Application of Heat Treatment to Aluminum Alloy Wires and Comparison of Full Alloy AAAC Conductor Manufactured with These Wires and Conventional ACSR Stranded Conductors

Abstract

Conventional ACSR conductors are formed by stranding aluminum wires over a steel core. The steel core does not contribute to current carrying and is used only for carrying purposes. The steel core has a great role in the shedding of the line weight. With the increase in line weight, longer poles are used at shorter distances, but it cannot be abandoned because it undertakes the transport task. Nowadays, the search for alternatives to the ACSR conventional conductor has accelerated. One of these alternatives is AAAC (Full aluminum alloy conductors). The wires in AAAC are hardened with special alloy production and eliminate the need for a steel core as a carrier in the center. While producing the aluminum overhead line conductor, after the aluminum ingots are melted in the melting furnaces and taken to the resting furnaces, after the addition of alloy elements such as Si, Mg in certain proportions, it is solidified by pouring it into a copper mold through refractory runners, and after the rolling process, 9.5 mm or 12 mm Aluminum Alloy rod (wire rod) semi-finished products are produced. While producing wire in the diameter determined in the standards for the overhead line conductor to be produced, 9.5 mm or 12 mm Aluminum rod (wire rod) is thinned with a certain reduction ratio in the semi-finished drawing process, and aluminum wire of the desired diameter is obtained. In the drawing process, the rod is rolled with a reduction ratio suitable for the machine and the final product to be produced. The wires produced are brought together with the step ratio in the standards to form a conductor. In order to gain the mechanical and electrical properties of the produced aluminum alloy wire, heat is applied at a certain time and temperature in heat treatment furnaces. Considering the heat treatment time and degree applied in this study, the properties before and after the heat treatment will be compared and the effect of the heat treatment process on the wire will be shown with experimental studies. Mechanical and electrical tests of AAAC 774 AL7 conductor made of alloy wires and ACSR Pheasant conductors made of aluminum wires knitted on steel cores will be carried out and the two conductors will be compared considering some parameters in line selection.

Keywords

• Heat treatment
• Aluminum alloy wire
• Full aluminum alloy conductor
• Overhead lines

Alüminyum Alaşımlı Tellere Isıl İşlem Uygulanması ve Bu Tellerle Üretilen Tam Alaşımlı AAAC İletkenlerle Geleneksel ACSR Örgülü İletkenlerin Karşılaştırılması

Abstract

Geleneksel ACSR iletkenleri, alüminyum tellerin çelik bir çekirdek üzerine bükülmesiyle oluşturulur. Çelik çekirdek akım taşımaya katkı sağlamaz ve sadece taşıma amaçlı kullanılır. Hat ağırlığının artmasında çelik kısmın rolü büyüktür. Hat ağırlığının artması ile daha kısa mesafelerde daha uzun direkler kullanılır ancak taşıma görevini üstlendiği için çelik özden vazgeçilemez. Günümüzde ACSR konvansiyonel iletkenine alternatif arayışları hızlanmıştır. Bu alternatiflerden biri de AAAC'dir (Tam alüminyum alaşımlı iletkenler). AAAC'de bulunan teller özel alaşımlı üretim ile sertleştirilmiş olup, merkezde taşıyıcı olarak çelik öz ihtiyacını ortadan kaldırır. Alüminyum havai hat iletkeni üretilirken alüminyum külçeler ergitme fırınlarında eritilip, dinlenme fırınlarına alındıktan sonra içine Si, Mg gibi alaşım elementlerinin belirli oranlarda ilave edilmesinden sonra bakır bir kalıba dökülerek katılaştırılır. Refrakter yolluklardan geçerek haddeleme işleminden sonra 9,5 mm veya 12 mm Alüminyum Alaşımlı çubuk (filmaşin) yarı mamülleri üretilmektedir. Üretilecek havai hat iletkeni için standartlarda belirlenen çapta tel üretilirken, 9,5 mm veya 12 mm Alüminyum çubuk (filmaşin) yarı mamul çekme işleminde belirli bir küçültme oranı ile inceltilir ve istenilen çapta alüminyum tel elde edilir. Çekme işleminde filmaşin, makineye ve üretilecek nihai ürüne uygun bir indirgeme oranı ile haddelenir. Üretilen teller standartlardaki adım oranı ile bir araya getirilerek bir iletken oluşturulur. Üretilen alüminyum alaşımlı telin, mekanik ve elektriksel özelliklerini kazanmak için ısıl işlem fırınlarında belirli bir zaman ve sıcaklıkta ısı uygulanır. Bu çalışmada uygulanan ısıl işlem süresi ve derecesi dikkate alınarak ısıl işlem öncesi ve sonrası özellikler karşılaştırılacak ve ısıl işlemin tele etkisi deneysel çalışmalarla gösterilecektir. Alaşımlı tellerden yapılmış AAAC 774 AL7 iletkeni ile çelik çekirdek üzerine örülmüş alüminyum tellerden yapılmış ACSR Pheasant iletkenlerinin mekanik ve elektriksel testleri yapılacak ve hat seçiminde bazı parametreler dikkate alınarak iki iletken karşılaştırılacaktır.

Keywords

• Isıl işlem
• Alüminyum Alaşımlı Tel
• Tam alüminyum alaşım iletken
• Havai hatlar

References

1. BS EN 50183:2000 Conductors for overhead lines. Aluminium-magnesium-silicon alloy wires, Page 5-6.
2. BS EN 50182:2001 Conductors for overhead lines - Round wire concentric lay stranded conductors, Page 6,8,10,50,61.
3. Havai Enerji Hatları 522EE0131 (2011). Elektrik-Elektronik Teknolojisi, Ankara, Page 14-17.