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铝型线填充率对径向传力的影响研究

万建成 江明 刘晨 杨磊 彭飞

万建成, 江明, 刘晨, 杨磊, 彭飞. 铝型线填充率对径向传力的影响研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(1): 49-56. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180145
引用本文: 万建成, 江明, 刘晨, 杨磊, 彭飞. 铝型线填充率对径向传力的影响研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(1): 49-56. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180145
Wan Jiancheng, Jiang Ming, Liu Chen, Yang Lei, Peng Fei. Exploring Influence of Filling Rate of Formed Aluminum Wire on Radial Force[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(1): 49-56. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180145
Citation: Wan Jiancheng, Jiang Ming, Liu Chen, Yang Lei, Peng Fei. Exploring Influence of Filling Rate of Formed Aluminum Wire on Radial Force[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(1): 49-56. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180145

铝型线填充率对径向传力的影响研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180145
基金项目: 

国家电网有限公司科技项目 GC71-17-007

详细信息
    作者简介:

    万建成(1971-), 高级工程师, 硕士, 研究方向为导线、金具和施工技术研究, wjc1971@163.com

    通讯作者:

    刘晨, 工程师, 硕士, lc901013@sina.com

  • 中图分类号: TM751

Exploring Influence of Filling Rate of Formed Aluminum Wire on Radial Force

  • 摘要: 碳纤维复合芯导线由碳纤维复合芯棒和铝型线构成,型线铝股结构型式填充率高,与圆线铝股传力性能不同,目前针对碳纤维复合芯导线填充率对径向传力影响的相关研究空白。本文对卡线器夹嘴夹紧时导线的受力状态进行了有限元仿真模拟,利用ABAQUS软件建立不同填充率导线结构模型,仿真得到不同填充率下导线铝型线和芯棒的应力情况,仿真结果表明导线夹持受力状态下,铝型线填充率会对导线外部受力向芯棒传递造成一定影响,随着填充率减小,导线铝型线和芯棒压应力逐渐变大。研究结果可作为1 660 mm2碳纤维复合芯导线用卡线器夹嘴长度优化设计参考依据。
  • 图  1  碳纤维铝型线导线截面

    图  2  卡线器夹持导线实物图

    图  3  卡线器夹嘴夹持导线受力简图

    图  4  卡线器夹嘴夹持导线截面示意图

    图  5  分析模型边界条件

    图  6  导线截面划分网格

    图  7  不同填充率稳定状态导线截面应力分布

    图  8  不同填充率芯棒应力时程对比曲线

    图  9  不同填充率下稳定状态铝型线、芯棒应力分布

    图  10  不同填充率最大应力状态芯棒应力分布

    图  11  不同填充率最大应力状态铝型线进入塑性区分布

    图  12  同层铝股间隙

    图  13  铝股间隙位置标记

    表  1  1660/95-492导线技术参数(按92%)

    项目 技术参数
    铝线结构 62
    半硬铝型线外层 23根, 等效直径5.84 mm
    半硬铝型线邻外层 18根, 等效直径5.84 mm
    半硬铝型线邻内层 13根, 等效直径5.84 mm
    半硬铝型线内层 8根, 等效直径5.84 mm
    复合芯 11.0 mm
    铝型线截面积 1 660.76 mm2
    复合芯截面积 95.03 mm2
    外径 49.2±0.5 mm
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    表  2  不同填充率半硬铝型线参数

    填充系数 参数 内层 临内层 临外层 外层
    n 8 13 18 23
    θ/(°) 44 27 19.5 15.2
    D/mm 20.438 30.000 39.592 49.200
    92% d/mm 11.000 20.438 30.000 39.592
    δ/mm 0.10~0.18 0.11~0.17 0.13~0.17 0.15~0.19
    D/mm 20.599 30.285 39.995 49.715
    90% d/mm 11 20.599 30.285 39.995
    δ/mm 0.10~0.18 0.12~0.18 0.13~0.18 0.16~0.20
    D/mm 20.766 30.583 40.414 50.250
    88% d/mm 11.000 20.766 30.583 40.414
    δ/mm 0.10~0.18 0.13~0.18 0.13~0.18 0.16~0.20
    注:δ为同层相邻两个铝股最小间距。
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    表  3  1660/95碳纤维复合芯导线模型材料参数

    弹性模量/GPa 泊松比 密度/
    (kg·m-3)
    屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa
    复合芯棒 120 0.31 1 620.00 - 2 400
    半硬铝型线 70 0.33 2 703.01 100 120
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    表  4  不同填充率稳定状态芯棒中心应力

    导线填充率 92% 90% 88%
    提取单元应力/MPa 32.0 39.5 43.0
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    表  5  不同填充率下稳定状态铝型线、芯棒应力对比

    填充率 半硬铝型线应力/MPa 复合芯棒应力/MPa 最大应力位置
    92% 114.5 120.8 芯棒外层
    90% 118.1 134.1 芯棒外层
    88% 120.1 172.0 芯棒外层
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    表  6  不同填充率下最大应力状态铝型线、芯棒应力对比

    填充率 半硬铝型线 复合芯棒
    最大应力/MPa 塑性区比例(>100MPa) 最大应力/MPa 截面节点平均应力/MPa 截面圆周平均应力/MPa
    92% 121.0 10.5% 188.8 68.9 78.4
    90% 121.0 9.0% 189.8 69.8 78.7
    88% 121.0 8.9% 199.6 76.2 88.9
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    表  7  不同填充率下稳定状态铝型线变形引起的间隙数据

    92%填充率 90%填充率 88%填充率
    初始状态同层铝股间隙/mm 稳定状态同层铝股间隙/mm 初始状态同层铝股间隙/mm 稳定状态同层铝股间隙/mm 初始状态同层铝股间隙/mm 稳定状态同层铝股间隙/mm
    0.225 9 0.252 5 0.119 5 0.076 9 0.197 3 0.366 7
    0.217 6 0.166 1 0.103 0 0.129 6 0.208 8 0.141 5
    0.206 2 0.164 8 0.112 8 0.314 7 0.183 1 0.116 7
    0.225 9 0.174 5 0.128 1 0.151 4 0.195 5 0.158 0
    0.217 6 0.216 7 0.119 5 0.090 8 0.162 0 0.189 0
    0.201 2 0.159 0 0.103 0 0.310 9 0.165 0 0.231 8
    0.214 9 0.212 2 0.112 8 0.190 1 0.275 3 0.142 9
    0.116 9 0.108 4 0.117 9 0.167 4 0.204 6 0.161 9
    0.201 8 0.105 7 0.177 8 0.155 3 0.193 9 0.070 0
    0.133 9 0.134 8 0.115 4 0.134 5 0.206 4 0.177 1
    0.126 9 0.073 7 0.106 6 0.152 3 0.185 1 0.467 0
    0.111 3 0.083 4 0.117 7 0.060 4 0.198 1 0.161 8
    0.133 9 0.088 5 0.125 7 0.190 9 0.186 4 0.169 0
    0.126 9 0.119 4 0.115 4 0.121 6 0.191 7 0.250 3
    0.111 3 0.054 3 0.106 6 0.081 9 0.265 7 0.114 6
    0.119 2 0.110 1 0.117 7 0.211 5 0.243 6 0.189 4
    0.109 4 0.123 2 0.160 0 0.204 9 0.206 4 0.189 8
    0.199 5 0.119 0 0.187 1 0.200 8 0.198 1 0.109 5
    0.119 2 0.115 9 0.128 1 0.093 5 0.193 9 0.278 1
    0.162 6 0.234 3 0.163 2 0.050 6 0.257 3 0.220 5
    0.131 9 0.191 5 0.123 0 0.079 2 0.193 6 0.256 9
    0.214 9 0.254 1 0.125 7 0.148 7 0.208 8 0.188 8
    0.167 1 0.224 9 0.145 4 0.085 3 0.195 5 0.191 7
    0.140 7 0.183 7 0.085 6 0.040 0 0.197 3 0.248 0
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  • [1] 江建华.钢芯铝型线绞线与钢芯铝绞线的主要性能对比[J].电线电缆, 2012, (1):19-22 doi: 10.3969/j.issn.1672-6901.2012.01.006

    Jang J H. Main performances compare between steel reinforced formed aluminum conductor and steel reinforced aluminum conductor[J]. Electric Wire & Cable, 2012, (1):19-22(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1672-6901.2012.01.006
    [2] 郑黎阳, 孙祖志.铝绞线和钢芯铝绞线的应力分析[J].武汉水利电力大学学报, 1997, 30(3):66-69 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK199700568540

    Zheng L Y, Sun Z Z. Stress analysis of aluminium stranded wire and steel cored aluminium stranded wire[J]. Engineering Journal of Wuhan University, 1997, 30(3):66-69(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK199700568540
    [3] 蒋平海, 高怡.架空输电线路施工机具手册[M].北京:中国电力出版社, 2014

    Jiang P H, Gao Y. Manual of construction machines and tools for overhead transmission line[M]. Beijing:China Electric Power Press, 2014(in Chinese)
    [4] 潘春平, 廖民传, 麻闽政.输电线路增容改造工程导线选型的技术经济性分析[J].南方电网技术, 2014, 8(3):109-113 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/nfdwjs201403022

    Pan C P, Liao M C, Ma M Z. Analysis on the technical economy characters of conductor selection for transmission line reconstruction projects[J]. Southern Power System Technology, 2014, 8(3):109-113(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/nfdwjs201403022
    [5] 蔡云财, 郭健, 王楚淇, 等.碳纤维复合芯导线的性能与应用研究[J].农业科技与装备, 2013, (9):49-51 doi: 10.3969/j.issn.1674-1161.2013.09.021

    Cai Y C, Guo J, Wang C Q, et al. Research on the performance and application of carbon fiber composite core conductor[J]. Agricultural Science & Technology and Equipment, 2013, (9):49-51(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1674-1161.2013.09.021
    [6] 鞠彦忠, 李秋晨, 孟亚男.碳纤维复合芯导线与传统导线的比较研究[J].华东电力, 2011, 39(7):1191-1194 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK201101619602

    Ju Y Z, Li Q C, Meng Y N. Comparative research on aluminum conductor composite core and traditional conductor[J]. East China Electric Power, 2011, 39(7):1191-1194(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK201101619602
    [7] 万建成.架空导线应用技术[M].北京:中国电力出版社, 2015

    Wan J C. Application technology of overhead conductor[M]. Beijing:China Electric Power Press, 2015(in Chinese)
    [8] 金安福.钢芯铝绞线绞线间接触与特性分析[J].化学工程与装备, 2017, (4):159-160 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QKC20172017052500007679

    Jin A F. Contact and characteristic analysis on the wire of aluminium cable steel reinforced[J]. Chemical Engineering & Equipment, 2017, (4):159-160(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QKC20172017052500007679
    [9] 赵新泽, 周权, 高伟.钢芯铝绞线同层线股间接触有限元分析[J].三峡大学学报(自然科学版), 2011, 33(1):69-72 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/whsldldxxb-yc201101018

    Zhao X Z, Zhou Q, Gao W. Finite element analysis of contact problem between same layer strands in ACSR[J]. Journal of China Three Gorges University (Natural Sciences), 2011, 33(1):69-72(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/whsldldxxb-yc201101018
    [10] 秦力, 李军阔, 付强.输电线路钢芯铝绞线股线力学特性研究[J].水电能源科学, 2013, 31(5):194-197 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QKC20132013070300068636

    Qin L, Li J K, Fu Q. Research on aluminum conductor steel-reinforced mechanical characteristics of transmission lines[J]. Water Resources and Power, 2013, 31(5):194-197(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QKC20132013070300068636
    [11] 付晶晶.碳纤维复合芯导线在输电线路工程中的应用研究[D].北京: 华北电力大学, 2014

    Fu J J. The application research of ACCC in transmission lines project[D]. Beijing: North China Electric Power University, 2014(in Chinese)
    [12] 吴雄文, 陈创, 陈泽师, 等.绞合型碳纤维芯导线的性能及施工工艺研究[J].中国电业(技术版), 2014, (4):58-61 doi: 10.3969/j.issn.1002-1140.2014.04.018

    Wu X W, Chen C, Chen Z S, et al. Research of characteristic and construction technology of hinged type carbon fiber core line[J]. China Electric Power (Technology Edition), 2014, (4):58-61(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1002-1140.2014.04.018
    [13] 孟宪彬, 戴云飞, 王红辉.特制卡线器在碳纤维复合芯导线施工中的应用[J].光纤与电缆及其应用技术, 2014, (5):39-41 http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYYD201405012.htm

    Meng X B, Dai Y F, Wang H H. Application of special wire stop-dog in carbon fiber composite core wire construction[J]. Optical Fiber & Electric Cable and Their Applications, 2014, (5):39-41(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYYD201405012.htm
    [14] 余虹云, 王梁, 李瑞, 等.架空导线用碳纤维复合芯棒拉伸破坏形式分析[J].中国电力, 2014, 47(1):49-52 doi: 10.3969/j.issn.1004-9649.2014.01.010

    Yu H Y, Wang L, Li R, et al. Analysis on the tensile failure modes of carbon fiber composite core rod used in overhead stranded wires[J]. Electric Power, 2014, 47(1):49-52(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-9649.2014.01.010
    [15] 陈曼龙, 张琦.720K900Z型扩径导线卡线器的设计要点[J].陕西理工学院学报(自然科学版), 2015, 31(5):11-15 doi: 10.3969/j.issn.1673-2944.2015.05.003

    Chen M L, Zhang Q. Key points in design of rope clamps for extended diameter wires[J]. Journal of Shaanxi University of Technology (Natural Science Edition), 2015, 31(5):11-15(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1673-2944.2015.05.003
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  • 收稿日期:  2017-01-05
  • 刊出日期:  2019-01-05

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