关于输电导线材料的研究 李敬雍

《关于输电导线材料的研究 李敬雍》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、关于输电导线材料的研究山东省菏泽第一中学高二年级：李敬雍指导教师：张环摘要：本论文通过对比不同材料的性质，运用所学的知识，解释了输电导线所运用的材料及其使用的原因，将书本上的知识成功应用于生产生活实际。关键词：输电导线、钢芯铝绞合线、铜、铝、电阻率、密度。正文：一：发现问题。在学习物理选修3-2中“电能的输送”一节中，有一张插图引起了我的注意。（插图在人教版物理选修3-2第45页）。上面说“远距离的输电线大多是多股导线绞合而成的。有一种绞合线，中心是钢线，它的机械强度大；周围是铝线，它的电阻小、重量轻。”用

2、钢线的原因大概是为了增加导线的机械强度，使导线更“结实”。不过，我随之产生了疑问，“既然在家庭电路中，铜导线因为电阻率小而被广泛应用，为什么输电线用铝导线？难道是仅仅使造价便宜吗？”带着这个问题，我通过知识分析和查阅资料等方式进行了探究。二：问题探究。由于在电力输送中，电力损耗主要在电阻上，所以应当对不同材料的电阻进行对比。同时，我们认识到，在高压输电时，架空导线是架空电力线路的主要组成部件，其作用是传输电流，输送电功率。由于架设在杆塔上面，导线要承受自重及风、雪、冰等外加荷载，同时还会受到周围空气所含化学

3、物质的侵蚀。因此，不仅要求导线有良好的电气性能、足够的机械强度及抗腐蚀能力，还要求尽可能质轻且价廉。我们认识到，在家庭电路中被广泛应用的导线材料多为铜和铝，因为二者的电阻率比较小，制成的导线在相同的长度和横截面积的情况下，电阻比钢铁要小很多。而银材料虽然导电性能最好，但它的价格非常昂贵，所以不可能被广泛应用。所以，可行的导线材料就只剩下铜和铝了。但是，我查阅了很多资料，发现高压输电导线材料几乎全是铝，为什么不用铜呢？我们知道，在家庭电路中，如果消耗的电功率较大，一般采用铜导线，因为铜的电阻率比铝要小，这说明

4、用铜导线来输电是可行的。那么，高压输电线用铝作为材料仅仅是为了节省造价吗？为了对铜和铝进行对比，我采用假设的方式，即假设相同长度的分别用铜和铝制得的导线电阻相同，来比较它们的横截面积以及质量。我在课本上查到了部分数据：材料电阻率(Ωm)铜1.75×10-8铝2.83×10-8材料密度铜8.9g/cm3铝2.7g/cm3由于某些算式不易输入，我拍下了我的手写对比步骤。我们发现，当二者的电阻相同时，铜导线的质量竟是铝导线的两倍多！这就对架空导线的施工提出了更高的要求，即增加铁塔的数量。否则如果导线质量很重，由于

5、重力的作用，导线的拉力会很大，很容易拉断导线，这是很危险的。我们注意到，输电线采用的为钢芯铝绞合线。采用钢芯应该是为了增加导线的机械强度，而什么是“绞合”呢？是仅仅的把多股导线绕在一起吗？我们课本上没有说，看来，还要查阅有关资料，进行更进一步的探究。三：资料分析由于很多问题我还不甚了解，通过查阅的方式得到了以下有关资料。1、架空导线材料架空导线的材料有铜、铝、钢、铝合金等。其中铜的导电率高、机械强度高，抗氧化抗腐蚀能力强，是比较理想的导线材料，但由于铜的蕴藏量相对较少，且用途广泛，价格昂贵，故一般不采用铜导

6、线。铝的导电率次于铜，密度小，也有一定的抗氧化抗腐蚀能力，且价格比较低，故广泛应用于架空线路中。但由于铝的机械强度低，不适应大跨度架设，因此采用铜芯铝绞线或铜芯铝合金绞线，可以提高导线的机械强度。2、架空导线结构架空导线的结构总的可以分为三类：单股导线、多股绞线和复合材料多股绞线。单股导线由于制造工艺上的原因，当截面增加时，机械强度下降，因此单股导线截面一般都在10平方毫米以下，目前广为使用最大到6平方毫米。多股绞线由多股细导线绞合而成，多层绞线相邻层的绞向相反，防止放线时打卷扭花，其优点是机械强度较高、柔

7、韧、适于弯曲；且由于股线表面氧化电阻率增加，使电流沿股线流动，集肤效应较小，电阻较相同截面单股导线略有减小。复合材料多股绞线是指两种材料的多股绞线，常见的是钢芯铝绞线，其线芯部位由钢线绞合而成，外部再绞合铝线，综合了钢的机械性能和铝的电气性能，成为目前广泛应用的架空导线。3、架空导线种类1）、裸导线：铜绞线（TJ）。常用语人口稠密的城市配电网、军事设施及沿海易受海水潮气腐蚀的地区电网。铝绞线(LJ)。常用与35kV以下的配电线路，且常作分支线使用。钢芯铝绞线(LGJ)。广泛应用于高压线路上。轻型钢芯铝绞线(

8、LGJQ)。一般用于平原地区且气象条件较好的高压电网中。加强型钢芯铝绞线(LGJJ)。多用于输电线路中的大跨越地段或对机械强度要求很高的场合。铝合金交心(LHJ)。常用于110kV及以上的输电线路上。钢绞线(GJ)。常用作架空地线、接地引下线及杆塔的拉线。2）、绝缘导线。架空电力线路一般都采用多股裸导线，但近几年来城区内的10kV架空配电线路逐步改用架空绝缘导线。运行证明其优点较多，线路故障明显降低，一定程度上解