夏 峰，崔戎艦，林 芳

（中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢430071）

0 引言

輸電系統(tǒng)是電網(wǎng)的重要組成部分之一，其按結(jié)構(gòu)形式可以分為架空輸電線(xiàn)路和電纜線(xiàn)路。架空輸電線(xiàn)路由線(xiàn)路桿塔、導(dǎo)線(xiàn)、絕緣子、線(xiàn)路金具、拉線(xiàn)、桿塔基礎(chǔ)、接地裝置等構(gòu)成，其中重要元件架空導(dǎo)線(xiàn)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了6代［1-5］。前三代分別是銅、鋁、鋼鋁絞線(xiàn)，目前均已發(fā)展成熟，且應(yīng)用廣泛。1927年在瑞士開(kāi)發(fā)的第四代鋁鎂硅合金架空導(dǎo)線(xiàn)和1974 年在美國(guó)和日本開(kāi)發(fā)的第五代鋼芯耐熱鋁合金架空導(dǎo)線(xiàn)（HTLS）仍在應(yīng)用中發(fā)展，第六代低損耗導(dǎo)線(xiàn)（ACCA）在波蘭開(kāi)發(fā)，正在創(chuàng)新發(fā)展之中。第五代架空導(dǎo)線(xiàn)主要是為了增加載流量，耐熱性高，同時(shí)損耗也高，而第六代架空導(dǎo)線(xiàn)的出現(xiàn)就是為了降低輸電損耗，使得經(jīng)濟(jì)效益最大化。

目前，中國(guó)是全世界使用架空導(dǎo)線(xiàn)最多的國(guó)家，為了規(guī)范架空導(dǎo)線(xiàn)的使用，國(guó)內(nèi)外的各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了規(guī)定［6-11］。1991年之后，隨著材料的多樣化，標(biāo)準(zhǔn)不再滿(mǎn)足于對(duì)單一類(lèi)型的架空導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，而是針對(duì)用途相同或類(lèi)似的進(jìn)行分類(lèi)。當(dāng)架空導(dǎo)線(xiàn)的使用場(chǎng)所不同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)文件中測(cè)試的方法和要求也不相同，但要求逐年增加，逐年嚴(yán)格。新標(biāo)準(zhǔn)首先對(duì)架空導(dǎo)線(xiàn)材料的基本參數(shù)進(jìn)行規(guī)定，再對(duì)成品進(jìn)行測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求，最后是產(chǎn)品級(jí)別的規(guī)定和要求，且在標(biāo)準(zhǔn)的最后有關(guān)于理論計(jì)算的公式和相關(guān)理論推導(dǎo)［12-14］。

本文對(duì)典型材料架空導(dǎo)線(xiàn)的各類(lèi)國(guó)際與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比［15-24］，分析了國(guó)內(nèi)外各類(lèi)架空導(dǎo)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)在導(dǎo)線(xiàn)試驗(yàn)內(nèi)容上的相同與區(qū)別之處，幫助加深相關(guān)從業(yè)人士對(duì)導(dǎo)線(xiàn)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的理解，便于輸電工程的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

1 鍍鋅鋼線(xiàn)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

1.1 各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試項(xiàng)目對(duì)比

將對(duì)鍍鋅鋼線(xiàn)的試驗(yàn)有規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如表1所示。

表1 鍍鋅鋼線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目對(duì)比表Table 1 Standard items comparison of galvanized steel wire

從表1可以看出，關(guān)于鍍鋅鋼線(xiàn)，不同標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)項(xiàng)目有很大區(qū)別?！禛B/T 3428-2012 架空絞線(xiàn)用鍍鋅鋼線(xiàn)》標(biāo)準(zhǔn)中所涉及的項(xiàng)目最多，其次國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)中DIN-EN 標(biāo)準(zhǔn)中的項(xiàng)目相對(duì)較多。但是對(duì)于相同項(xiàng)目，不同標(biāo)準(zhǔn)的要求也有所不同，具體區(qū)別在1.2節(jié)中進(jìn)行說(shuō)明。

1.2 各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試項(xiàng)目?jī)?nèi)容區(qū)別

在接頭測(cè)試中，各標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致，但是《DINEN 50189 架空導(dǎo)線(xiàn)鍍鋅鋼絲》標(biāo)準(zhǔn)中有更加具體的說(shuō)明。《ASTM 475-03 鍍鋅鋼絞絲》對(duì)不同單體數(shù)量的絞線(xiàn)有不同的接頭標(biāo)準(zhǔn)要求，在3股絞線(xiàn)中，單個(gè)成品的鋼絲上不得有接頭；在7股絞線(xiàn)中，要求在任何150英尺（45.7 m）的完整鋼線(xiàn)上，不超過(guò)一個(gè)接頭。

在伸長(zhǎng)率測(cè)試中，ASTM 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)試驗(yàn)器材和方法有具體說(shuō)明，實(shí)驗(yàn)中有高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度和極限強(qiáng)度的級(jí)別。GB/T 3428 與DIN-EN 50189DIN 則對(duì)5 種不同強(qiáng)度的鍍鋅鋼線(xiàn)材料做了規(guī)定，要求在250 mm的規(guī)范長(zhǎng)度上測(cè)量值不小于給定值。

在鋼的延展性測(cè)試中，只有ASTM 對(duì)該試驗(yàn)做了規(guī)定，要求鍍鋅鋼絞線(xiàn)以不超過(guò)15圈/min的速度緊密螺旋繞圓柱形纏繞兩圈時(shí)，不得斷裂，且用于公用設(shè)備的高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度和極限強(qiáng)度級(jí)直徑應(yīng)等于單絲直徑的3倍。

在鍍層附著性試驗(yàn)中，4 種標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致，GB/T 3428 與DIN-EN 50189 標(biāo)準(zhǔn)中有具體的實(shí)驗(yàn)描述，規(guī)定了鋼絲的旋轉(zhuǎn)速度和直徑種類(lèi)，在B498 標(biāo)準(zhǔn)中有具體的數(shù)值規(guī)定。

在導(dǎo)線(xiàn)直徑誤差測(cè)試中，對(duì)于不同直徑的導(dǎo)線(xiàn)，有不同的誤差范圍標(biāo)準(zhǔn)。整體比較，DIN-EN 50189 與GB/T 3428 的精度高于A(yíng)STM B498/B498M 精度，后者又高于A(yíng)STM 369 和ASTM 475 的精度，且DIN-EN 50189對(duì)不同材料的精度要求規(guī)定更加細(xì)致，而ASTM 475對(duì)不同股數(shù)的絞合線(xiàn)要求不一樣。

在導(dǎo)線(xiàn)表面測(cè)試中，標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致。

在抗拉強(qiáng)度測(cè)試中，標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致。

在鍍鋅的質(zhì)量測(cè)試中，相對(duì)于GB/T 3428 及其它標(biāo)準(zhǔn)，DIN-EN 50189 則更加全面，考慮了材料種類(lèi)和直徑種類(lèi)的影響。

因此，可以得出以下結(jié)論：

1）GB/T 3428-2012標(biāo)準(zhǔn)非常全面，對(duì)鍍鋅鋼線(xiàn)的多種試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了規(guī)定。

2）DIN-EN 50189：2000 的鍍鋅鋼絲導(dǎo)線(xiàn)試驗(yàn)內(nèi)容同樣全面，但比如扭矩實(shí)驗(yàn)、伸長(zhǎng)率試驗(yàn)等試驗(yàn)項(xiàng)目沒(méi)有具體的試驗(yàn)步驟說(shuō)明，可以參考其他標(biāo)準(zhǔn)。

2）GB/T 3428-2012 與DIN-EN 50189：2000 導(dǎo)線(xiàn)尺寸容許偏差要求十分嚴(yán)格，所給出的測(cè)試數(shù)值對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)幾乎覆蓋了所有尺寸的導(dǎo)線(xiàn)和所有材料種類(lèi)的導(dǎo)線(xiàn)。而在A(yíng)STM B498/B498M中還明確了測(cè)試次數(shù)的要求，要進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)，且對(duì)材料要求更加嚴(yán)格。

4）在A(yíng)STMB 957 和ASTM 958 標(biāo)準(zhǔn)中，超高強(qiáng)度和極限高強(qiáng)度的鍍鋅（5%鋅鋁鎂合金）鋼芯導(dǎo)線(xiàn)，在相同直徑下，導(dǎo)線(xiàn)的拉伸試驗(yàn)要求更加嚴(yán)格，其他試驗(yàn)要求和普通鍍鋅鋼絲導(dǎo)線(xiàn)幾乎一致。

5）在A(yíng)STM標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)斷裂強(qiáng)度的試驗(yàn)可以用拉力試驗(yàn)代替，或者1%伸長(zhǎng)率下的應(yīng)力應(yīng)變?cè)囼?yàn)（主要研究絞線(xiàn)物理強(qiáng)度的），能得到相同的效果。

2 鋁包鋼絞線(xiàn)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

2.1 各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試項(xiàng)目對(duì)比

從表2可以看出，5種國(guó)內(nèi)外關(guān)于鋁包鋼絞線(xiàn)的不同標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目有所區(qū)別，且試驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量 總體少于鍍鋅鋼線(xiàn)。

表2 鋁包鋼絞線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目對(duì)比表Table 2 Standard items comparison of concentric-lay-stranded aluminum-clad steel conductors

2.2 各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試項(xiàng)目對(duì)比

在A(yíng)STM標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度、直徑、不同股數(shù)的鋁絞線(xiàn)有明確的規(guī)定，對(duì)試驗(yàn)只有簡(jiǎn)單的描述，在IEC標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)每個(gè)試驗(yàn)過(guò)程都有詳細(xì)的說(shuō)明。通過(guò)對(duì)比單絲導(dǎo)線(xiàn)和絞合導(dǎo)線(xiàn)的試驗(yàn)，絞合選用的導(dǎo)線(xiàn)需要滿(mǎn)足單絲導(dǎo)線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)，而絞合之后的架空線(xiàn)路有些例行生產(chǎn)試驗(yàn)沒(méi)有強(qiáng)制要求，B232-B232M 中說(shuō)明此類(lèi)試驗(yàn)項(xiàng)目買(mǎi)賣(mài)雙方可以協(xié)商，在滿(mǎn)足買(mǎi)方要求的前提下實(shí)現(xiàn)基本功能。

在接頭測(cè)試中，各標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致，ASTM B416有更加具體的說(shuō)明，且對(duì)不同類(lèi)型的絞線(xiàn)有著不同的要求，直徑種類(lèi)拆分得更加細(xì)致。但YB/T 124對(duì)接頭測(cè)試暫無(wú)相關(guān)論述，提出應(yīng)按GB/T 3048.2規(guī)定的方法從絞線(xiàn)上選取的單絲測(cè)量進(jìn)行電阻率試驗(yàn)。

在密度測(cè)試中，各標(biāo)準(zhǔn)均有要求，且相同溫度條件下，ASTM B232 比ASTM B549 對(duì)鋁材料密度的標(biāo)準(zhǔn)大，要求相對(duì)比較寬松。

在面積變化測(cè)試中，只有ASTM B549-04和ASTM B232-B 232M-01 以及YB/T 124 中有要求，且ASTM B549-04 要求更加具體，對(duì)不同直徑種類(lèi)的導(dǎo)線(xiàn)要求更加細(xì)致。

在1%伸長(zhǎng)率下的應(yīng)力應(yīng)變?cè)囼?yàn)中，IEC 61232 對(duì)試驗(yàn)要求和過(guò)程有更加具體的說(shuō)明，且對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的描述更加細(xì)致。

在導(dǎo)體額定強(qiáng)度測(cè)試中，ASTM B416 中表示的方式不同于前兩種，前兩種是用百分比表示，ASTM B416中是用LB（磅）表示，可以通過(guò)計(jì)算來(lái)相互轉(zhuǎn)化。

在電阻率測(cè)試中，ASTM B549 中有具體的數(shù)值說(shuō)明，且描述得更加細(xì)致，相對(duì)來(lái)說(shuō)ASTM B416 中覆蓋范圍較小。

因此，可以得出以下結(jié)論：

1）IEC 對(duì)試驗(yàn)過(guò)程和要求說(shuō)明非常具體，在A(yíng)STM中的參數(shù)對(duì)照表更加清晰，而且涉及范圍更廣，而YB/T 124對(duì)試驗(yàn)部分的闡述則相對(duì)較少。

2）IEC標(biāo)準(zhǔn)中只涉及了5種不同種類(lèi)的絞線(xiàn)的數(shù)值規(guī)定，相對(duì)來(lái)說(shuō)范圍比較狹窄。

3）不同材料之間的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于拉力應(yīng)力和伸長(zhǎng)率的要求有差別。

對(duì)于薄板，考慮到Z方向的厚度遠(yuǎn)小于板的平面方向，彈性模量的計(jì)算公式引用文獻(xiàn)[7]基于試驗(yàn)的公式,對(duì)于泊松比忽略Z方向鋼筋的增強(qiáng)作用，ρ為豎向配筋率：

3 鍍覆鋼支撐的成型鋼絲壓縮同心鋪設(shè)鋁絞線(xiàn)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

3.1 各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試項(xiàng)目對(duì)比

從表3 可以看出，鋁絞線(xiàn)不同標(biāo)準(zhǔn)的鋁絞線(xiàn)試驗(yàn)項(xiàng)目差別不大，但其試驗(yàn)項(xiàng)目少于鍍鋅鋼線(xiàn)和鋁包鋼絞線(xiàn)。兩種標(biāo)準(zhǔn)的要求有所不同，具體區(qū)別在3.2節(jié)中進(jìn)行說(shuō)明。

表3 鍍覆鋼支撐的成型鋼絲壓縮同心鋪設(shè)鋁絞線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目對(duì)比表Table 3 Standard items comparison of shaped wire compact concentric-lay-stranded aluminum conductors,coated-steel/steelreinforced supported

3.2 各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試項(xiàng)目對(duì)比

在接頭測(cè)試中，ASTM B779-03 和ASTM B857-09要求基本一致。

在導(dǎo)體額定強(qiáng)度測(cè)試中，在層數(shù)和直徑等其他條件一致的情況下，ASTM B779-03中規(guī)定的每單位長(zhǎng)度的質(zhì)量要大于A(yíng)STM B857-09規(guī)定的。對(duì)額定強(qiáng)度的要求，ASTM B857-09 中的分類(lèi)更加細(xì)致，但相同條件下ASTM B779-03中對(duì)強(qiáng)度要求更高。

在強(qiáng)度測(cè)試中，ASTM B779-03 和ASTM B857-09要求基本一致。

在單位長(zhǎng)度質(zhì)量測(cè)試中，ASTM B857-09 沒(méi)有ASTM B779覆蓋范圍廣。

在電阻率測(cè)試中，ASTM B857-09 說(shuō)明的更加具體，但要求基本一致。

因此，可以得出以下結(jié)論：

1）ASTM B857 中機(jī)械和電氣部分試驗(yàn)的要求說(shuō)明更加具體，指出了需要采用的標(biāo)準(zhǔn)等，部分要求也比B779 嚴(yán)格，比如評(píng)分因素；但是在單位長(zhǎng)度質(zhì)量的要求這一項(xiàng)目中，ASTM B779覆蓋的范圍要廣一些。

2）兩種鋼芯支撐的鋁絞線(xiàn)在密度、層數(shù)等方面要求幾乎一致，只在某些方面有很小的區(qū)別。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)鍍鋅鋼線(xiàn)、鋁包鋼絞線(xiàn)、鍍覆鋼支撐的成型鋼絲壓縮同心鋪設(shè)鋁絞線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比，涉及GB/T、YB/T國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)以及ASTM、IEC、EN等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目和內(nèi)容規(guī)定進(jìn)行了異同分析。

同種架空線(xiàn)的不同標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)內(nèi)容也有不同，有些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定更嚴(yán)格，比如DIN-EN 50189：2000，但EN 50189 標(biāo)準(zhǔn)有部分試驗(yàn)沒(méi)有給出具體說(shuō)明，在使用時(shí)可以參考其他標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇性補(bǔ)充。

不同架空線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定項(xiàng)目差別很大，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量也有差別。鍍鋅鋼線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目更多，且項(xiàng)目?jī)?nèi)容更加全面［25-30］，而鍍覆鋼支撐的成型鋼絲壓縮同心鋪設(shè)鋁絞線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)較少，目前尚無(wú)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，且試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目數(shù)目也少。

國(guó)內(nèi)外對(duì)于同種導(dǎo)線(xiàn)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容大致相同，但也存在差異之處，總體上各有優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)廣泛參考有關(guān)架空導(dǎo)線(xiàn)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

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