鋁絞線的壽命可提升1倍以上。鋁包鋼芯鋁絞線除了具有良好的耐腐蝕性能，能夠有效降低導(dǎo)線弧垂和桿塔負(fù)荷，同時(shí)降低線路損耗并提升載流量。目前，鋁包鋼芯鋁絞線系列產(chǎn)品已在國內(nèi)外輸電線路中得到了廣泛應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 鋁包殷鋼芯耐熱鋁合金絞線結(jié)構(gòu)圖

（四）新材料與新工藝

隨著材料科學(xué)的不斷進(jìn)步，人們開始嘗試用有機(jī)復(fù)合材料來替代金屬材料充當(dāng)導(dǎo)線芯材。

碳纖維復(fù)合材料芯架空導(dǎo)線是一類新型電力架空線路用導(dǎo)線，最早由美國復(fù)合技術(shù)公司于2003年開發(fā)并命名，其典型結(jié)構(gòu)如圖3所示，采用直徑5~11mm的玻璃纖維包覆碳纖維結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料芯棒作為承力芯，導(dǎo)線外層與次外層均為梯形鋁型線絞合，以提高緊密系數(shù)和通流面積。

圖3 碳纖維復(fù)合材料芯架空導(dǎo)線結(jié)構(gòu)

自2006年起，我國相關(guān)研究機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)廠家也開展了碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線的研究與工程應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料芯的產(chǎn)業(yè)化推廣。雖然碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線的各種性能都比較好，但價(jià)格高、施工工藝復(fù)雜，長期老化性能還需進(jìn)一步驗(yàn)證。