碳纤维复合芯导线自主研发及施工技
碳纤维导线跨江架线施工技术的探讨

碳纤维导线跨江架线施工技术的探讨作者:黄鹏贤陈强来源:《海峡科学》2010年第10期[摘要]碳纤维复合芯导线是一种节能型增容导线,其加强芯由特高强度碳纤维合成的芯棒替代传统的钢芯和钢绞线,外层铝采用定形铝绞合而成。
在相同导体截面的情况下,相对于传统钢芯铝绞线,能输送更多电能理想的一种新型导线。
碳纤维导线施工是一项新技术、新工艺,我们按照厂家提供的相关资料和施工技术规范,着重强调碳纤维导线架线施工关键点、特殊要求以及专用工具的使用,总结出行之有效的施工方法,以提高施工质量和工艺水平。
[关键词]碳纤维导线旧线牵新线张力放线反压1工程概况为了满足赛江两岸造船业的快速发展,考虑今后赛江河道升级通航船只吨位增加等因素,同时消除对本工程今后安全运行的隐患,宁德甘棠-霞浦220kV线路工程将跨越赛江#14-#17耐张段原双分裂LGJ-400/35钢芯铝绞线更换为输送容量匹配的ACCC-1020单根碳纤维导线,该耐张段线路长1.569km,共有4基铁塔。
具体现场布置见附图。
2新、旧导线结构特性(见表1)表1新、旧导线结构特性型号 ACCC-1020(JRLX/T-517/71) LGJ-400/35结构股数/每股直径铝股 48/3.23钢(铝包钢)股 7/2.50截面积(mm2) 铝芯 516.7 390.88钢芯 70.9 34.36总计 587.5 425.24外径(mm) 28.14 26.82计算重量(kg/km) 1556 1349弹性系数(N/mm2) 80℃以内 66000 6600080℃以上 117000线膨胀系数(1/℃) 80℃以内 12.5×10-6 /80℃以上 1.6×10-6计算拉断力(N) 182000 10390020℃时导线直流电阻(Ω/km) 0.0541 0.07889ACCC-1020单根碳纤维导线3架线施工计算3.1 控制档选择本牵张段有2个重要跨越档#15-#16、#16-#17,需分别计算原导线牵放新碳纤维导线时跨越档符合安全距离要求所需的最小张力,然后选择较大者作为控制张力。
碳纤维复合芯导线施工要求

碳纤维复合芯导线施工要求说到碳纤维复合芯导线,大家可能会觉得很陌生,或者眼前一黑——“这玩意儿是不是比我们用的普通电线还高级?”确实,碳纤维复合芯导线比普通的铜线或者铝线要高级得多,它的强度大、耐腐蚀,能承受更大的负荷,简直就是电力输送界的“超级英雄”。
但是,别以为它好用就简单,施工起来那可是有一套讲究的。
如果不按照要求来,后果不堪设想。
所以今天咱们就来聊聊碳纤维复合芯导线施工的那些事儿,打个比方,就是带你走一趟“施工秘籍”的江湖。
最基本的,安装碳纤维复合芯导线前,得先确认材料质量是不是过关。
这个可不是说随便找家商铺买个电线就行了,要是用的是劣质的,那最后接上电也能给你点“惊喜”,比如电力不稳定或者短路。
要知道,碳纤维复合芯导线的核心技术就是它那根“碳纤维”芯线,材料不行,那就像盖房子不打地基,最上面的楼再漂亮也撑不住。
所以,选材得小心,不能大意,得从正规的厂家采购,别图便宜吃大亏。
然后,施工前的一项重要工作就是检查现场条件。
这个环节可是十分关键的。
大家知道,碳纤维复合芯导线的安装可不是像拖电缆一样扔过去就好,它对施工环境有要求。
如果环境湿度过高,温度过低,那施工人员的操作可能就不太顺手了。
施工过程中还得避开恶劣的天气,尤其是风雨天,这时候施工难度大,安全性也成问题。
所以,天气预报得天天看,干活的时候也得多留个心眼。
你以为“细节决定成败”只是说说而已?错了,正是这些细节决定了你施工的质量和安全。
再来讲讲“紧绷”和“松弛”这两件事。
碳纤维复合芯导线的安装过程,一定要掌握好线缆的张力。
如果拉得太紧,导线可能会因为压力过大而损坏;拉得太松,又容易导致电力不稳定或者线缆摆动不稳,时间长了还可能引发其他安全隐患。
所以在施工时,得用专门的设备来调节张力,确保导线始终处在一个适当的状态,不松不紧,正合适。
碳纤维复合芯导线的接头处理是一个不得不重视的地方。
说实话,这地方就像你做菜的时候调味料的比例,调得好,味道才正。
工信部:推动碳纤维料在航空航天、电缆、风电、汽车领域应用

的碳纤维复合芯导线市场 , 实现其“ 挂线 ” 全 国的 目标 。 同传统 的钢 芯铝绞线不 同 , 碳纤维复 合芯导线 具有输 电
能力强 、 拉伸 强度 高 、 寿命 长 、 节 约 土地 资 源 和抗 冰灾 等 优 势 。长期 以来 , 我 国的碳纤 维复合 芯导线 市场 大部 分被 “ 外 来 和尚” 占领 , 而 随着 我 国智能 电 网改 造任务 和新 建任 务的
中 国 国 门 日报 )
加快 , 我 国急需拥有 自己的碳纤 维复合 芯导 线生 产企 业 , 以 满 足国内市场需求 。在这样 的背景下 , 连 云港 中复碳芯 依托
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近 日, 工信部发布 ( ( 2 0 1 3年石 油和化 学工业 经济运 行情 况》 及今年石油化工行业工作部署 , 要求 实施 《 加快 推进碳纤
位, 烧 碱( 片碱 ) 、 尿素 价格 同 比分别 下降 1 8 . 4 %和 1 3 . 4 %。
另外 , 一些 化工新材料 、 精细化学 品在技术取 得突破 后 , 产能 增 幅过猛 , 出现了新 的过热的趋势。
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此外 , 加快推 动高性 能膜材 料 、 高档无铅涂 料 、 氯化法 钛
高压输电线路中碳纤维导线应用管控

高压输电线路中碳纤维导线应用管控发表时间:2020-06-03T10:58:39.537Z 来源:《中国电业》2020年4期作者:张尚腾廖一鸣单强[导读] 随着碳纤维材料的开发,碳纤维导线在高压输电线路中有着广阔的应用前景摘要:随着碳纤维材料的开发,碳纤维导线在高压输电线路中有着广阔的应用前景,然而碳纤维导线施工难度大,如何确保碳纤维导线安全稳定运行是一大难题。
本文从碳纤维导线生产制造、施工管理和验收运维三方面分析,提升碳纤维导线在高压输电线路运行的安全系数。
关键词:碳纤维导线高压输电线路引言随着我国经济的高速发展,用电需求持续增长,输电线路电力传输能力亟需提高。
碳纤维复合芯导线较传统导线有着诸多优点,它的诞生是架空输电导线的一场革命。
碳纤维复合材料芯架空导线由多根软铝单线或耐热铝合金单线与碳纤维复合材料芯同心绞制而成的架空输电线路用绞线,其芯线是由碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的单根芯棒,碳纤维采用聚酰胺耐火处理、碳化而成; 高强度、高韧性配方的环氧树脂具有很强的耐冲击性、耐抗拉应力和弯曲应力。
碳纤维复合芯导线与传统导线相比具有重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀、抗蠕变、线损小、弛度低、热膨胀系数小、与环境亲和等一系列优异性能,实现了电力传输的节能、环保与安全。
1碳纤维导线应用现状碳纤维材料一经问世就得到了广泛关注,2012年2月国家颁布的《新材料产业“十二五”发展规划》明确将碳纤维低成本化与高端创新示范工程列为十大重要工程之一后,我国碳纤维复合芯导线得到了高速发展,碳纤维复合芯导线广泛应用在220kV以下输电线路中,国家电网公司已开始在500kV输电线路中试点应用碳纤维导线,中国成为全球应用碳纤维复合芯导线公里数最多的国家。
不过碳纤维导线施工难度大,导线发生损伤不易发现,断线事故偶有发生,且目前碳纤维导线的高压输电线路只应用于平原地区,高山大岭等山地环境更加大了施工难度,如何在复杂环境的高压输电线路中确保碳纤维导线安全稳定运行是当今一大难题。
综述

0.引言针对目前电网中部分输电线路输送能力不足、部分老旧线路技术改造困难的情况,为有效利用目前电网的输电线路,考虑应用新型碳纤维复合芯导线,提高电网的输电能力。
我国是一个缺电的国家,输电线路已不堪承受传输容量快速扩大的需求,由于过负荷造成的停电、断电故障频频发生,电力传输成为电力工业发展的“瓶颈”,各国均在研究新型架空输电线路用导线,以取代传统的钢芯铝绞线[1]。
目前增容导线包括耐热铝合金导线(TACSR)、殷钢芯耐热铝合金金绞线(ZTACIR)、间隙型钢芯耐热铝台金(GTACSR),铝基陶瓷纤维馏绞线(ACCR)、碳纤维芯复合材料合成芯软铝导线(JRLX/T),碳纤维复合芯软铝导线(ACCC)等种类[2]。
各种增容导线的特点各不相同,相比较而言碳纤维复合芯软铝导线(ACCC)是从材料和结构上的总体更新,具有较多优势,具有更为广阔的发展前景。
1. 项目背景1.1国内外ACCC导线的研究现状本世纪初,日本和美国相继取得了新型碳纤维复合芯铝导线研究的成功。
并于2004年首次挂网试运行。
据目前所了解的资料,国外碳纤维复合芯软铝导线的生产厂家有两个,均在美国,分别是CTC公司(Composite Technology Corporation)和水银电缆公司(Mercury Cable & Energy LLC)。
其中美国CTC公司研制的碳纤维复合芯软铝导线(型号为ACCC/TW)。
2004年8月首次在安装在试验线段上,2005年1月正式在实际线路工程上应用。
迄今为止,国外共有15条线路(均为单回路)使用该种导线,在这15条线路中,美国有13条,其中试验线路1条[3]。
2006年我国开始引进美国CTC(Composite Technology Corporation)公司生产的碳纤维复合芯软铝导线。
国内挂网运行的碳纤维导线线路有近60条,除了2009年上半年建成投运的万泉一顺义III线送电线路是500 kV电压等级之外,其余线路都是220 kV及以下电压等级[4]。
碳纤维导线

碳纤维导线技术性能及其施工要点1、碳纤维导线的结构碳纤维复合导线(ACCC-Aluminum Comductor Composite Core)是最早由美国、日本等国家开发的一种新型导线,主要用于航天设备及空间站。
它的芯线是由碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的单根芯棒,其外层与邻外层铝线股为梯形截面,是一种性能优越的新型导线,如图所示。
碳纤维导线分为碳纤维棒芯铝绞线和耐热碳纤维棒芯铝合金绞线;其结构和常规钢芯铝绞线相同。
2、技术特点强度高一般钢丝抗拉强度1240MPa,高强度钢丝抗拉强度1410MPa,而碳纤维导线抗拉强度2399MPa,分别是前两者的1.9和1.7倍。
抗拉强度的明显提高可增加杆、塔之间的跨距,降低工程成本。
导电率高、载流量大、耐高温碳纤维导线不存在因钢丝所引起的磁损和热效应,且在相同负荷下,具有更低的运行温度,从而减少输电损失约6%。
相同直径时碳纤维导线铝截面是钢芯铝绞线的1.29倍,因此可提高载流量29%。
常规导线受软化特性和弛度特性的影响,工作温度提高非常有限,提高载流量主要靠加大导线截面来实现;而碳纤维导线得耐高温和低弛度特性,使同直径导线工作温度可以达到150-180 ℃,短时许容温度可达到200℃以上。
ACCC导线与ACSR导线相比具有显著的低弛度特性,在高温条件下弧垂不到钢芯铝绞线的1/2,能有效减少架空线的绝缘空间走廊,提高了导线运行的安全性和可靠性。
线膨胀系数小、弛度小从上表可以看出相同条件下,温度从26.1℃增加到183℃ACSR导线弛度从236mm到1422mm,提高了5倍,而ACCC导线弛度仅从198mm增加到312mm,仅提高0.57倍。
ACCC 导线变化量是ACSR导线9.6%,高温下弧垂不到ACSR导线的1/10,能有效减少架空线走廊的绝缘空间,提高导线的安全性和可靠性。
在相同跨距下,缩小导线长度。
重量轻常规LGJ-240/55导线重量1108Kg/Km(其中铝651Kg/Km,钢芯457Kg/Km);而ACCC 导线(218mm2)重量653Kg/Km(其中碳纤维棒芯重量仅51Kg/Km)。
最新ACCC碳纤维复合芯导线

目前电缆行业的现状
各国均在研究新型架空输电用导线,以取代传统的钢芯铝绞 线。ACCC导线应用成为热点关注项目。上世纪90年代以来,美 国、日本先后开发成功这种ACCC导线,主要用于航天、空间站 的建设。他们还达成默契:不向第三国输出,日本一家碳纤维导 线企业的产量就占到世界40%左右。
ACCC导线的广泛应用,必将引发中国输变电事业的巨变, 对电力工业产生重大和深刻的影响,是“电力行业一次颠覆性 的突破”。
ACCC导线的性能特点
耐热性好,载流量是常规钢芯铝绞线两倍。在不进行改造杆、塔情 况下可以重新架设新线。碳纤维复合芯铝绞线中的铝导线截面积比 钢芯铝绞线多29%。ACCC导线在200℃高温下能有效运行,而常规 钢芯铝绞线(ACSR导线)的使用温度为100℃。因此,特别是在大 雪灾发生时,通过提高输电线的载流量,将导线的工作温度提高, 融化输电线上覆盖的冰雪,能最大限度保护输电线免受冰雪的影响。 强度为普通导线的2倍。普通钢丝的抗拉强度为1240MPa~1410MPa, 而ACCC导线的碳纤维混合固化芯棒,是前者的两倍。因此,当输 电线上覆冰后,能承受普通导线两倍的重量,大大增加了导线的载 重量。 导电率高,节能6%。由于ACCC导线不存在钢丝材料引起的磁损和 热效应,而且在输送相同负荷的条件下,具有更低的运行温度,可 以减少输电损失约6%。
用碳纤维材料开发的新型导线。
与传统的钢芯铝绞线相比具有重量轻、强度大、耐高温、 耐腐蚀、线损低、与环境亲和等优点,可提高传输容量一倍, 使之在提高传输容量的同时提高及改善线路的安全和可靠性, 减少有色金属稀缺资源消耗(据测算,全国每使用该导线替代 铝导线使用量达200万吨,就能节约100万吨铝材),降低线路 传输损耗,实现了电力传输的节能、安全、环保与安全。是目 前世界上唯一能替代传统的钢芯铝绞线、铝合金导线、铝包钢 导线和殷钢导线的并投入商业运行的产品。
碳纤维复合芯架空导线施工工艺及验收导则(试行)

附件2碳纤维复合芯架空导线施工工艺及验收导则(试行)目次目次 (2)碳纤维复合芯架空导线施工工艺及验收导则(试行) (14)1 范围 (14)2 规范性引用文件 (14)3 术语和定义 (14)3.1 (14)碳纤维复合材料芯(简称:碳纤维复合芯)carbon fiber composite core (14)3.2 (14)碳纤维复合材料芯架空导线(简称:碳纤维复合芯导线)overhead conductors carbon fiber composite core reinforced (15)3.3 (15)型线同心绞碳纤维复合材料芯软铝绞线(简称:碳纤维复合芯软铝绞线)overhead conductors-formed annealed aluminium wire, concentric lay, carbon fiber composite core reinforced, stranded conductors (15)3.4 (15)连接connecting (15)3.5 (15)压接crimping (15)3.6 (15)集中压接bull crimping (15)3.7 (15)分散压接distributed crimping (15)3.8 (15)定长放线fixed length put line (15)3.9 (15)具有蛇节的接续管保护装置protecter of splicing fitting with snake joint (15)3.10 (16)装配式牵引器assembling type tractor (16)4 总则 (16)4.1 本导则是碳纤维复合芯架空导线线路工程施工组织设计、实施及监理的依据。
(16)4.2 架线施工前,施工单位应根据碳纤维复合芯导线的特性、现场地形等条件有针对性地制定施工方案,编制作业指导书,合理选择施工机具和科学规划施工组织,并对操作工人进行安全技术交底。
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碳纤维复合芯导线自主研发及施工技术研究1前言中国土地资源有限,输电走廊的选择受到制约,提高单位走廊传输功率的需求日益迫切,对于输电能力取决于导线热稳定性的架空输电线路,更换高性能导线能够显著提高线路输送能力;近年来,随着大风、覆冰等恶劣气候的增多和加剧,导线风偏、舞动引发的线路故障频繁发生,严重影响电网安全稳定运行,更换低弧垂、高强度导线可有效抑制相地、相间放电及导线损伤。
碳纤维复合芯导线因具有重量轻、高强度、高弹性模量、低线胀系数、耐高温、耐疲劳、耐腐蚀等技术优势,既能够用于提高输送能力,又可有效提高线路安全运行水平,将成为最具发展潜力的新型导线品种,国家电网公司于2006 年将其列入重点推广技术目录。
碳纤维导线的核心是高性能碳纤维材料,我国T700及以上高性能碳纤维基本依赖进口,国家科技部将T-700碳纤维攻关列入十五、十一五规划。
目前仅有美国、日本等少数发达国家掌握碳纤维及碳纤维导线技术,国内仅有与国外合作生产碳纤维导线的形式,但原材料及配方、工艺等核心技术完全掌握于外方,不具备自主知识产权。
发达国家垄断高性能碳纤维及碳纤维导线核心技术与价格的局面已成为制约国内发展、应用碳纤维复合芯导线的瓶颈。
此外,不能连续张力放线是长久以来制约碳纤维导线应用的瓶颈。
如不能有效解决,碳纤维导线将难以广泛推广应用。
2碳纤维复合芯导线研发华北电网面对碳纤维复合芯导线的发展机遇与挑战,提出在国内高性能碳纤维实验室研究取得重大突破后,实施第一个具有完全国内自主知识产权的碳纤维复合芯导线的研发与应用。
碳纤维复合芯导线的生产过程主要包括以下三部分:①碳纤维原丝及碳纤维丝的制备。
②碳纤维复合芯的生产。
③碳纤维复合芯铝绞线的生产。
2.1 碳纤维丝研发碳纤维复合芯铝绞线的核心是高强度碳纤维丝。
碳纤维丝的强度、等级越高,则相同规格导线的芯径越小,重量越轻,导线的卷绕性能、施工性能越佳。
目前,华北电网研发的碳纤维复合芯导线采用T-700型碳纤维丝。
经过数十年研发,国内研究单位近年来认识到硝酸一步法制备碳纤维原丝的传统技术路线是错误的,在实验室实现了T700型碳纤维的成功试制,并在与华北电科院有长期技术合作关系的河北硅谷化工有限公司建设国内第一条T-700碳纤维原丝的工业化生产线。
碳纤维丝的生产包括两步:①制备碳纤维原丝;②碳纤维原丝经预氧化、炭化处理形成碳纤维丝。
原丝生产中的30多个参数、60多个影响因素以及碳纤维生产中的20多个参数、50多个影响因素将影响、决定最终的碳纤维性能。
年产200t的T700型碳纤维原丝生产线22碳纤维复合芯研发碳纤维复合芯是碳纤维导线中的主要承力部件,特别是在高温运行条件下须承受全部的导线张力。
碳纤维复合芯以碳纤维丝增强树脂,采用拉挤工艺成型。
因此,虽然碳纤维丝具有接近零的线膨胀系数、高强度、重量轻、耐高温、耐疲劳、耐化学腐蚀、耐大气老化等技术优势,但这些一根根独立的丝如同一盘散沙,难以发挥良好的协同作用,只有选择合适的树脂基体与配方,将独立的碳纤维丝良好结合起来形成一个整体,才能充分发挥碳纤维的各项优异性能,即树脂基体是碳纤维复合芯导线的另一核心。
经过选择、试验了环氧树脂、酚醛树脂等多种树脂体系并根据需要进行改性,解决了树脂的耐高温性、柔韧性、高温下的脆化、耐疲劳、耐老化,耐腐蚀等问题,最终确定了树脂基体与配方,满足了应用需求。
复合杆芯拉挤生产线2.3 碳纤维复合芯导线的生产碳纤维复合芯导线的生产是在复合芯基础上绞合选定的铝股,形成复合芯导线。
2.3.1碳纤维复合芯导线绞制设备如果从购买铝锭开始生产所需铝股并进行导线绞制,生产设备包括三部分:(1)电解炉及铝杆连铸连轧设备:用于从铝锭生产铝杆;(2)拉线机(铝线大拉机):用于将铝杆拉制为所需尺寸的铝股;(3)导线框绞机:用于将铝股绞合在复合芯上,形成导线。
以下为导线框绞机生产碳纤维复合芯导线的过程:碳纤维复合芯导线的绞制232 碳纤维复合芯导线的铝股选择碳纤维复合芯导线铝股的选择考虑如下:(1)由于碳纤维复合芯能够承受导线的全部张力,因此复合芯导线的铝股可以选用导电性能优良而机械性能偏差一些的材料。
美国CT(公司的碳纤维导线采用软铝股,电导率达到63.7%IACS,而普通的钢芯铝绞线所用硬铝的电导率为61-62%IACS,即在相同导线运行温度下使用碳纤维复合芯软铝导线能够降低线损。
但因软铝股的硬度、机械强度、熔点相对常规导线所用的硬铝偏低,在线路施工、导线检修及雷击导线等放电过程中易导致软铝股的变形、损伤、断股,特别是一定程度上增大了运行检修单位的工作难度。
(2)如果采用硬铝(电导率为61-62%IACS)作为碳纤维导线的铝股,当导线经过100 C以上的高温运行后硬铝股的机械强度有一定损失。
(3)如果采用耐热铝合金作为碳纤维复合芯导线的铝股,则形成的碳纤维导线在施工及运行检修中具有很大优势,在很大程度上解决或避免了目前碳纤维复合芯软铝绞线在施工、运行中存在的易变形和损伤问题。
但由于耐热铝合金的电导率为60%IACS相对略低,存在损耗略大的缺点。
经综合考虑,根据铝股的差异,研发、生产两个系列的碳纤维复合芯导线,由用户根据实际需要进行选择。
a)采用软铝作为碳纤维导线的铝股,形成碳纤维复合芯软铝绞线系列产品。
b)采用耐热铝合金作为碳纤维导线的铝股,形成碳纤维复合芯铝合金绞线系列产品。
2.4 碳纤维复合芯导线检测根据华北电网安排,碳纤维复合芯铝合金导线及软铝导线试品送上海电缆研究所和国网电力建设研究院进行全面性能检测。
(1)导线常温握力试验:铝合金导线ACCC/LH-240/35的常温拉断力为165.6kN ;软铝导线ACCC/LR-240/35的常温拉断力为159.7kN ;上述导线的计算拉断力为120kN,实测结果比计算拉断力高30%以上。
(2)导线高温拉断力试验:铝合金导线ACCC/LH-240/35的常温拉断力为165.6kN ;铝合金导线ACCC/LH-240/35的150 C拉断力为149kN; 铝合金导线ACCC/LH-240/35的170 C拉断力为149.6kN ;ACCC/LH -300/50的150C及170C拉断力与常温拉断力的比值为90%即本项目研发的碳纤维复合芯导线具有优良的耐高温性能,高温拉断力显著优于国外技术产品。
(3)导线的复合芯(不含铝股)拉断力试验:铝合金(或软铝)导线ACCC/LHor LR-240/35 所用复合芯的常温拉断力为123.7kN ,复合芯的常温抗张强度为2800MPa与国外技术产品相当。
铝合金导线ACCC/LH-300/50所用复合芯150 C拉断力为167kN,抗张强度为2656MPa因此,本项目研发的碳纤维复合芯由常温(按30 C计)升高至150 C时,抗张强度下降幅度仅为5.2%。
国外技术产品的复合芯160C抗张强度仅为1400MPa按其产品经验数据(每升高1 C,抗张强度下降10MPa计算,复合芯150C抗张强度约为1500MPa 30C抗张强度约为2700MPa因此,国外技术产品的复合芯由常温(按30C 计)升高至150 C时,抗张强度下降幅度达到40%碳纤维复合芯导线的重要优势之一是能够提高线路输送能力,而提高输送能力的关键是允许导线高温运行,即要求导线在高温运行时保持较高的机械强度,因此高温拉断力是碳纤维导线的最重要指标之一。
上述数据表明:在关键性的高温拉断力指标上,本项目研发的碳纤维复合芯导线显著优于国外技术产品。
(4)复合芯抗弯性能与抗压性能是针对导线芯杆的测试项目,ACCC3OO/50勺上述两项性能显著优于国外同类产品。
①自主研发产品的复合芯最大抗压负荷为34.7kN ;国外技术产品最大抗压负荷约为25kN;②自主研发产品的复合芯最大弯曲负荷为 4.7kN ;国外技术产品最大弯曲负荷约为 2.5〜3.5kN。
相对于常规的钢芯铝绞线,碳纤维复合芯属于脆性材料,当施加的压力过大时,复合芯存在碎裂的危险,自主研发产品的复合芯在该方面具有显著优势。
( 5)导线弧垂- 温度特性试验及线膨胀系数测试是涉及导线弧垂设计的主要参数之二,反映导线弧垂随温度变化的特性。
碳纤维复合芯导线存在迁移点温度(温度拐点),在迁移点以下,碳纤-6维导线的线膨胀系数与常规导线相近,其中碳纤维铝合金绞线ACCC/LH-300/50为12.8 X 10- (1/ C ), 碳纤维软铝绞线ACCC/LR-240/35为12.7 X 10-6(1/ C );在迁移点以上,碳纤维导线的线膨胀系数大幅度下降,ACCC/LH-300/50为2.0 X 10-6(1/ C) , ACCC/LR-240/35为1.9 X 10-6(1/ C),确保导线在高温运行时弧垂基本不再增大。
因此,迁移点温度是碳纤维复合芯导线的关键指标之一。
众所周知,碳纤维丝的线膨胀系数接近于零,但与树脂结合形成复合芯、再与铝股结合形成碳纤维导线后,导线整体的线膨胀系数由碳纤维丝、树脂、铝股共同决定,随着树脂、铝股参数的变化,导线迁移点温度也呈现显著差异,如使用铝合金股时,迁移点温度相应偏高;使用软铝股时,迁移点温度相应偏低。
本项目研发的碳纤维软铝绞线ACCC/LR-240/35的迁移点温度为60C,而国外技术产品的碳纤维软铝绞线的迁移点温度约为80C,本项目研发的碳纤维复合芯对于导线的迁移点温度及弧垂的影响显著优于国外技术产品。
( 6)在国网电力建设研究院进行了碳纤维导线的常温/高温蠕变试验,共进行了ACCC/LH-300/50 碳纤维导线在15% 25% 35%额定拉断力,常温、高温(150C)条件下6个样品的蠕变试验,其中25% 额定拉断力的10年蠕变量仅为328mm/km而国外技术产品的蠕变量约为500 mm/km。
( 7)在上海电缆研究所进行了碳纤维导线的疲劳振动试验。
本项目研制的碳纤维导线及配套金具顺利通过了3根试品共计3X 3000万次的疲劳振动测试。
3碳纤维复合芯导线施工技术研究3.1现有金具及施工技术存在的问题目前碳纤维复合芯导线使用的耐张线夹和接续管,均属于特殊的楔型结构。
基本原理均是通过金具内部的楔型结构或者类似的结构来实现对于碳纤维复合芯导线的固定或夹持。
常规耐张线夹与碳纤维导线专用线夹虽然上述金具具有强度高、握力强、耐腐蚀性好以及安全性等优点,但是在碳纤维复合芯导线应用过程中,金具的楔型结构对金具的加工精度要求非常高,金具与导线配合完好才能发挥其作用,这也使得现有碳纤维复合芯导线配套金具价格昂贵,是普通钢芯铝绞线的常规金具价格的10倍以上。
对于接续金具,由于采用了背靠背楔型结构或者类似结构的连接形式,使得接续管长度和直径增加很多,常规接续管长度一般在80cm以下,而碳纤维复合芯导线使用的特殊楔接式接续管长度达到了170cm以上,楔接式接续管因长度过长、外径过大导致过滑车时易折断或损伤碳纤维复合芯导线,导致在使用这种接续管的情况下,碳纤维复合芯导线在施工过程中不能实现连续放线,目前施工均采用不超过5公里一段的分段放线方式,这给长距离线路施工带来很大困难,施工中需要进行次数较多的转场,大大增大工作量、工作难度和施工费用,另外如果是在环境恶劣、地形复杂的山地施工,由于没有适合的张力场,甚至面临无法放线的问题。