Основные различия в характеристиках материалов проводников ACCC и ACSR.

Воздушные линии электропередачи являются основными несущими элементами энергосетей. Благодаря отработанным технологиям производства, алюминиевые проводники с армированием сталью (ACSR) более века доминировали в традиционной электропроводке. Алюминиевые проводники с композитным сердечником (ACCC) нового поколения, обладающие высокой термостойкостью, низким провисанием и энергосберегающими свойствами, превосходят по своим характеристикам традиционные металлические проводники благодаря использованию передовых композитных материалов. Они широко применяются в проектах по расширению пропускной способности сетей, передаче экологически чистой энергии и в проектах, связанных с коррозией в прибрежных районах.

1. Основная материальная структура двух проводников.

1.1 Проводник ACSR: цельнометаллическая двухслойная многожильная структура

Внутренний несущий сердечник: оцинкованная стальная проволока, состоящая из высокопрочных проволок из углеродистой стали 1/7/19 с антикоррозионным покрытием, нанесенным методом горячего цинкования, выдерживающая более 80% механического натяжения, включая вес проводника, ледовую и ветровую нагрузку. Плотность стали: 7,8 г/см³, предел прочности на растяжение: 1240–1410 МПа.

Внешний проводящий слой: Круглая проволока из чистого алюминия марки 1350. Многослойная концентрическая конструкция из круглых алюминиевых жил чистотой 99,5% для передачи энергии. Круглая конструкция оставляет большие внутренние зазоры, ограничивая эффективную площадь проводящего алюминия при фиксированном внешнем диаметре, плотность алюминия: 2,703 г/см³.

1.2 Проводник ACCC: неметаллический композитный сердечник + трапецеидальный компактный алюминиевый провод

Внутренний несущий сердечник: композитный стержень из углеродного и стекловолокна в эпоксидной смоле. Интегрированный твердый сердечник из термореактивной эпоксидной смолы: внутренний слой из высокопрочного углеродного волокна, внешний слой из устойчивого к изгибу стекловолокна без бора, без металлических компонентов. Плотность композита: 1,9 г/см³, прочность на растяжение до 2399 МПа, почти вдвое выше, чем у сердечника из оцинкованной стали.

Внешний проводящий слой: отожженная трапецеидальная алюминиевая проволока. Плотно уложенные трапецеидальные жилы устраняют зазоры, увеличивая эффективную площадь проводимости алюминия на 28–29% при том же внешнем диаметре, что значительно повышает пропускную способность по току.

2. Сравнение характеристик основных материалов (ключевое отличие)

Плотность и вес

Стальной сердечник ACSR: высокая плотность приводит к увеличению общего веса на 15-20% по сравнению с ACCC, что требует более тяжелых несущих башен и более высоких затрат на инфраструктуру для длинных пролетов.

Композитный сердечник ACCC: плотность стали в 4 раза ниже, облегченная конструкция позволяет увеличить пролет башен на 15-20%, что сокращает количество башен и инвестиции в фундамент.

Коэффициент теплового расширения (индекс контроля провисания)

• Стальной сердечник ACSR: высокое термическое расширение (11,5×10⁻⁶/℃), сильное провисание при высоких температурах нагрузки, риск нарушения зазора изоляции и короткого замыкания.

• Композитный сердечник ACCC: практически нулевое расширение углеродного волокна, общий коэффициент всего 0,6×10⁻⁶/℃ (1/20 от стали). Провисание составляет всего 10% от ACSR при полной нагрузке 180℃, идеально подходит для модернизации мощности сети без замены опор.

Предел термостойкости

• ACSR: непрерывная безопасная рабочая температура 75℃, кратковременный предел ≤93℃; цинковое покрытие разрушается, а прочность стали необратимо снижается при температуре выше 93℃, что резко сокращает срок службы.

• ACCC: Стабильная длительная работа при 180℃, пиковая кратковременная температура до 200℃; размеры и прочность сердечника остаются стабильными при высоких температурах, допустимый ток вдвое превышает стандартный ACSR того же размера.

Коррозионная стойкость и адаптивность к воздействию окружающей среды

• Сердечник из оцинкованной стали ACSR: риск гальванической коррозии между алюминиевым и стальным слоями. Солевой туман и промышленные кислотные дожди быстро разрушают цинковое покрытие, вызывая обрыв проволоки; срок службы в коррозионной среде C4/C5 составляет менее 10 лет.

• Неметаллический сердечник ACCC: отсутствие электрохимической ржавчины и окисления. Эпоксидная матрица защищает от влаги, соли и кислоты, срок службы более 40 лет в прибрежных, химико-промышленных и влажных горных регионах с минимальными затратами на техническое обслуживание.

Электрические потери (гистерезис и вихревые токи)

• Стальной сердечник ACSR: Магнитная сталь создает дополнительный гистерезис и потери на вихревые токи при переменном токе, что приводит к дополнительным потерям мощности более чем на 6% при передаче на большие расстояния.

• Немагнитный композитный сердечник ACCC: нулевые магнитные потери, только основные потери сопротивления алюминия; общие потери при передаче снижены на 25–40% при одинаковой мощности, что обеспечивает долгосрочную экономию энергии.

3. Различия в материалах внешнего алюминиевого проводящего слоя

Хотя в обоих случаях используется алюминий высокой чистоты, форма поперечного сечения и технология обработки создают существенные зазоры:

Круглые алюминиевые жилы ACSR с поперечно-угловым сечением и эффективной площадью проводимости оставляют большие зазоры с низкой степенью заполнения металлом и ограниченной максимальной токовой нагрузкой. Трапецеидальные отожженные алюминиевые провода ACCC плотно укладываются, обеспечивая на 30% большую площадь проводимости при одинаковом внешнем диаметре, меньший нагрев и более высокую пропускную способность по мощности.

Термостойкость: Холоднотянутый твердый алюминий ACSR размягчается и пластически деформируется при высоких температурах; низкотемпературно отожженный алюминий ACCC сохраняет стабильные механические характеристики при высоких рабочих температурах.

4. Сценарии применения в зависимости от свойств материала

Подходящие сценарии для проводника ACSR

Низкая первоначальная стоимость – оптимальный вариант для внутренних сухих, некоррозионных районов, традиционных новых распределительных линий с низкой нагрузкой и проектов временного электроснабжения; подходит для передачи электроэнергии на средние и короткие расстояния при ограниченном бюджете и отсутствии планов по расширению мощностей в будущем.

Подходящие сценарии для проводника ACCC

Высокоэффективное энергосберегающее решение для:

• Проекты по реконструкции существующих мощностей электросети (замена опор не требуется)
• Прибрежные ветровые электростанции, зоны высокой коррозии, вызванные соляным туманом и химической промышленностью.
• Проекты по строительству длинных мостов (через реки, долины, автомагистрали)
• Солнечные и ветровые электростанции, чистая энергия, передача электроэнергии на большие расстояния.
• Линии электропередачи в центре города со строгими требованиями к зазорам между изоляцией и проводником

Заключение

Разница в характеристиках между ACCC и ACSR обусловлена ​​различиями в материалах сердечника, характерными для разных поколений. В ACSR используется традиционный металло-алюминиевый композит с низкой себестоимостью сырья, однако присущие ему недостатки, такие как большой вес, сильное провисание при высоких температурах, риск коррозии и дополнительные магнитные потери, ограничивают его применение в условиях высоких нагрузок. В ACCC металло-стальной сердечник заменен на композит из углеродного волокна и стекловолокна с эпоксидной смолой, дополненный трапецеидальными компактными алюминиевыми проводниками, что принципиально решает все проблемы, присущие традиционным ACSR. Несмотря на более высокую первоначальную стоимость закупки, ACCC обеспечивает превосходные экономические преимущества на протяжении всего жизненного цикла благодаря увеличенному сроку службы, низким потерям энергии, снижению инвестиций в строительство и минимальному техническому обслуживанию.

Как профессиональный производитель воздушных линий электропередачи ( hnkingyear.com Мы предлагаем индивидуальные решения по прокладке проводов ACCC и ACSR, соответствующие международным стандартам IEC и ASTM, с учетом климатических условий проекта, мощности, бюджета и требований к пролету.