架空导线试验的标准对比

夏 峰，崔戎舰，林 芳

（中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，湖北 武汉430071）

0 引言

输电系统是电网的重要组成部分之一，其按结构形式可以分为架空输电线路和电缆线路。架空输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，其中重要元件架空导线的发展已经经历了6代［1-5］。前三代分别是铜、铝、钢铝绞线，目前均已发展成熟，且应用广泛。1927年在瑞士开发的第四代铝镁硅合金架空导线和1974 年在美国和日本开发的第五代钢芯耐热铝合金架空导线（HTLS）仍在应用中发展，第六代低损耗导线（ACCA）在波兰开发，正在创新发展之中。第五代架空导线主要是为了增加载流量，耐热性高，同时损耗也高，而第六代架空导线的出现就是为了降低输电损耗，使得经济效益最大化。

目前，中国是全世界使用架空导线最多的国家，为了规范架空导线的使用，国内外的各类标准均对导线的试验标准进行了规定［6-11］。1991年之后，随着材料的多样化，标准不再满足于对单一类型的架空导线进行标准化，而是针对用途相同或类似的进行分类。当架空导线的使用场所不同时，标准文件中测试的方法和要求也不相同，但要求逐年增加，逐年严格。新标准首先对架空导线材料的基本参数进行规定，再对成品进行测试标准的要求，最后是产品级别的规定和要求，且在标准的最后有关于理论计算的公式和相关理论推导［12-14］。

本文对典型材料架空导线的各类国际与国内标准进行了对比［15-24］，分析了国内外各类架空导线标准在导线试验内容上的相同与区别之处，帮助加深相关从业人士对导线试验标准的理解，便于输电工程的设计与应用。

1 镀锌钢线的试验标准对比分析

1.1 各类标准的测试项目对比

将对镀锌钢线的试验有规定的标准进行对比，对比结果如表1所示。

表1 镀锌钢线标准项目对比表Table 1 Standard items comparison of galvanized steel wire

从表1可以看出，关于镀锌钢线，不同标准的试验项目有很大区别。《GB/T 3428-2012 架空绞线用镀锌钢线》标准中所涉及的项目最多，其次国外标准中DIN-EN 标准中的项目相对较多。但是对于相同项目，不同标准的要求也有所不同，具体区别在1.2节中进行说明。

1.2 各类标准的测试项目内容区别

在接头测试中，各标准要求基本一致，但是《DINEN 50189 架空导线镀锌钢丝》标准中有更加具体的说明。《ASTM 475-03 镀锌钢绞丝》对不同单体数量的绞线有不同的接头标准要求，在3股绞线中，单个成品的钢丝上不得有接头；在7股绞线中，要求在任何150英尺（45.7 m）的完整钢线上，不超过一个接头。

在伸长率测试中，ASTM 标准中对试验器材和方法有具体说明，实验中有高强度、超高强度和极限强度的级别。GB/T 3428 与DIN-EN 50189DIN 则对5 种不同强度的镀锌钢线材料做了规定，要求在250 mm的规范长度上测量值不小于给定值。

在钢的延展性测试中，只有ASTM 对该试验做了规定，要求镀锌钢绞线以不超过15圈/min的速度紧密螺旋绕圆柱形缠绕两圈时，不得断裂，且用于公用设备的高强度、超高强度和极限强度级直径应等于单丝直径的3倍。

在镀层附着性试验中，4 种标准要求基本一致，GB/T 3428 与DIN-EN 50189 标准中有具体的实验描述，规定了钢丝的旋转速度和直径种类，在B498 标准中有具体的数值规定。

在导线直径误差测试中，对于不同直径的导线，有不同的误差范围标准。整体比较，DIN-EN 50189 与GB/T 3428 的精度高于ASTM B498/B498M 精度，后者又高于ASTM 369 和ASTM 475 的精度，且DIN-EN 50189对不同材料的精度要求规定更加细致，而ASTM 475对不同股数的绞合线要求不一样。

在导线表面测试中，标准要求基本一致。

在抗拉强度测试中，标准要求基本一致。

在镀锌的质量测试中，相对于GB/T 3428 及其它标准，DIN-EN 50189 则更加全面，考虑了材料种类和直径种类的影响。

因此，可以得出以下结论：

1）GB/T 3428-2012标准非常全面，对镀锌钢线的多种试验项目进行了规定。

2）DIN-EN 50189：2000 的镀锌钢丝导线试验内容同样全面，但比如扭矩实验、伸长率试验等试验项目没有具体的试验步骤说明，可以参考其他标准。

2）GB/T 3428-2012 与DIN-EN 50189：2000 导线尺寸容许偏差要求十分严格，所给出的测试数值对照标准几乎覆盖了所有尺寸的导线和所有材料种类的导线。而在ASTM B498/B498M中还明确了测试次数的要求，要进行重复性试验，且对材料要求更加严格。

4）在ASTMB 957 和ASTM 958 标准中，超高强度和极限高强度的镀锌（5%锌铝镁合金）钢芯导线，在相同直径下，导线的拉伸试验要求更加严格，其他试验要求和普通镀锌钢丝导线几乎一致。

5）在ASTM标准中有关断裂强度的试验可以用拉力试验代替，或者1%伸长率下的应力应变试验（主要研究绞线物理强度的），能得到相同的效果。

2 铝包钢绞线的试验标准对比分析

2.1 各类标准的测试项目对比

从表2可以看出，5种国内外关于铝包钢绞线的不同标准所规定的试验项目有所区别，且试验项目数量 总体少于镀锌钢线。

表2 铝包钢绞线标准项目对比表Table 2 Standard items comparison of concentric-lay-stranded aluminum-clad steel conductors

2.2 各类标准的测试项目对比

在ASTM标准中对导线的长度、直径、不同股数的铝绞线有明确的规定，对试验只有简单的描述，在IEC标准中对每个试验过程都有详细的说明。通过对比单丝导线和绞合导线的试验，绞合选用的导线需要满足单丝导线的标准，而绞合之后的架空线路有些例行生产试验没有强制要求，B232-B232M 中说明此类试验项目买卖双方可以协商，在满足买方要求的前提下实现基本功能。

在接头测试中，各标准要求基本一致，ASTM B416有更加具体的说明，且对不同类型的绞线有着不同的要求，直径种类拆分得更加细致。但YB/T 124对接头测试暂无相关论述，提出应按GB/T 3048.2规定的方法从绞线上选取的单丝测量进行电阻率试验。

在密度测试中，各标准均有要求，且相同温度条件下，ASTM B232 比ASTM B549 对铝材料密度的标准大，要求相对比较宽松。

在面积变化测试中，只有ASTM B549-04和ASTM B232-B 232M-01 以及YB/T 124 中有要求，且ASTM B549-04 要求更加具体，对不同直径种类的导线要求更加细致。

在1%伸长率下的应力应变试验中，IEC 61232 对试验要求和过程有更加具体的说明，且对实验细节的描述更加细致。

在导体额定强度测试中，ASTM B416 中表示的方式不同于前两种，前两种是用百分比表示，ASTM B416中是用LB（磅）表示，可以通过计算来相互转化。

在电阻率测试中，ASTM B549 中有具体的数值说明，且描述得更加细致，相对来说ASTM B416 中覆盖范围较小。

因此，可以得出以下结论：

1）IEC 对试验过程和要求说明非常具体，在ASTM中的参数对照表更加清晰，而且涉及范围更广，而YB/T 124对试验部分的阐述则相对较少。

2）IEC标准中只涉及了5种不同种类的绞线的数值规定，相对来说范围比较狭窄。

3）不同材料之间的标准对于拉力应力和伸长率的要求有差别。

对于薄板，考虑到Z方向的厚度远小于板的平面方向，弹性模量的计算公式引用文献[7]基于试验的公式,对于泊松比忽略Z方向钢筋的增强作用，ρ为竖向配筋率：

3 镀覆钢支撑的成型钢丝压缩同心铺设铝绞线试验标准对比分析

3.1 各类标准的测试项目对比

从表3 可以看出，铝绞线不同标准的铝绞线试验项目差别不大，但其试验项目少于镀锌钢线和铝包钢绞线。两种标准的要求有所不同，具体区别在3.2节中进行说明。

表3 镀覆钢支撑的成型钢丝压缩同心铺设铝绞线标准项目对比表Table 3 Standard items comparison of shaped wire compact concentric-lay-stranded aluminum conductors,coated-steel/steelreinforced supported

3.2 各类标准的测试项目对比

在接头测试中，ASTM B779-03 和ASTM B857-09要求基本一致。

在导体额定强度测试中，在层数和直径等其他条件一致的情况下，ASTM B779-03中规定的每单位长度的质量要大于ASTM B857-09规定的。对额定强度的要求，ASTM B857-09 中的分类更加细致，但相同条件下ASTM B779-03中对强度要求更高。

在强度测试中，ASTM B779-03 和ASTM B857-09要求基本一致。

在单位长度质量测试中，ASTM B857-09 没有ASTM B779覆盖范围广。

在电阻率测试中，ASTM B857-09 说明的更加具体，但要求基本一致。

因此，可以得出以下结论：

1）ASTM B857 中机械和电气部分试验的要求说明更加具体，指出了需要采用的标准等，部分要求也比B779 严格，比如评分因素；但是在单位长度质量的要求这一项目中，ASTM B779覆盖的范围要广一些。

2）两种钢芯支撑的铝绞线在密度、层数等方面要求几乎一致，只在某些方面有很小的区别。

4 结语

本文对镀锌钢线、铝包钢绞线、镀覆钢支撑的成型钢丝压缩同心铺设铝绞线的标准进行了对比，涉及GB/T、YB/T国内标准以及ASTM、IEC、EN等国际标准，对各标准的试验测试项目和内容规定进行了异同分析。

同种架空线的不同标准的试验内容也有不同，有些标准规定更严格，比如DIN-EN 50189：2000，但EN 50189 标准有部分试验没有给出具体说明，在使用时可以参考其他标准进行选择性补充。

不同架空线的标准规定项目差别很大，标准数量也有差别。镀锌钢线的标准数目更多，且项目内容更加全面［25-30］，而镀覆钢支撑的成型钢丝压缩同心铺设铝绞线标准较少，目前尚无国内标准，且试验测试项目数目也少。

国内外对于同种导线的试验标准内容大致相同，但也存在差异之处，总体上各有优点，应广泛参考有关架空导线的试验标准。

［参考文献］（References）

［1］ Knych Tadeusz. The development of conductive material technology for current and future needs of overhead power lines［J］.Wire Journal International，2015：54-67.

［2］ 李秀辉，燕绍九，洪起虎，等.石墨烯添加量对铜基复合材料性能的影响［J］.材料工程，2019，47（01）：11-17.LI Xiuhui，YAN Shaojiu，HONG Qihu，et al.Influence of graphene content on properties of Cu matrix composites［J］.Journal of Materials Engineering2019，47（01）：11-17.

［3］ 吴振江.铝合金导体应用发展历程及现状［J］.有色金属材料与工程，2018，39（04）：42-48.WU Zhenjiang.Development and situation of aluminum alloy conductor［J］.Nonferrous Meaterials and Engineering，2018，39（04）：42-48.

［4］ 党朋，黄国飞，郑秋.架空导线用复合材料芯IEC国际标准制定［J］.中国标准化，2019，（03）：149-155.DANG Peng，HUANG Guofei，ZHENG Qiu，et al.Study on the development of IEC international standard on composite cores for overhead conductors［J］. China Standardization，2019，（03）：149-155.

［5］ 张强，杨长龙，韩钰，等.耐热铝合金导线综述［J］.热加工工艺，2018，47（22）：35-37.ZHANG Qiang，YANG Changlong，HAN Yu，et al.Summary of heat-resistant aluminum alloy conductors［J］.Hot Working Technology，2018，47（22）：35-37.

［6］ 季世泽.IEC架空输电导线标准的发展趋势［J］.电线电缆，2007，（03）：1-3，12.JI Shize. Tendency of the IEC standards on overhead transmission conductors［J］.Electric Wire & Cable，2007，（03）：1-3，12.

［7］ 张仁奇，张义钊.架空导线钢绞线嵌铝压接接续工艺研究［J］.机电信息，2020，（24）：93-95.

［8］ 徐睿，秦凯，党朋.架空导线性能计算方法标准发布及其促进作用［J］.中国标准化，2020，（S1）：149-152.

［9］ 毛庆传.我国架空输电线制造业现状与发展［J］.电力技术，2009，（02）：13-19，27.

［10］ 田泽，叶建锋，沈祎侬，等.某500 kV 输电线路耐张线夹压接缺陷分析［J］.湖北电力，2019，43（02）：15-20.TIAN Ze，YE Jianfeng，SHEN Yinong，et al.Analysis on defect of strain clamps pressure connection in a 500 kV transmission line［J］.Hubei Electric Power，2019，43（02）：15-20.

［11］ 刘士璋.铝绞线钢芯铝绞线交直流电阻及载流量的计算［J］.电线电缆，1988，（06）：6-12.

［12］ 周超，赵士杰，智鹏，等.棒型碳纤维导线在张、弯载荷下股线受力分析［J］.湖北电力，2019，43（04）：24-33.ZHOU Chao，ZHAO Shijie，ZHI Peng，et al.Stress analysis of ACCC conductor under tension and bending loads［J］.Hubei Electric Power，2019，43（04）：24-33.

［13］ 王煦，王红梅，秦凯.某输电线路导线紧线过程中断裂机理分析［J］.湖北电力，2019，43（04）：34-44.WANG Xu，WANG Hongmei，QIN Kai.Fracture mechanism analysis of a transmission line conductor during tightening process［J］.Hubei Electric Power，2019，43（04）：34-44.

［14］ 陈堃，宋宇，代维谦，等.高压直流输电技术发展及其工程应用［J］.湖北电力，2018，42（04）：1-6.CHEN Kun，SONG Yu，DAI Weiqian，et al.Development and engineering application of HVDC transmission technology［J］.Hubei Electric Power，2018，42（04）：1-6.

［15］ ASTM. Standard specification for concentric-lay-stranded aluminum-clad steel conductors：ASTM A 363-1998［S］.ASTM，1998.

［16］ ASTM. Standard specification for zinc-5% aluminummischmetal alloy-coated steel overhead ground wire strand：ASTM A 925-2003［S］.ASTM，2003.

［17］ ASTM. Standard specification for zinc-coated steel wire strand：ASTM A 475-2003［S］.ASTM，2003.

［18］ ASTM.Specification of galvanized steel core wire for ACSR：ASTM B498/B498M-2008［S］.ASTM，2008.

［19］ ASTM. Specification for concentric stranded aluminum conductor（ACSR/ AW）with aluminum clad steel core：ASTM B 549-2004［S］.ASTM，2004.

［20］ ASTM.Standard specification for concentric stranded coated steel cored aluminum wire：ASTM B232-B 232M-2001［S］.ASTM，2001.

［21］ ASTM. Concentric stranded aluminum clad steel strand：ASTM B 416-98（2002）［S］.ASTM，2002.

［22］ IEC.Aluminum clad steel wire for electrical engineering：IEC 61232-1993［S］.IEC，1993.

［23］ DIN-EN. Aluminium clad steel wire for electrical equipment：DIN EN 61232-2001［S］.DIN-EN，2001.

［24］ ASTM.Standard specification for steel reinforced wire like dense one core twisted aluminum conductor：ASTM B 779-2003（2009）［S］.ASTM，2009.

［25］ Releases report：galvanized steel wire market insights 2020［N/OL］. Wireless News，2020. https：//www. researchand markets.com/

［26］ 顾孙望，尤伟任，徐一峰，等.高强度铝包钢芯高导铝绞线在架空输电线路的应用［J］.电线电缆，2016，（04）：19-22.GU Sunwang，YOU Weiren，XU Yifeng，et al.Application of concentric-lay-stranded high conductivity aluminum conductors，high strength aluminum clad steel reinforced on overhead power transmission line［J］.Electric Wire&Cable，2016，（04）：19-22.

［27］ 叶鸿声，毛庆传，王彬.铝包钢芯高导电率铝绞线在输电线路中的应用［J］.电力建设，2014，35（08）：108-112.YE Hongsheng，MAO Qingchuan，WANG Bin.Application of high conductivity aluminum-clad steel reinforced conductors in transmission line ［J］. Electric Power Construction，2014，35（08）：108-112.

［28］ 贺明志，吴亚琼，许睿.钢芯铝绞线检测探讨［J］.通讯世界，2013，（12）：22-22，23.

［29］ 万建成，刘龙，刘臻.特高强钢芯铝合金绞线标准解读［J］.智能电网，2015，3（05）：463-466.WAN Jiancheng，LIU Long，LIU Zhen.A reading of the standard of aluminum-alloy conductor ultra-high-strength steel reinforced［J］.Smart Grid，2015，3（05）：463-466.

［30］ NakamuraShun-ichi，SuzumuraKeita.Environmental factors affecting corrosion of galvanized steel wires［J］.Journal of Materials in Civil Engineering，2004，16（01）：1-7.