钢芯铝绞线是高压架空输电线路的核心导体材料，通过钢芯（高强度）与铝绞线（高导电性）的复合结构，兼具抗拉强度与导电性能，广泛应用于电力传输系统。

一、核心定义与技术原理

钢芯铝绞线（Aluminum Conductor Steel Reinforced, ACSR）是以镀锌钢线为芯线，外层绞合铝线而成的复合导线。其设计原理为：

钢芯：提供机械支撑，承受导线张力（占总抗拉强度的 60%-70%），常用高强度镀锌钢（抗拉强度≥1240MPa），直径 1.6-5.0mm。

铝绞线：承担导电功能（铝的导电率约为铜的 61%，但密度仅为铜的 1/3），采用电工圆铝杆（纯度≥99.5%），单股铝线直径 1.5-5.5mm，绞合层数 1-6 层。

通过钢芯与铝线的协同作用，解决了单一金属（如纯铝线抗拉不足、纯钢线导电差）的缺陷，是 10kV 至 1000kV 输电线路的主流导体。

二、典型结构与材料组成

1. 结构分层

内层（钢芯）：单股或多股镀锌钢线绞合（如 1、7、19 股），常见结构为 1×7（1 根中心钢线 + 6 根外层钢线），钢芯截面积占比约 15%-20%（根据机械强度需求调整）。

外层（铝绞线）：铝线围绕钢芯同心绞合，层数越多（如 24/7 表示 24 股铝线 + 7 股钢线），总截面积越大（常用规格 16mm²-1250mm²）。铝线绞合方向与钢芯相反，增强整体稳定性。

防腐处理：钢芯表面热镀锌（镀层厚度≥23μm），铝线可附加稀土铝合金涂层（提高耐腐蚀性），部分高端产品采用铝包钢芯（铝层包裹钢线，兼具导电与防腐）。

2. 关键参数

导电性能：直流电阻≤0.028264Ω・mm²/m（20℃时纯铝），实际电阻因绞合工艺略有增加，载流量随截面积增大而提升（如 LGJ-240 型常温载流量约 610A）。

抗拉强度：综合拉断力 = 钢芯拉断力 + 铝线拉断力 ×0.9（铝线强度折减系数），例如 LGJ-300/40 型（铝 300mm²+ 钢 40mm²）拉断力≥83kN。

重量与外径：单位长度重量约 400-4500kg/km（随截面积增大），外径 9-47mm，需匹配杆塔承重及绝缘子间距。

三、分类方式与型号命名

1. 按结构与性能分类

普通型（LGJ）：常规钢芯铝绞线，适用于一般环境（如平原地区 110-500kV 线路），铝钢截面比约 6-7:1。

轻型（LGJQ）：铝钢截面比更大（约 8-9:1），钢芯占比减少，重量轻 10%-15%，用于对负重敏感的场景（如跨河、跨山谷大跨度架设）。

加强型（LGJJ）：钢芯占比增加（铝钢比 4-5:1），抗拉强度提升 20%-30%，适用于高海拔、多风（≥35m/s）、覆冰（≥15mm）等恶劣环境（如青藏高原输电线路）。

防腐型：铝线采用耐候性铝合金（如 6201、6351 系列），或钢芯镀铝、锌铝合金，用于沿海（盐雾）、化工区（酸碱）等腐蚀环境。

2. 型号命名规则

型号格式：LGJ – 铝截面积 / 钢截面积（单位：mm²），例如：

LGJ-185/30：铝线截面积 185mm²，钢芯 30mm²，适用于 110kV 线路。

LGJQT-1400/50：特轻型铜包钢芯铝绞线（非常规型号，需定制）。

四、核心性能优势与技术特点

力学与导电性能平衡

抗拉强度是纯铝线的 3-5 倍，允许最大使用应力达 200MPa 以上，支持跨距 150-400 米（普通铝线仅 50-100 米），减少杆塔数量。

铝的导电损耗约为铜的 1.6 倍，但重量仅为铜的 1/2.5，综合输电成本降低 40%-50%（尤其长距离输电）。

环境适应性

耐温范围：-40℃至 + 70℃（铝线长期允许工作温度），短时过载可达 90℃，满足不同气候区需求。

表面镀锌钢芯抗大气腐蚀，寿命可达 30-40 年（普通环境），沿海地区通过增加镀层厚度（≥35μm）或采用铝包钢芯，寿命提升至 50 年。

经济性与施工便利

成本仅为铜导线的 1/3-1/2，且重量轻、架设方便，适合大规模电网建设（如 “西电东送” 工程中使用率超 90%）。

可配合金具（如耐张线夹、悬垂线夹）实现快速安装，导线弧垂调节灵活，便于后期维护。

五、主要应用场景与选型建议

1. 核心应用领域

高压输电线路：35kV 至 1000kV 架空线路主力导体（如国家电网 500kV 线路普遍采用 LGJ-400/35 型），满足长距离、大容量输电需求。

架空配电线路：10-35kV 城乡配电网，替代纯铝线以提升抗拉强度（如山区配电选用加强型 LGJJ-120/20）。

特殊环境工程：

大跨越场景（如跨长江、黄河）：采用高强度 LGJJ 型，配合碳纤维复合芯等新型材料（提升抗拉强度 30% 以上）。

高温地区：使用耐热铝合金绞线（如钢芯耐热铝合金线，允许温度 150℃，用于发电厂出线端）。

低冰区 / 多风区：优化铝钢比，增加钢芯股数，降低覆冰与风振影响（如东北电网选用 LGJ-300/50 型）。

2. 选型关键因素

电压等级与输送容量：根据功率（P=√3UI）计算最小导体截面，如 110kV 线路输送 50MW，需 LGJ-150/25 以上（考虑经济电流密度 0.9-1.1A/mm²）。

机械强度校核：结合架设地区的风速（如设计风速 25-35m/s）、覆冰厚度（5-30mm）、跨距（≤200m 选普通型，＞300m 选加强型），通过弧垂公式计算安全系数（一般≥2.5）。

防腐需求：沿海 / 化工区优先选防腐型（如镀锌层厚度≥30μm），或采用铝合金绞线（如 ACAR 铝包钢芯铝绞线）。

3. 执行标准

遵循国家标准 GB/T 1179《圆线同心绞架空导线》，核心指标包括：

铝线纯度（≥99.5%）、钢芯镀锌层附着性（硫酸铜试验≥6 次不脱锌）、绞合节径比（铝线≤16 倍直径，钢芯≤14 倍）。

同时符合 IEC 61089《架空导线用铝 – 钢复合芯铝绞线》等国际标准，确保不同国家工程兼容。