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在ACSR中，鋼和鋁的熱膨脹系數(shù)不同，鋼芯的熱膨脹系數(shù)為1.15×10^-5℃-1，鋁的熱膨脹系數(shù)為2.30×10-5℃-1。當(dāng)電流通過導(dǎo)線時(shí)，內(nèi)部的電阻會(huì)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)線溫度升高，溫升使得鋁線和鋼線分別產(chǎn)生不同的伸長量。鋼的熱膨脹系數(shù)比鋁小，其伸長增量也相對較小；因此，在導(dǎo)線內(nèi)部，鋁線的伸長量大于鋼線的伸長量。

當(dāng)導(dǎo)線溫度上升至一定溫度（如95℃）時(shí)，鋼芯和鋁線層會(huì)分離，不再粘連。此時(shí)，導(dǎo)線的載荷由原來的鋼芯和鋁線共同承擔(dān)，轉(zhuǎn)為全部由鋼芯承擔(dān)，該溫度點(diǎn)即為遷移點(diǎn)或拐點(diǎn)。隨著導(dǎo)線的電流繼續(xù)增加，導(dǎo)線溫度繼續(xù)升高，導(dǎo)線的弧垂增量僅取決于鋼芯的熱膨脹系數(shù)，與鋁線無關(guān)。

將導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度從較高的溫度（95℃）下移至較低的溫度（30℃），導(dǎo)線仍能夠保證輸電線路的允許弧垂，也能夠達(dá)到增大輸送電流容量的目的，甚至達(dá)到倍容的效果。架空輸電線路中ACSR與HHS導(dǎo)線的遷移點(diǎn)見圖2，導(dǎo)線遷移點(diǎn)與弧垂的關(guān)系見圖3。

圖2 ACSR與HHS導(dǎo)線的遷移點(diǎn)

圖3 ACSR與HHS導(dǎo)線遷移點(diǎn)與弧垂的關(guān)系曲線

由圖2可以看出，遷移點(diǎn)從95℃下移至30℃時(shí)，由鋼線承力。在溫度為150℃范圍內(nèi)，HHS導(dǎo)線的弧垂小于允許的最大弧垂，滿足要求，能夠達(dá)到倍容效果。由圖3可以看出，遷移點(diǎn)從95℃下移至5~25℃范圍內(nèi)時(shí)，均可達(dá)到倍容效果，且弧垂在允許的范圍內(nèi)。

維持輸電線路原有的弧垂不變，同時(shí)繼續(xù)使用原輸電線路或按原線路設(shè)計(jì)的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)輸送容量的增加，可采用導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度下移和降低導(dǎo)線鋼芯的熱膨脹伸長量兩種方法。

（1）導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度下移

當(dāng)導(dǎo)線的遷移點(diǎn)下移后，導(dǎo)線的熱膨脹系數(shù)取決于導(dǎo)線的加強(qiáng)芯。在輸電線路的弧垂不超過允許值時(shí)，輸送電流已經(jīng)達(dá)到倍容狀態(tài)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中導(dǎo)線遷移點(diǎn)不能夠無限下移，甚至下移至0℃或以下溫度。因?yàn)樵谶\(yùn)行線路中，太低的遷移點(diǎn)溫度（如0℃或以下溫度）會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線表面積雪或覆冰，增加導(dǎo)線負(fù)重。此時(shí)，只有鋼芯受力，鋁層不受壓力，導(dǎo)致導(dǎo)線的拉斷力下降，從而降低線路的安全性。因此，當(dāng)溫度小于0℃時(shí)，需要同鋁導(dǎo)體一起承擔(dān)荷載。

一般情況下，遷移點(diǎn)溫度不應(yīng)低于5℃；當(dāng)遷移點(diǎn)溫度超過30℃時(shí)，也難以完全滿足倍容條件。考慮到氣溫的變化，將遷移點(diǎn)控制在25℃以內(nèi)較為合適，即遷移點(diǎn)溫度應(yīng)處于5~25℃范圍內(nèi)。在導(dǎo)線生產(chǎn)制造時(shí)，HHS導(dǎo)線采用的是一種專用的絞線機(jī)（雙控力框絞機(jī)），能夠在制造過程中根據(jù)氣溫變化對工藝參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，從而將遷移點(diǎn)溫度調(diào)整至設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。例如，圖3中的遷移點(diǎn)溫度呈帶狀，區(qū)域內(nèi)的溫度均能夠滿足要求。

（2）降低導(dǎo)線鋼芯的熱膨脹伸長量

采用金屬線混絞的形式，可以使導(dǎo)線熱膨脹系數(shù)達(dá)到1.05×10-5℃-1。在此情況下，導(dǎo)線溫度與弧垂的關(guān)系曲線見圖4，導(dǎo)線可以在倍容狀態(tài)下安全運(yùn)行。其中，混絞鋼芯均為金屬材料（不包含非金屬材料），可以壓接，安全可靠。

圖4 HHS導(dǎo)線的遷移點(diǎn)范圍

HHS導(dǎo)體材料采用的是鋁或鋁合金，鋁的導(dǎo)電率不小于62.5% IACS，超過常規(guī)ACSR用鋁導(dǎo)體導(dǎo)電率61.0% IACS的要求，在運(yùn)行時(shí)可以達(dá)到節(jié)能的目的。由于HHS導(dǎo)線的倍容特性，在大于遷移點(diǎn)溫度運(yùn)行時(shí)，鋁導(dǎo)體是不受力的，因此導(dǎo)體也可以采用軟鋁。

在溫度為150℃或160℃時(shí)，適當(dāng)提高鋁的抗拉強(qiáng)度和表面硬度，可以保證HHS導(dǎo)體具有足夠的額定抗拉強(qiáng)度，以及在架設(shè)施工時(shí)更為便利。對鋁導(dǎo)體進(jìn)行熱鍛煉處理，抗拉強(qiáng)度可達(dá)到120MPa以上。因此，在惡劣環(huán)境下工作時(shí)，HHS導(dǎo)線可以采用導(dǎo)電率不小于61.0% IACS的耐熱鋁合金作為導(dǎo)體材料。

鋼芯加強(qiáng)件采用的是GA5/GA6鍍鋅鋼絞線和5% Zn-Al合金鍍層鋼絞線。為了保證其機(jī)械性能，選擇特高強(qiáng)度的鍍鋅鋼絞線作為承力加強(qiáng)件，其抗拉強(qiáng)度至少為1910MPa。為了使制成的導(dǎo)線具有較小的蠕變伸長量，制造前需要對鋼絞線進(jìn)行松弛處理，以去除鋼絞線快速蠕變起始階段的變形量。松弛處理類似于橋梁纜索用鋼絲的熱處理，可以保證導(dǎo)線的穩(wěn)定性，消除鋼絞線的不均勻性。

絞制是保證HHS導(dǎo)線整體性能的關(guān)鍵工序。采用專用雙控力框絞機(jī)進(jìn)行絞制，以保證絞制后導(dǎo)線的遷移點(diǎn)能夠達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)的張力與溫度。導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度檢測在專用的遷移點(diǎn)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，通過測量導(dǎo)體在通電時(shí)產(chǎn)生的長度變化量來確定導(dǎo)體的遷移點(diǎn)溫度，可以確保導(dǎo)線的遷移點(diǎn)達(dá)到可控制、可調(diào)節(jié)、可測量的水平，從而保證導(dǎo)線的質(zhì)量。

由于復(fù)雜的地形和氣候，以光伏、風(fēng)力、水力等代表的新能源發(fā)電站具有多樣性。為此，研制的HHS導(dǎo)線主要包含自減振型的HHS導(dǎo)線、千米級大跨越型HHS導(dǎo)線、低電暈型HHS導(dǎo)線、抗臺(tái)風(fēng)導(dǎo)線、抗沙塵暴導(dǎo)線等5個(gè)系列。

自減振型的HHS導(dǎo)線。不僅適用于光伏電站、風(fēng)力電場，還可以在分布性光伏電站地區(qū)和城市電網(wǎng)中應(yīng)用。特別是在電網(wǎng)升級改造中，可以采用具有較小熱膨脹系數(shù)加強(qiáng)芯的導(dǎo)線（如熱膨脹系數(shù)不大于1.05×10-5℃-1），以及基于遷移點(diǎn)適當(dāng)下移技術(shù)制成的HHS導(dǎo)線，來替代碳纖維芯導(dǎo)線，以保證輸電線路的安全運(yùn)行，降低線路成本。

千米級大跨越型HHS導(dǎo)線。采用拉重比大的導(dǎo)線，可增大桿間距離，從而減小線路總距離，減少線路投資，適用于西部高原地區(qū)的輸電線路。

低電暈型HHS導(dǎo)線。采用抽股疏排形式的擴(kuò)徑導(dǎo)線，能夠減少線路電暈損耗，節(jié)約線路投資。結(jié)合新能源輸電，不僅能夠減小線路電暈損耗，還能夠?qū)崿F(xiàn)倍容輸電，較適用于高海拔地區(qū)的新能源輸電線路。

抗臺(tái)風(fēng)導(dǎo)線。采用非圓形外觀以減少導(dǎo)線正面受風(fēng)面積；設(shè)置泄壓通道以減小導(dǎo)線的分壓；適用于南方沿海風(fēng)電場及沿海線路，能夠有效應(yīng)對臺(tái)風(fēng)帶來的強(qiáng)風(fēng)影響。

抗沙塵暴導(dǎo)線。表面外層采用硬度較高的鋁合金層，并在結(jié)構(gòu)中增加抗振能力，可以抵御沙塵暴的侵襲和振動(dòng)影響等；適用于沙塵暴頻發(fā)地區(qū)，能夠保證輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行。

自減振型的HHS導(dǎo)線、千米級大跨越型HHS導(dǎo)線和低電暈型HHS導(dǎo)線具有明顯的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢，適用于新能源線路。以內(nèi)蒙古的光伏發(fā)電為例，在受沙塵暴影響的地區(qū)，自減振型的HHS導(dǎo)線能夠保障線路的可靠運(yùn)行；在海上風(fēng)電場，抗臺(tái)風(fēng)導(dǎo)線則能夠有效應(yīng)對臺(tái)風(fēng)帶來的挑戰(zhàn)。

HHS導(dǎo)線的應(yīng)用范圍包括新能源領(lǐng)域的光伏、風(fēng)能、水能發(fā)電的輸電線路，以及分布式電網(wǎng)線路。不僅能夠應(yīng)用于新建線路，還可應(yīng)用于老線路改造，實(shí)現(xiàn)無需改造線路，無需改造桿塔，即可增容100%的優(yōu)勢。

HHS導(dǎo)線還可廣泛應(yīng)用于500kV及以下超高壓輸電線路的增容及改造建設(shè)。500kV及以下輸電線路數(shù)量占整個(gè)輸電網(wǎng)線路用導(dǎo)線的80%以上，每年市場需求量為5.0×10?t。

隨著早期架設(shè)的輸電線路已臨近使用壽命，需要更換新的導(dǎo)線，適合采用具有更高輸電能力的增容導(dǎo)線。同時(shí)，在新農(nóng)村建設(shè)中，除了原有用電需求外，還需要考慮新增的分布式電源，可以在不新增線路的情況下，通過更換導(dǎo)線和金具，來實(shí)現(xiàn)輸電線路的增容。