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摘要: 本文通过研究对导线表面进行亚光处理方式，喷砂频率、喷砂流量与导线表面反射率的关系，最佳亚光处理生产速率，喷砂频率对铝丝抗拉强度的影响，研制了一种导线表面的反射系数不超过32%的环保型亚光导线。亚光导线的亚光层消除了镜面反射，同时亚光层可以起到钝化作用，具有耐腐蚀特性。亚光导线具有运行温度高，载流量大，抗过载能力强的特点，适用于特殊场合（例如机场附近）小档距的输电线路，不仅保障了线路安全可靠高效地运行，同时满足国际电网对环保的要求，弥补了国内亚光导线研究的空白，开拓了国际市场，为国际电网建设提供了新品种。
关键词: 环保；亚光；导线；反射系数
1 引言
为了防止飞机在起降过程中导线的反射光影响飞行员视野，一些国家开始研究亚光性导线，来避免亮光导线产生的反射影响飞行员视野，且有一些国家已经开始采取强制措施来强推该导线应用，尤其在飞机飞行轨道周围线路上。
本文针对国际电网要求，针对特殊场合使用的输电架空导线，研发了环保亚光型架空导线，亚光层消除了镜面反射，且表面反射系数不超过32%；同时钝化的亚光层可以起到保护作用，在一定程度上防止环境因素造成的腐蚀。同时满足输送电能要求，也确保了安全可靠地运行线路并满足环境要求。
2 环保型亚光导线的开发
发展中的城市和基础设施的完善，一种新的重要污染影响因素那就是“光”，例如机场周边设施对光污染要求就非常严格，美国、英国等发达国家早就开始光污染的研究。1988年开始建造1000kV线路的日本，并于不久后投入运营；1985年，在765kV 基础上研究1500kV特高压输电技术的美国电力公司（AEP）也开始应用。随着架空导线技术的发展，国外研究者已经开始将光污染指标纳入到机场附近架空导线的性能指标考核范围内，由此可见，国外对光污染越来越重视。
我国的光污染研究起步较晚，目前国内对导线的光污染研究较少，还没有工程使用亚光型导线。本次研制的环保亚光型架空导线主要针对国外架空输电线路，目前国内同行企业研究得较少。环保亚光型架空导线大大降低了导线表面的镜面反射，铝单丝导电率达到63%IACS，大大降低了导线的直流电阻，减少线路损耗；同时钝化的亚光层可以起到作用，在一定程度上防止酸雨、碱性空气的腐蚀，提高了线路的安全可靠性，符合国际电网对环境保护的要求。该导线的批量生产促进了我国导线制造水平，增加了国内导线的出口量。
2.1 导线表面亚光处理方式的研究
导线表面处理常见的方式有氧化法和着色法，氧化法主要包括化学氧化和阳极氧化，着色法主要包括喷漆。随着工业发展，近年来发展了一种新型的表面处理方法---喷砂处理。
阳极氧化法时通过电化学反应，在铝件表面形成一层薄而致密的阳极氧化膜。由光亮镜面变为暗灰色亚光表面是氧化后铝导体表面，效果显著，如果获得理想亚光表面是利用阳极氧化的方法，需要很长的反应时间，严重影响生产效率[2]。
着色法主要是将消光漆均匀喷涂在工件表面，形成一层涂膜，达到亚光效果，但这种喷涂漆长期泡水会发生脱落，同时这种生产工艺繁琐且会产生污染。
喷砂处理通过抛丸器将一定粒度的钢砂高速抛落冲击在工件表面，使工件表面形成一层微小、密集、均匀的凹坑，当光线照射工件表面时，这些凹坑会将光线反射向不同的方向，从而达到亚光效果。这是一种机械物理处理方法，与其他方法（如碱蚀亚光处理）相比，即降低了生产成本，又减少了大量废水（化学处理方法所带来的）、以及废气污染，可以称之为“绿色工艺”。本次试制即采用喷砂处理法对导线表面进行亚光处理。
2.2 喷砂频率、喷砂流量与导线表面反射率的关系研究
为了达到良好效果，我们在抛丸过程中采取了一系列措施。对于相同硬度的铝丝，在相同条件下，喷砂频率对导线表面亚光效果影响较大，频率越低，钢砂喷到导线表面的力越小，亚光效果相对较差，反之亦然。为探寻最佳的喷砂频率，我们对经不同频率下喷砂处理的样品进行反射率检测，结果如图2 a）所示。喷砂频率越大，导线表面反射率越小，但不是频率越大越好，频率过大，导线表面发黑，且凹坑尺寸较大，影响表面外观质量，如图1所示。
图1 喷砂频率对导线表面反射率的影响
抛头钢砂流量是控制单位时间喷到导线表面钢砂的数量，对于相同外径的导线，流量太小喷砂覆盖面小，甚至会有地方喷不到砂，如图如图2 b）所示；流量太大，钢砂循环负荷增大，容易造成钢砂填充喷腔，堵塞电机转轴，引起故障。对于不同外径的导线，流量不同，为保证导线的一个圆周上均能被钢砂覆盖，结合我们多年生产经验，外径小于35mm，流量一般控制在70%~75%，外径不小于35mm，流量一般控制在75%~80%。
a）喷砂频率过高 b）导线漏喷
图2 导线喷砂样品图
2.3 喷砂频率对铝丝抗拉强度的影响
为取得较好的亚光效果，铝丝抗拉强度不同，也应选择不同的喷砂频率。我们利用比对反射率，探索了铝丝强度与喷砂频率的关系，实验结果如表1所示。综合设备的实际生产情况，对于本次试制的铝丝，我们设定50HZ~53HZ为最佳喷砂频率。
表1 铝丝强度与喷砂频率的关系
2.4 最佳亚光处理生产速率的研究
为使导线表面均匀有效地被钢砂喷到，应选用适宜的亚光处理生产速率，我们通过与已检测样品比对亚光效果，来调节生产速率，生产速率过大，会使导线表面存在漏喷或亚光效果欠缺的现象；生产速率过小，导线表面可能会出现过喷，甚至会影响铝单丝力学性能或表观质量。通过验证，我们确定生产速率为5~6m/min。
3 结论
本文采用喷砂处理对导线表面进行亚光处理，喷砂处理属于机械物理方法，与化学方法（如碱蚀亚光处理）相比，不但降低了生产成本，而且大大减少了使用化学处理方法所带来的大量废水、废气污染，可以称之为“绿色工艺”，是行业里的重大创新突破。本文研制的环保型亚光导线亚光层消除了镜面反射，导线表面的反射系数不超过32%，运行温度高，产品载流量大，抗过载能力强，适用于特殊场合（例如机场附近）小档距的输电线路，不仅保障了线路安全可靠高效地运行，同时满足国际电网对环保的要求，弥补了国内亚光导线研究的空白，开拓了国际市场，为国际电网建设提供了新品种。
参考文献：
1.郑秋, 张传省, 王诗勇, 赵文明, 刘斌, 党朋, 沈建华. 经喷砂处理后亚光架空导线的铝单线性能[J]. 电线电缆, 2012,2:19-22.
2.吴锡坤主编． 铝型材加工用技术手册［M］． 武汉: 中南大学出版社，2006.
论文作者:夏霏霏,田崇军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/21
标签：导线论文; 喷砂论文; 表面论文; 频率论文; 钢砂论文; 反射率论文; 反射论文; 《防护工程》2018年第34期论文;