耐熱鋁合金鋼芯導(dǎo)線的發(fā)展前景廣闊

未來，我國將全面建成以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強智能電網(wǎng)。在普通人的生活環(huán)境中，目力所及會看到高聳的塔桿支起穿越大半個中國的電路導(dǎo)線，實現(xiàn)“西電東送、南北互供”的全國聯(lián)網(wǎng)，并逐步建設(shè)全球能源互聯(lián)的智能運行控制和互動服務(wù)體系。這時，電能就在電網(wǎng)上飛馳、奔流、消耗。而且，為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的電力需求，除了新建大容量輸電線路外，老線路的增容改造更需要能夠支撐長久的電網(wǎng)材料來保證舊城電力安全、可靠的供應(yīng)。  

從整個電力行業(yè)看來，在現(xiàn)有線路走廊及設(shè)施條件下，以高導(dǎo)電率耐熱鋁合金導(dǎo)線更換目前應(yīng)用的架空鋼芯鋁絞線，是增加線路傳輸容量和降低線損的有效途徑。  

可是，鋁合金的導(dǎo)電率與耐熱性及力學(xué)性能相互制約，在保證力學(xué)性能和耐熱性能的前提下提升鋁合金導(dǎo)線的導(dǎo)電率的難度極大，日本花了10年時間才把耐熱鋁合金導(dǎo)線的導(dǎo)電率由58%IACS提升到60%IACS，要研發(fā)一種具有導(dǎo)電率高、耐熱性能好的鋁合金導(dǎo)線并非易事。  

不斷實現(xiàn)的技術(shù)突破：項目立項之初，國內(nèi)外無導(dǎo)電率為61%IACS的耐熱鋁合金導(dǎo)線的量產(chǎn)及工程應(yīng)用實例，僅有關(guān)于日本利用99.85%以上高純工業(yè)鋁錠、采用復(fù)雜苛刻工藝制備的導(dǎo)電率為61%IACS的耐熱鋁合金單絲的報道，而且制備成本很高，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。  

在項目的研究中，整個項目組揭示了多種微合金化元素及加入量和加入方式對鋁合金導(dǎo)體材料綜合性能的影響規(guī)律，得到了滿足目標(biāo)要求的導(dǎo)體材料的成分體系及優(yōu)化的制備工藝。2016年1月，項目成果通過了中國電力企業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定，以中國工程院院士謝建新為主任的鑒定委員會認(rèn)為：“該研究成果的導(dǎo)電率指標(biāo)（≥61%IACS）達到國際先進水平。”2016年12月，項目榮獲2016年度中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎。  

項目在理論創(chuàng)新方面，首先基于合金熱力學(xué)計算和實驗驗證，揭示了Al與微量Zr、Re的相互作用機制及對性能的揚抑效應(yīng)，發(fā)展了第二相組態(tài)對電工鋁合金材料宏觀性能的調(diào)控機理；同時，基于微合金化理論和創(chuàng)新成果，進行了鋁合金性能與成分及制備工藝的匹配性設(shè)計，獲得了綜合性能優(yōu)良的鋁合金導(dǎo)體成分配方案和關(guān)鍵制備工藝參數(shù)，實現(xiàn)了61%IACS高導(dǎo)電率的耐熱鋁合金單絲（長期耐熱溫度150℃）及導(dǎo)線（長期耐熱溫度120℃）的成功制備；還有采用99.7wt.%的工業(yè)純鋁，通過Al、B、Zr、RE元素的合理配比和適量加入，使B及RE產(chǎn)生凈化、變質(zhì)及協(xié)同Zr的復(fù)合微合金化作用，實現(xiàn)了高導(dǎo)耐熱鋁合金導(dǎo)線的工業(yè)化生產(chǎn)，完成了61%IACS耐熱鋁合金導(dǎo)線的工程應(yīng)用。  

廣闊而具體的應(yīng)用前景：在整個項目中，除了獲得基礎(chǔ)理論、試驗方法之外，還掌握了高導(dǎo)耐熱鋁合金導(dǎo)體材料及導(dǎo)線制備的核心技術(shù)，實現(xiàn)了鋁合金導(dǎo)線產(chǎn)品的工程應(yīng)用。 當(dāng)前，項目研制的導(dǎo)電率為61%IACS的耐熱鋁合金導(dǎo)線已在遼寧、河南、云南等地增容改造線路工程中獲得應(yīng)用，利用現(xiàn)有線路及桿塔設(shè)施更換導(dǎo)線產(chǎn)品即可實現(xiàn)線路輸送容量的提升，大大減少停電作業(yè)時間，降低工程造價和停電產(chǎn)生的間接經(jīng)濟損失，線路運行至今狀態(tài)良好，有效保證了供電的安全可靠性。  

據(jù)統(tǒng)計，我國每年大約有3000億的導(dǎo)線用量，耐熱鋁合金導(dǎo)線的份額在數(shù)十億元左右。以我國全網(wǎng)每年耐熱鋁合金導(dǎo)線的用量5萬公里粗略估算，應(yīng)用61%IACS耐熱鋁合金導(dǎo)線代替現(xiàn)役耐熱鋁合金導(dǎo)線，每年可減少輸電線路損耗約1.07×109kWh，可減少二氧化碳排放約100萬t，按0.5元/kWh電價計算，可節(jié)省電費將近5億多元，經(jīng)濟環(huán)境效益顯著，應(yīng)用前景廣闊。