典型大气条件下架空导线的磨损对其线损相关特性的影响研究

导线线损是电能以热能和电晕的形式散失的一种自然物理现象，其中电晕损耗除与导线表面最大场强有关外，与导线表面的粗糙度有着直接关系。导线在风振作用下，绞线股间、绞线与钢芯线间以及线路金具间必将产生磨损，磨损及磨损磨粒外移并吸附于导线表面，势必增加导线表面粗糙度，表面电晕放电点数量增多，从而增加电晕损耗。本项目以钢芯铝绞导线为研究对象，对其在典型大气条件下磨损特性与电晕损耗间的相关性进行基础科学研究。具体内容包括：通过带电和盐(酸)雾腐蚀气氛下，模拟导线在典型大气条件的微风振动磨损试验，综合线路力学、气氛、导线结构与材料等参数分析导线磨损特性并构建表征模型；结合磨损导线的电晕放电试验，研究磨损与电晕损耗间的相关特性，并通过导线表面状态的表征将其磨损与电晕损失进行表达分析，进而确定磨损与线损间相关性；提出减缓导线磨损的策略，为完善传统架空导线设计提供依据，为电能输送过程中的线损降低做出重大贡献。

架空线路是输送电能的重要载体，是保证电力系统安全运行的重要组成部分,输电线路线损与环境问题也日益受到关切。本项目以35kV架空输电线路中常用的LGJ150/25 钢芯铝绞线为研究对象,模拟了导线在各种工况下的微风振动,研究了架空导线微风振动磨损特性及电晕损耗特性。本项目的主要内容和重要结果如下:（1）在分析架空导线线股间接触压应力和切向应力基础上，建立了同层铝绞线线股之间、邻层铝绞线线股之间及导线与线夹之间的接触模型，揭示了不同结构参数、不同载荷条件对接触区应力分布的影响规律。（2）针对架空输电导线微风振动特点，自主研制了双股绞线微动磨损模拟试验装置和架空输电导线整线微风振动模拟试验装置，前者用于模拟导线内相邻线股间的微动磨损；后者模拟整根导线的微风振动磨损。（3）通过对磨损产物、磨损区表面、线股断口等的定量与定性、宏观与微观分析，全面的研究了导线在微风振动下的磨损行为。结果表明：导线在微风振动试验条件下，电流强度和大气环境对导线磨损影响大；酸性、盐氛的腐蚀环境对导线的磨损程度贡献显著，导线的耐腐蚀性能与环境条件密切相关；载流试验条件下，内外层铝线股间以黏着磨损为主并伴有磨粒磨损行为，铝线股与钢芯接触处主要是疲劳磨损和磨粒磨损，且两者间均存在腐蚀磨损，严重时表面出现明显的疲劳裂纹或龟裂现象；无电负荷的情况下，铝线股接触处主要为黏着磨损，铝线股与钢芯接触处为疲劳磨损。（4）试验后导线的电晕特性测试表明，相同试验参数条件下导线振动周次越大，全面起晕电压越低；预张力为20%RTS时，导线的起晕电压高；腐蚀环境下的试验导线起晕电压低于干燥条件下的；相同试验后导线的直流起晕电压远远高于交流起晕电压。（5）通过导线表面场强仿真计算，验证了导线表面磨损微粒的存在对其电晕特性影响的现象。（6）从摩擦学角度分别对导线绕制角和节径比以及线夹的结构进行了优化设计，为改进架空线路设计方法提供了一定依据。