Cốt thép nhôm sợi là gì？

Sợi nhôm gia cố là gì và nó được cấu tạo như thế nào

Dây nhôm cốt thép (ACSR) bao gồm một hoặc nhiều lớp dây hợp kim nhôm 1350-H19 được bện đồng tâm xung quanh lõi thép trung tâm. Các sợi nhôm bên ngoài đạt được độ dẫn điện tối thiểu 61,2% IACS (Tiêu chuẩn đồng ủ quốc tế), trong khi lõi thép bên trong mang lại độ bền kéo lớn hơn nhiều lần so với chỉ riêng nhôm.

Lõi thép có sẵn trong một số cấu hình lớp phủ bảo vệ để phù hợp với điều kiện môi trường:

Bằng cách thay đổi tỷ lệ sợi nhôm và sợi thép, các kỹ sư có thể điều chỉnh dây dẫn để có độ khuếch đại tối đa (nhiều nhôm hơn) hoặc độ bền kéo tối đa (nhiều thép hơn), biến ACSR trở thành một nền tảng thực sự linh hoạt cho các ứng dụng hệ thống thanh cái điện đa dạng.

Thông số kỹ thuật chính và dữ liệu hiệu suất

Các tham số sau đây xác định hiệu suất của dây dẫn ACSR và lựa chọn hướng dẫn cho các dự án thanh cái phân phối điện và đường dây trên không:

Các cấu hình mắc kẹt phổ biến bao gồm 6/1 (6 dây nhôm trên 1 thép), 26/7, 54/7 và đối với các nhịp cực dài, 54/19 hoặc 84/19. Việc bổ sung lõi thép cường độ cao có thể tăng độ bền đứt của dây dẫn lên gấp 2 đến 3 lần so với thiết kế hoàn toàn bằng nhôm, đồng thời độ giãn nở nhiệt thấp hơn của thép giúp giảm độ võng khi tải dòng điện — một yếu tố quan trọng trong hệ thống thanh cái điện áp cao và hạ thế cũng như thiết kế đường dây truyền tải.

Tại sao ACSR lại vượt trội hơn các dây dẫn hoàn toàn bằng nhôm trong các ứng dụng có nhu cầu cao

Ưu điểm cơ bản của việc gia cố sợi nhôm thép so với dây dẫn bằng nhôm nguyên chất là khả năng phục hồi cấu trúc trong điều kiện vận hành thực tế. Các dây dẫn hoàn toàn bằng nhôm, mặc dù nhẹ hơn nhưng lại dễ bị dão — độ giãn dài vĩnh viễn dần dần dưới sức căng cơ học kéo dài — và bị võng đáng kể hơn khi chịu tải nhiệt, gió và băng kết hợp.

ACSR giải quyết các dạng hư hỏng này thông qua các đặc tính của lõi thép:

• Biến dạng đàn hồi dưới: Thép chống lại sự giãn nở dưới tải trọng cơ học như áp lực gió (80–130 kg/m2) và tích tụ băng, duy trì khoảng sáng gầm xe thích hợp.
• Giảm độ võng nhiệt: Hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn của lõi thép (11,5 x 10⁻⁶/°C so với 23 x 10⁻⁶/°C của nhôm) hạn chế độ võng khi dây dẫn nóng lên dưới tải dòng điện cao.
• Công suất nhịp cao hơn: Các cơ quan tiện ích thường xuyên chỉ định ACSR cho các nhịp vượt quá 300 m và đối với các điểm giao cắt chính (sông, thung lũng), cấu hình mắc cạn 54/19 hoặc 84/19 cường độ cực cao hỗ trợ các nhịp trên 1.000 feet.
• Hiệu quả chi phí: Nhôm nhẹ hơn đồng và rẻ hơn nhiều trên mỗi đơn vị độ dẫn điện, trong khi lõi thép tăng thêm độ bền mà không bị phạt trọng lượng tương ứng.

Hồ sơ hiệu suất này làm cho ACSR trở thành dây dẫn trần trần chiếm ưu thế trong cơ sở hạ tầng điện ở Bắc Mỹ và là điểm tham chiếu tiêu chuẩn cho các hệ thống hỗ trợ thanh cái được gia cố và thiết kế hệ thống đường dẫn điện hiệu suất cao trên toàn cầu.

ACSR tích hợp như thế nào với hệ thống thanh cái hình ống hợp kim nhôm

Trong môi trường phân phối điện công nghiệp và trạm biến áp, sợi nhôm thép gia cố không được sử dụng riêng lẻ - nó kết nối cơ sở hạ tầng truyền tải trên không với hệ thống thanh cái hình ống bằng hợp kim nhôm, cụm thanh cái cách điện và mạng đầu nối thanh cái phân phối điện trong thiết bị đóng cắt, khoang máy biến áp và bảng phân phối.

Các điểm tích hợp đòi hỏi khắt khe về mặt cơ học. Tại các vị trí cụt và phần cứng bị căng, lõi thép của ACSR phải truyền tải tới các tấm cách điện và thanh đỡ thanh cái được định mức cho độ căng định mức tối đa của dây dẫn. Các yêu cầu giao diện chính bao gồm:

• Lựa chọn thanh cách điện và thanh cái: Chất cách điện phải chịu cả ứng suất điện áp và lực căng cơ học của sợi nhôm gia cố, với khoảng cách đường rò và cường độ đúc hẫng phù hợp với loại điện áp (điện áp trung bình và thấp hoặc điện áp siêu cao).
• Khả năng tương thích của đầu nối thanh cái: Các đầu nối kiểu nén cho ACSR phải phù hợp với cấu trúc lưỡng kim - các lớp bên ngoài bằng nhôm trên lõi thép - sử dụng các phụ kiện bằng kim loại hoặc thân nhôm để ngăn chặn sự ăn mòn điện khi chuyển sang hệ thống thanh cái bằng nhôm.
• Quản lý nhiệt: Tại các điểm kết nối giữa ACSR và thanh cái hình ống bằng hợp kim nhôm hoặc đường dẫn nhỏ gọn mật độ cao, chu trình nhiệt tạo ra ứng suất giãn nở chênh lệch. Các khớp bù giãn nở trong giải pháp hệ thống thanh cái sẽ hấp thụ chuyển động này.

Đối với các hệ thống thanh cái hình ống được cách nhiệt hoàn toàn hoạt động ở cấp điện áp trung bình và hạ thế, điểm nối giữa ACSR trên cao và đường xe buýt kín thường được đặt trong khớp nối lối vào được bảo vệ khỏi thời tiết, đảm bảo rằng tính toàn vẹn cách điện của thanh cái hình ống cao su silicon EPDM hoặc phần thanh cái hình ống đúc nhựa epoxy được duy trì từ điểm chuyển tiếp vào trong.

Chọn cấu hình ACSR phù hợp cho ứng dụng hệ thống thanh cái của bạn

Việc chỉ định sợi nhôm thép gia cố cho dự án liên quan đến cơ sở hạ tầng hệ thống thanh cái bằng nhôm hoặc hệ thống thanh cái hình ống đòi hỏi các đặc tính dây dẫn phải phù hợp với nhu cầu về điện, cơ khí và môi trường của ứng dụng. Khung hướng dẫn lựa chọn sau đây:

Đối với các dự án kết hợp ACSR trên cao với đường dẫn điện kín - chẳng hạn như lắp đặt hệ thống đường dẫn điện áp cao và điện áp thấp cung cấp cho các nhà máy công nghiệp hoặc trung tâm dữ liệu - chúng tôi đặc biệt khuyến khích một nhà cung cấp sợi nhôm gia cố có kinh nghiệm trong nhiều danh mục về cả giải pháp dây dẫn và thanh cái tùy chỉnh để đảm bảo khả năng tương thích về cơ và điện trên khắp ranh giới hệ thống.

Tiêu chuẩn, tuân thủ và đảm bảo chất lượng cho sợi nhôm gia cố

Hiệu suất đáng tin cậy bắt đầu bằng việc tuân thủ các tiêu chuẩn được quốc tế công nhận. Dây dẫn ACSR cho các ứng dụng hỗ trợ trên cao và thanh cái được điều chỉnh bởi:

• ASTM B232 / B232M — Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho ACSR (Bắc Mỹ)
• IEC 61089 - Dây tròn đồng tâm đặt dây dẫn điện mắc kẹt trên cao
• BS EN 50182 - Tiêu chuẩn Châu Âu về dây dẫn bện đồng tâm
• DIN 48204 - Tiêu chuẩn Đức về dây dẫn nhôm gia cố bằng thép
• JIS C 3110 - Tiêu chuẩn ACSR của Nhật Bản
• AS 3607 - Tiêu chuẩn Úc cho dây dẫn ACSR

Cụ thể, đối với lõi thép, các tiêu chuẩn ASTM và BS EN bắt buộc phải tuân thủ các tiêu chí vật lý, cơ học và điện bao gồm mật độ, độ dẫn điện, hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính, độ bền kéo, ứng suất kéo ở độ giãn dài 1% và độ giãn dài tổng thể. Các biến thể có độ bền kéo cao (cấp HS, EHS, UHS) và lõi thép cường độ cực cao mới hơn (S7A, S8A theo IEC 63248) ngày càng được chỉ định khi cần mở rộng khả năng nhịp hoặc giảm tiết diện dây dẫn.

Khi tìm nguồn cung ứng từ nhà sản xuất sợi nhôm gia cố bằng thép, hãy xác nhận rằng chứng chỉ kiểm tra tham chiếu đến bản sửa đổi tiêu chuẩn hiện hành và khả năng truy xuất nguồn gốc đến nhà máy dây lõi thép được duy trì - điều này đặc biệt quan trọng khi cơ sở hạ tầng sẽ phải chịu sự kiểm tra theo quy định hoặc nơi đăng ký tài sản được bảo hiểm yêu cầu chứng nhận vật chất.

ACSR trong bối cảnh các giải pháp thanh cái phân phối điện hiện đại

Cơ sở hạ tầng điện hiện đại ngày càng tích hợp các dây dẫn ACSR trên cao với các hệ thống thanh cái phân phối điện kèm theo phức tạp — bao gồm các cụm thanh cái hình ống PTFE, các phần thanh cái hình ống đúc nhựa epoxy và đường dẫn điện nhỏ gọn mật độ cao — để tạo ra các chuỗi phân phối điện từ đầu đến cuối vừa chắc chắn về mặt cơ học vừa cách điện hoàn toàn.

Vai trò của nhà cung cấp sợi nhôm gia cố trong các dự án như vậy không chỉ dừng lại ở việc cung cấp dây: nó còn bao gồm việc phối hợp với các nhà sản xuất tấm cách điện, chuyên gia đầu nối thanh cái và nhà thiết kế hệ thống thanh cái hình ống để đảm bảo rằng cấu hình độ căng cơ học, đặc tính giãn nở nhiệt và khe hở điện của dây dẫn trên không được phân bổ hợp lý ở lối vào các giải pháp hệ thống thanh cái kèm theo. Sự phối hợp này trở nên đặc biệt quan trọng trong việc lắp đặt thanh cái hình ống bằng hợp kim nhôm-magiê điện áp cực cao, trong đó ngay cả sự sai lệch nhỏ giữa phần trên cao và phần kèm theo cũng có thể tạo ra sự tập trung ứng suất cơ học làm suy giảm tính nguyên vẹn của lớp cách điện theo thời gian.

Kết quả của phương pháp tiếp cận tổng thể này là một hệ thống thanh cái hiệu suất cao trong đó sợi nhôm thép gia cố không chỉ đóng vai trò là dây dẫn mà còn là xương sống cấu trúc của hệ thống thanh cái điện đáng tin cậy, lâu dài.