[发明专利]一种架空导线用高导电率铝合金单丝及其制备方法

说明书

本发明属于电力行业输电线路架空导线技术领域，尤其涉及一种架空导线用高导电率铝合金单丝及其制备方法。其技术要点如下，铝合金单丝按照质量百分数计算，由以下组分组成：B：0.005%～0.05%，La：0.020%～0.025%，Er：0.050%～0.055%，Fe：0～0.095%，Si：0～0.065%，Cr+Mn+V+Ti≤0.008%，余量为铝和不可避免的微量杂质元素。本发明采用低成本的99.85%工业纯铝锭，通过添加微量合金化元素（B、La、Er）优化控制合金的成分，开发出导电率≥63.2%IACS（20℃），抗拉强度≥170 MPa，延伸率≥2.0%的铝合金单丝材料。

技术领域

本发明属于电力行业输电线路架空导线技术领域，尤其涉及一种架空导线用高导电率铝合金单丝及其制备方法。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，电力需求逐年攀升。如何充分利用现有线路走廊及线路设施，尽可能多输送电量、降低线路损耗，提高输电效率已成为电力运行部门必须考虑的问题。据统计，2018年我国输电线路损耗占年发电量的6.21％，相当于三峡电站全年发电量(1016亿千瓦时)的4 倍。因此，构建清洁低碳、安全高效的能源体系是国家战略目标，研发和应用低电阻导线是电力行业节能减排的重大需求。

普通钢芯铝绞线(ACSR)作为传输导线在国际上已经使用百余年，目前我国架空输电线路用导线仍以普通钢芯铝绞线为主，应用占比为80％左右。普通钢芯铝绞线依靠钢芯外层的硬铝线来传输电流，硬铝线的导电率为61％IACS(20℃)，输电线损相对较高，若能在保证导线强度的前提下进一步提高硬铝线的导电率，则可有效降低输电线路损耗，从而实现节能和降低线路的运行成本。

GB/T 17048-2017《架空绞线用硬铝线》中对高导电率硬铝线的导电率进行了规定，最高为62.5％IACS。在输电线路上采用高导电率硬铝导线具有以下优点：一是节能：相对于常规导线导电率，高导电率硬铝导线的导电率提高了约2％，降低电阻损耗；二是降低杆塔投资：由于导线风荷载降低约10％，塔重可降低约0.5％；三是压缩走廊宽度：500kV同塔双回路采用等截面型线时，走廊宽度可减少0.5米；四是运行可靠性强：能相对降低电晕放电产生的噪声和线路损耗。输电导线用电工铝导体材料的导电率与强度是相关制约关系。高纯铝(99.99％Al)的导电率达到64.94％IACS，但其抗拉强度和表面硬度低，抗拉强度低于100MPa，实际应用时受到较多的限制。目前，国内外关于63％IACS高导电率硬铝导线产品的制备技术尚不成熟，主要是采用高成本的99.9％高纯铝锭为原料，通过严格的生产工艺控制进行制备，产品合格率相对较低，导致导线制造成本总体较现役普通钢芯铝绞线高出20％～30％，严重制约了高导电率硬铝导线的技术发展与大规模推广应用。因此，研发和应用高导电率、低成本的硬铝导线对于我国电网升级改造，提高架空输电线路电能输送效率，减少输电线路损耗及运行维护成本具有重要意义。

有鉴于上述现有技术中存在的缺陷，本发明人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，开发一种架空导线用高导电率铝合金单丝及其制备方法，采用低成本的99.85％工业纯铝锭，通过添加微量合金化元素(B、La、Er)优化控制合金的成分，开发出导电率≥63.2％IACS(20℃)，抗拉强度≥170MPa，延伸率≥2.0％的铝合金单丝材料。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种用于电力行业中架空导线用高导电率、低成本铝合金单丝材料，解决现役普通61％IACS钢芯铝绞线导电率低、输电损耗大的应用技术问题。本发明采用低成本的99.85％工业纯铝锭，通过添加微量合金化元素(B、La、Er)优化控制合金的成分，开发出导电率≥63.2％ IACS(20℃)，抗拉强度≥170MPa，延伸率≥2.0％的铝合金单丝材料。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：