电网的发展和气候的变化对输电线路导线、金具的环境耐受性提出了更高要求。河南电科院研发了环境耐受性强的高损伤容限铝合金输电材料及相关产品，助力提升输电线路安全运行水平。

8月22日，国网河南省电力公司电力科学研究院副院长吕中宾前往位于郑州尖山的输电线路舞动防治技术实验室，带领科研人员开展高损伤容限铝合金输电材料试验，为提升输电线路防舞动能力提供技术支撑。

近年来，河南电科院与中国科学院金属研究所等单位联合开展“高损伤容限铝合金输电材料研制及极端环境应用”项目研究，研发高耐受型导线、金具及其应用关键技术。相关产品在国内多个特高压工程中应用，助力保障输电线路在重覆冰、重腐蚀等极端环境中安全运行。

输电线路导线和金具材料环境耐受性需要提升

“十三五”以来，我国单条长度超1000千米的输电线路不断增加，对导线材料强度的要求更高。此外，近年来极端天气频发，输电线路需要提升适应复杂多样、极端自然环境的能力。

“导线、金具是输电线路的关键部件，直接关系电能传输的可靠性。电网的发展和气候的变化对导线、金具的环境耐受性提出了更高要求，亟须研发新型高强度、高导电性导线、金具材料。”吕中宾介绍。

2012年，河南电科院牵头启动“高损伤容限铝合金输电材料研制及极端环境应用”项目研究。针对输电线路在覆冰、强风等极端天气或大跨越等场景中的高强度需求，在沿海地区、工业区、盐碱区等环境中的耐腐蚀需求，以及在大负荷、大容量场景中的耐热需求，科研人员开展了材料原子团簇稳定性等方面的理论探索，突破了双纯净稀土微合金化等技术，于2020年研制出高损伤容限铝合金输电材料，破解了导线、金具环境耐受性提升难题。

2018年以来，科研人员依托高损伤容限铝合金输电材料，先后开发了高强高导铝合金导线、耐热高导铝合金导线、耐蚀高导铝合金导线、耐损伤加强间隔棒等产品，构建了高损伤容限导线和金具设计、制造、评估体系，实现了相关产品规模化制备。

强度、耐蚀性、耐热性与导电率协同提升

“高损伤容限铝合金输电材料是一个总称，事实上它涉及一系列配方。我们可以针对不同的环境需求进行调配，有针对性地突出强度、耐蚀性、耐热性等特性。”吕中宾说，“在输电线路导线、金具材料配方研发过程中，提升强度、耐蚀性、耐热性和提升导电率是矛盾的。比如，提升强度，导电率通常就会下降。实现这些特性与导电率的协同提升是个难题。”

在研发高强高导铝合金输电材料方面，科研人员实现了材料中稀土等成分强度和导电性的协同提升，明确了材料主要元素的最佳配比方式。以此为基础研发的材料在具备良好耐损伤性能的同时，导电率显著提升。科研人员通过从原子层面揭示相关元素热稳定机制，使耐热高导铝合金输电材料的强度、耐热性及导电率协同提升。他们还通过构建耐蚀高导铝合金主要元素配比模型，发明了耐蚀高导铝合金输电材料配方，相关材料耐蚀极限较既有常规材料提升四倍。

为制备稳定可控的高损伤容限铝合金输电材料，科研人员研发了双纯净稀土微合金技术，破解了稀土铝合金规模化稳定制备的行业难题。他们还提出了实时监控铝合金材料加工过程中组织演变的方法，支撑科学调控热轧终轧温度，促成材料导电率、强度、耐蚀性、延伸率的同步提升和稀土铝合金材料的稳定制备。

科研人员还开发了输电线路多维监测系统，建立输电线路动态承载力计算平台，利用监测数据计算分析不同极端环境下导线、金具的服役边界，编制了国际标准《基于单目视频的输电线路导线运动轨迹测量方法》，为验证、提升高损伤容限铝合金输电材料产品性能提供支撑。

高损伤容限铝合金输电材料已广泛应用

近年来，依托项目研究成果开发的输电线路导线、金具产品，由参与研发的远东电缆有限公司等电力装备企业规模化量产，在15条特高压工程近1.3万千米输电线路上应用，助力保障特高压工程安全运行。

相比常规的铝合金输电材料，高损伤容限铝合金输电材料在提升导电率的同时，强度提升12.8%，短时最高耐热温度从约230摄氏度提升至约300摄氏度，腐蚀速率降低80%。由这些材料制成的导线、金具产品性能也更好。例如，与常规的产品相比，高强高导铝合金芯铝绞线直流电阻降低8.1%，额定抗拉力提高2.5%；耐热高导钢芯铝合金导线直流电阻降低3.1%，耐热性能提高4.3%；耐蚀高导钢芯铝合金导线腐蚀速率降低85%。高损伤容限铝合金输电线路导线、金具各项指标领先，但其生产成本与传统产品基本持平，全寿命综合成本大幅压降。

2022年9月以来，国家电线电缆质量监督检验中心、中国电力科学研究院等开展高损伤容限铝合金输电材料及导线、金具性能检测。检测报告显示，该材料主要指标均超出国家相关标准要求。2023年2月，中国有色金属工业协会组织开展项目成果评价，专家组认为，项目整体技术达到国际领先水平。

依托该项目，河南电科院累计牵头编制国际标准2项、国家标准2项、行业标准1项，参与编制国际标准1项；获得国际发明专利授权1项、国家发明专利授权29项、国家实用新型专利授权11项。该项目成果获评国家电网有限公司2023年度科学技术进步奖二等奖、河南省2023年度科技进步奖一等奖。