优质耐热铝合金导线的耐热机理及其在输电线路

随着国民经济的飞速发展，我国电力工业有了突飞猛进的进步。根据“西电东送、南北互供、全国联网”的战略部署，远距离、大容量输电线路的建设势在必行，同时也向架空输电导线提出了更高的要求。
      作为提高输电容量的决策，主要是从两个途径解决，一是提高输电电压，二是提高输电电流。在电压一定的前提下，提高输电电流密度，即提高导线单位面积的输电容量就显得十分重要。目前我国架空输电线路所使用的导线基本上仍旧是传统的钢芯铝绞线(ACSR)，由于其耐热性能相对较弱，因此线路的输电容量受到一定的限制。毋庸置疑，开发研制新型耐热导线并加以推广应用将具有很大的经济意义。

2 耐热导线的耐热机理
      众所周知，铜、铝等金属导体材料通电以后会随着自身温度的提高，同时降低其机械性能，因而大大影响了输电能力的提高。
      国外，从上世纪40年代起，美国等工业xj****的******即开始研究输电导线材料的耐热机理，并努力寻求一种能提高铜、铝等导电材料耐热性能的方法，也就是使导线处于高温状态下也不至于降低机械强度，保持其良好的使用性能。人们通过研究发现，在金属铜中加入少量的银即有明显的耐热效果，并开发出被称为Hy—Therm—Cupper的耐热铜导线。其后，人们对架空输电导线所大量使用的材料金属铝的研究又取得了新进展。
      美国General Electric Research Laboratories的Harrington R．H通过研究并于1949年发表论文认为：当添加金属锫(Zr)元素能提高铝材的耐热性能。该项发现受到******上相关专业人士的关注和重视，尤其是日本在开发和研究耐热导线方面取得较大进展，开发出在铝中添加0．1%左右的锫的耐热铝合金导线，并于上世纪60年代初开始在输电线路实际应用。耐热铝合金导线一经问世即显示出巨大的生命力，以***基本的耐热铝合金导线——钢芯耐热铝合金绞线(TACSR)为例，其连续运行温度及短时允许温度比常规钢芯铝绞线(ACSR)要提高60°C，分别为150°C及180°C，因此大大提高了输电能力。
      为什么在铝材中添加金属锆能提高铝材的耐热性能，这主是要由于添加了金属锆以后铝材的再结晶温度得到了提高。从金属学上的耐热机理来分析，一般来说．金属经过冷加工以后会提高机械性能，这是因为由冷加工引起的原子空格、转位等各种晶格缺陷产生了畸变能的缘故。这种晶格缺陷使金属隐含着热力学上的不稳定性，随着温度的提高，原子的热振动能量也随之增加，使上述的晶格缺陷容易移动，进而使金属内部积累的畸变能逐渐减少，其机械性能相应恢复到冷加工以前的退火状态。这种因金属温度提高而产生的原子转位、晶格缺陷移动现象的恢复称为再结晶退火。
      在开发耐热铝合金导线的初期，zj****认为这种铝合金的耐热机理与一般金属的耐热机理类似，提高耐热性能也就是要设法防止畸变能的减少，使其机械性能不至于因温度升高而受损失。所谓亚结晶晶粒成长，即向亚结晶晶粒边界析出细微的AIZr能防止再结晶的产生。因此，细微的AIZr析出越多，其耐热性能越好。但是，这种观点一般是对长期处于400°C以上高温状态的金属而言，象架空输电导线这种工作温度一般不超过200°C的场合，其耐热性能与其说由细微的AIZr起作用，不如说是由于固溶体锆(Zr)自身转位的微观运动受到较大的障碍而形成的耐热效果。