碳纤维复合芯软铝导线在油田输电线路增容改造中的应用

碳纤维复合芯软铝导线在油田输电线路增容改造中的应用章明
【摘要】近几年来,随着油田建设的不断发展,电力负荷快速增长,出现了制约电力输送容量的诸多问题,如油田电网网架结构不尽合理,电网电源和负荷分布不均匀,过载比较突出等,已建输电线路已经不能满足运行要求.碳纤维复合芯软铝导线凭借其耐高温、质量轻、强度大、线损小和载流量大等特点,在油田输电线路中逐渐被广泛选用.工程实例表明,碳纤维复合芯软铝导线更适用于线路增容改造,利用原线路杆塔,通过更换相同截面积的导线即可达到增容一倍的效果,节约投资的同时也节省了施工时间和土地资源.%With the development of oilfield construction and fast increase of power load in recent years,many factors restraining electric transmission capacity are appearing,such as the structure of oil-field grid is not so reasonable, source and load of power grid is not even, and the problem of overload is remarkable, so existing electric transmission lines cannot match the operation requirement.The car-bon fiber composite core soft aluminum wire, with its advantages of high temperature resistance, light weight, high strength, low line loss and high carrying capacity, has been widely applied in oilfield transmission lines. Engineering examples show that the carbon fiber composite core soft aluminum wire is more suitable for line capacity increasing. By using of the original pole and tower and replacing the same cross-sectional wire, double capacity can be got. It can save investment as well as construction time and land resources.
【期刊名称】《油气田地面工程》
【年(卷),期】2017(036)005
【总页数】3页(P58-59,63)
【关键词】输电线路;碳纤维复合芯软铝导线;增容;投资
【作者】章明
【作者单位】大庆油田工程有限公司
【正文语种】中文
大庆油田经过多年的开发建设，供电系统已成为全国最大的企业供电系统。

伴随原油开采难度的加大，供电需求持续增加，但受空间走廊限制，新建线路建设难度较大，原线路杆塔重新建设停电时间较长，影响油田产能建设；而利用原线路杆塔，采用碳纤维复合芯软铝导线，通过更换相同截面积的导线即可达到增容一倍的效果。

这样就可以充分利用原有的线路走廊、杆塔和部分金具，既可以节约投资，又能缩短施工时间。

在纤维复合芯导线中，以碳纤维复合芯软铝导线的性能最为卓越。

它是一种新型架空输电线路用导线，中心层是由聚酰胺经耐火处理、碳化而成的碳纤维，层外包覆玻璃纤维及高强度、高韧性的环氧树脂。

中心层与包覆层构成单根芯棒，作为ACCC的芯线[1]。

碳纤维复合芯软铝导线作为一种新型的节能输电线路导线，具有强度大、弛度小、耐高温、耐腐蚀、质量轻和线损低的优点，因此在当前油田输电线路增容改造中可以广泛应用。

以大庆油田采油六厂35 kV喇I-I电力线路改造为例，此线路原导线为钢芯铝绞线LGJ-150/25，线路长度为4.89 km。

由于用电需求增加，需要对本线路进行增容
改造。

为此，拟定了两种线路改造方案：方案一为换塔换线，即线路杆塔重新建设，增大钢芯铝绞线截面积，采用LGJ-240/40导线来满足增容要求；方案二为仅更换导线，选择碳纤维复合芯软铝导线。

在输电线路增容改造导线选择时，要充分考虑碳纤维复合芯软铝导线优异的力学和电学性能，如果思路停留在传统钢芯铝绞线选择中，例如原线路导线为钢芯铝绞线LGJ-150/25，设计还选用JLRX/F1B-150/28，将
会造成线路增容有限，性价比降低，因此这里选择JLRX/F1B-185/30导线。

方案一与方案二中两种导线的载流量相关参数对比见表1。

其中环境温度取40℃，风速0.5 m/s，日照强度1 000 W/m2，表面吸收系数
0.9。

从表1中可知，碳纤维复合芯软铝导线JLRX/ F1B-185/30在高温运行时可达到
钢芯铝绞线LGJ-240/40的载流量，满足增容的要求。

3.1 技术对比
气象条件：低温-39.2℃，最高气温39.8℃，风速23.7 m/s，覆冰10 mm，年平均气温15℃。

安全系数：JLRX/T-185/30导线取3.3，LGJ-150/25导线取2.5。

将本工程中选择的碳纤维复合芯软铝导线JLRX/F1B-185/30与原线路钢芯铝绞线LGJ-150/25进行比较，具体技术参数和应力弧垂见表2～表4。

在选择更换导线
时要遵循以下原则：①所选新导线单位长度的质量不得超过原有线路导线单位长度的质量，否则会存在因为导线垂直负荷超过杆塔承受能力导致杆塔横担变形垮塌的风险[2]；②所选新导线的外径不得超过原有线路导线的外径，否则会存在因为水
平负荷超过杆塔承受能力导致杆塔倒塌的风险[3]；③所选新导线在弧垂满足要求
的情况下，最大运行张力不得超过原有线路导线的张力，否则会有因最大运行张力超过杆塔基础承受能力导致杆塔倒塌的风险。

从表2中可以看出，碳纤维复合芯
软铝导线满足以上选线原则，其质量轻、电阻小且截面积大于原导线，线膨胀系数
小，拉重比大，综合性能优于钢芯铝绞线，高温运行可达到钢芯铝绞线LGJ-
240/30的载流量[4]。

从表3和表4中可以看出，档距不大于200 m时，碳纤维
复合芯软铝导线JLRX/T-185/30和钢芯铝绞线LGJ-150/25相比，应力较小，弧
垂较小，满足对地安全距离，可以在原线路路径敷设，无需更换杆塔，适合油田已建线路改造，既节约施工时间又节省投资[5]。

3.2 经济性对比
本工程线路全长4.89 km，全年运行时间8 000 h，电价按0.614 6元/kWh计算。

取环境温度40℃，日照强度1 000 W/m2，风速0.5 m/s，辐射散热系数与吸热
系数为0.9，其线损对比见表5。

由表5可以看出，碳纤维复合芯软铝导线的线损相当于同线径的钢芯铝绞线线损的85.7%，每年可节约成本8.3万元。

如采用方案一更换杆塔，线路投资约为171.15万元（不计征地费），采用方案二更换导线投资约为101.87万元。

经过对比，综合考虑线路走廊维持不变、施工时间缩短、线损减少等因素，在增容改造已建线路时，选取实施方案二。

碳纤维复合芯软铝导线质量轻、耐高温、机械强度高、弧垂特性好、耐腐蚀，传输容量大，仅更换导线即可实现线路增容，可以充分利用原有的线路走廊，节省大量的土地资源，同时不需改造杆塔，节约建设投资和施工时间。

因此，碳纤维复合芯软铝导线在油田35 kV已建线路的改造上具有明显经济价值和社会效益。

【相关文献】
[1]国家电网公司基建部．碳纤维复合材料芯架空导线：Q/ GDW1851[S]北京：中国电力出版社，2012：3-5．
[2]孟宪彬，周斌，李军．碳纤维复合芯软铝导线的性能及应用[J]．光纤与电缆及其应用技术，2013（5）：4-9．
[3]蒋华君，毛龙生．节能型碳纤维复合芯软铝导线技术在电力线路上的应用[J]．中国高新技术企
业，2007（14）：93-96．
[4]赵庆国，严国莉．碳纤维复合芯导线崭露锋芒创新性新材料应用凸现机遇[J]．冶金经济与管理，2013（5）：16-18．
[5]赵晓锋．碳纤维复合芯导线在输电线路重冰区域上的应用[J]．实用科技，2013（6）：217-219．。