《碳纤维复合芯导线的应用研究》报告
国产12K T700级碳纤维在复合芯导线中的替代应用研究
ＦＲＰ / ＣＭ ２０１８������ Ｎｏ������ ７
７０
国产 １２Ｋ Ｔ７００ 级碳纤维在复合芯导线中的替代应用研究
２ 试 验 ２������ １ 实验材料
试验选用三种国产 １２Ｋ Ｔ７００ 级碳纤维ꎬ分别将 其编号为 ＣＦ１、ＣＦ２ 和 ＣＦ３ꎮ 上浆量为 １������ ０％ ~ １������ ５％ꎮ
采用拉挤工艺将碳纤维制备成复合芯棒ꎬ所用 树脂为国产常熟佳发化学有限责任公司生产的 ＪＥｈ￣ ０１２ 改性多元缩水甘油胺耐高温环氧树脂和改性四 氢苯酐固化剂ꎬ促进剂为上海理亿科技发展有限公 司生产的 ＬＭＹ￣２４０４ 改性液态咪唑促进剂ꎬ脱模剂 为美国 ＡＸＥＬ 公司生产的 ＩＮＴ￣１８９０Ｍꎬ上述四组分 的质量比为 １００ ∶１３０ ∶８ ∶１ꎮ 玻璃纤维为中国巨石股 份有限公司生产的 １２００ ｔｅｘ 无捻外抽 Ｓ４Ｃ 玻纤ꎮ 拉 挤模具温度为 １８０ ℃ ~ ２００ ℃ ꎬ后固化温度为 ２００ ℃ ~ ２３０ ℃ ꎮ
２������ ２ 实验设备及方法
碳纤维以复丝形式按照 ＧＢ / Ｔ ３３６２—２００５ 进行 拉伸强度测试ꎬ测试仪器为 Ｉｎｓｔｒｏｎ ２２８２ 电子万能材 料试验机ꎻ复合芯棒按照 ＧＢ / Ｔ ２９３２４—２０１２ 进行拉 伸强度测试ꎬ测试仪器采用 ＷＤＷ￣Ｅ２０００ 微机控制
收稿日期: ２０１７￣１２￣２１ 基金项目: 内蒙古自治区科技重大专项课题 “ 国产碳纤维在复合材料导线中的应用技术研究” ( ５４５５ＤＷ１６０００１) ꎻ 国家电网公司科技
碳纤维复合芯导线崭露锋芒创新性新材料应用凸现机遇
耐高温 、 耐腐蚀等优 良特性 。对碳纤 维复合芯导线在输 电网络等领域 的应 用进 行了综述 ， 介绍 了碳
纤维复合芯导线 的特 性 ， 并 对其 ｌ Ｉ程 应用进行 了技术经济分析 。通过行 业规划分析 ， 预测 了碳 纤维 复合芯导线 的发展前景 ； 通过 国内外市场调研 ， 探讨 了碳纤维复合芯导线及 其相关行业 的投资机会 。 关键词 ： 碳 纤维 复合 芯导线 ； ＡＣ Ｃ Ｃ ； 技术经济分析
一
［ ２ ］ 井生瑞． 总 图设计［ Ｍ］ ． 北京 ： 冶金工业 出版社 ， １ ９ ８ ９ ．
（ 作者单位 ： １ ． 冶金 工业规划研 究院， 北京１ ０ ０ ７ １ １ ； ２ ． 中冶京诚工程技术有限公司， 北京 １ ０ ０ １ ７ ６ ）
１ ６一
冶金 经 济与 管理
技有限公司被中国航天基金会授予“ 中国航天事业合作伙 伴” 称号 ， 其碳纤维导线产品即将在酒泉卫星发射基地挂 网运行。这表明， 碳纤维导线亦已涉足航空、 航天领域。 ２ ０ ０ ６ 年至今 ， 碳纤维复合芯导线凭借其强度高、 重 量轻 、 热膨胀系数小、 载流量大 、 耐高温、 耐腐蚀等优良特 性， 在国内输电网络等工程应用中崭露锋芒。
体运行状态良 好， 相关参数符合规范要求。 ２ ０ ０ ９ － － ２ ０ １ ２ 年， 在宁夏、 河南 、 新疆 、 辽宁、 深圳、 山西、 陕西、 北京等地多条高压输电线路中采用碳纤维复合芯导 线。根据山西省电力公司２ ０ １ ３ 年１ 月５ 日 公布的数据， 山 西电网在运行的１ ０ ２ ２ ０ ｋ Ｖ 输电线路中， 共有４ ２ 条线路使 用碳纤维复合芯导线， 总长９ ５ ３ ｋ ｍ， 其碳纤维复合芯导线 的应用规模在国家电网公司系统中名列前茅。 根据媒体报道， ２ ０ １ ３ 年６ 月２ ６ 日， 中复碳芯电缆科
碳纤维复合芯导线的性能与应用研究
碳纤维复合芯导线的性能与应用研究作者：詹恒富詹克明张宇时法智来源：《中国科技博览》2014年第06期摘要：阐述碳纤维复合芯导线（ACCC）的基本结构，将ACCC与传统钢芯铝绞线（ACSR）在结构、材料性能、弧垂—温升曲线、安装曲线方面进行对比。
结果表明，ACCC 铝线截面积、最高工作温度、载流量均高于ACSR，在工程中应用ACCC可有效提高线路的送电能力。
关键词：碳纤维复合芯导线；钢芯铝绞线；结构；中图分类号：TQ342+.741 碳纤维复合芯导线的性能与结构输电工程用架空导线由承力芯和铝单丝构成。
理想的承力芯应具有抗拉强度高、弧垂低、密度小等特点，理想的铝单丝应具有高导电性能。
碳纤维复合芯具有高比强度、高比模量等特点，且耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变，还有导电、传热和热膨胀系数小等优异性能，其在输电线路中应用为导线的承力芯；高导电率（63% IACS）的软铝单丝是未来理想的导电材料。
碳纤维复合芯导线（Aluminum Conductor Composite Core，ACCC）是一种新型导线，最早由美国、日本等国家开发，主要用于航天设备及空间站。
ACCC的芯线是以碳纤维为中心层、外包覆玻璃纤维制成的单根芯棒，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。
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，结构与常规钢芯铝绞线相同。
碳纤维复合芯导线内部结构如图1所示。
图1 ACCC内部结构图Figure 1 Internal structure diagram of ACCC一般钢丝的抗拉强度为1 240 MPa，高强钢丝的抗拉强度为1 410 MPa，而碳纤维复合芯导线的抗拉强度可达到2 399 MPa，分别为前两者的1.93倍和1.70倍。
2 碳纤维复合芯导线与传统导线的比较2.1 结构对比1） ACCC导线将传统钢芯铝绞线（Aluminum Conductor Steel Reinforced，ACSR）的钢芯用碳纤维和玻璃纤维复合芯取代，减轻了导线的质量，增加了导线的强度。
碳纤维复合芯软铝导线在输电线路上的应用
能较好的满足目前国内对输电线路提出的增容的要求，且新型碳纤维复合芯导线相对于传统导线，提 高了导体的导电率（即降低了导体电阻），在长距离输电线路上应用，能起到较好的节能效果同时由于 碳纤维材料替代传统的铜芯作为加强件，诲导线具有了更好的耐腐蚀性能，可提高导线的运行寿命。
２复合芯软铝导线特点
１强度高。
ｆＯ．０２６）
１）
ｒＯ．０３７）
ｒ０．０３７）
０．１１８（０．０３６）
０．０９５（０．０２９）
载流量
７５０Ｃ １０００ｃ ２００ａＣ ９０８ １１２３ ８９６ １１０３ １６６２ ９９２ １２２ｌ １７９８ １０２５ １２６５ １８６３
各种增容导线的特点虽然各不同，但均能不同程度上提高载流量，提高线路输送能力。耐热铝 合金导线、铝基陶瓷纤维芯铝绞线是从材料和结构的总体上更新，如碳纤维芯软铝绞线ＪＲＬＸ／Ｔ、间 隙型钢芯耐热铝合金绞线（ＧＴＡＣＳＲ）和间隙型钢芯超耐热铝合金绞线（ＧＺＴＡＣＳＲ）等。从各种增
殷钢芯铝合金导线
２８．３８ｍｍ
铝基陶瓷复合芯导线
２８．１９
ｎｌｌｎ
直径 导电铝面
４０３ｒａｍ２
４８６。４
ｒａｍ２
４０３ｒａｍ２
５１７ｒａｍ２
积 结构 钢绞线 铝 承拉芯直 径承拉芯 面积 抗拉 强度 弹性 模量 密度 线膨胀系 数温度迁 移点以上 线膨胀系 数 １１．５ｘ１０．６／＊Ｃ以上
一１３００
形软铝绞台而成。
堆早期２００２年美国ＣＴＣ公司开发了先期复合芯Ｔ形绞线并在美围几条线路上试用，黄围在２００４ 年开始挂网商业运行。远东复合技术有限公司和美同ＣＴＣ公司在２００２年下半年就该项目开始合作。 碳纤维复合芯软铝导线具有５００ＫＶ及以Ｐ输电线路运行能力，抗拉强度较高，单位长度重最鞍轻 的特点．使得应用该种导线的线路能够降低杆塔间的导线下垂弧度，可提高线路运行的安牟件和可靠 性，同时可减少输电线路中支撑杆塔数量，降低工程建遗成奉，减少了工程占地，节约了我国的土地资 源。碳纤维复合芯导线相对于传统导线，在相同外径尺、Ｊ下．增加了导电截面，增Ａ了线路的输送客量，
碳纤维复合材料在电线电缆中的应用
碳纤维复合材料及其在电线电缆中的应用一、碳纤维复合材料的发展和战略地位碳纤维的出现是材料史上的一次革命。
碳纤维是目前世界首选的高性能材料，具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳、导电、质轻、易加工等多种优异性能，正逐步征服和取代传统材料。
现已广泛应用于航天、航空和军事领域。
世界各国均把发展高性能碳纤维产业放在极其重要的位置。
碳纤维除了在军事领域上的重要应用外，在民品的发展上有着更加广阔的空间，并已经开始深入到国计民生的各个领域。
在机械电子、建筑材料、文体、化工、医疗等各个领域碳纤维有着无可比拟的应用优势。
碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的。
80年代初期，高性能及超高性能的碳纤维相继出现，这在技术上是又一次飞跃，同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。
经过二十多年的发展，碳纤维及其复合材料已从初创期转入增长发展期，其工业地位已基本确立，美、日、英、法、德等国的碳纤维产量已经占世界产量的绝大部分，并已逐步形成垄断优势。
我国对碳纤维的研究由于起步较晚，技术力量薄弱，虽然碳纤维及其复合材料在我国已被纳入国家“863”和“973”计划，但总体情况不尽理想，我国仍不具备成熟的碳纤维工业化生产技术，国防和民用碳纤维产品基本依赖进口。
二、碳纤维复合材料的性能和用途碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，是由含碳量较高、在热处理过程中不熔融的人造化学纤维经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。
其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。
碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工性好，沿纤维轴方向表现出很高的强度，且碳纤维比重小。
1、碳纤维的化学性能碳纤维是一种纤维状的碳素材料。
我们知道碳素材料是化学性能稳定性极好的物质之一。
这是历史上最早就被人类认识的碳素材料的特征之一。
除强氧化性酸等特殊物质外，在常温常压附近，几乎为化学惰性。
碳纤维复合芯导线节能配套金具的研制和应用
１ ）正 在 使 用 的 耐 张 线 夹 和接 续 管 两 种 金 具 基 本 结 构 形 式 。 国 外 的美 国Ｃ Ｃ 司 、 Ｔ公 Ｆ Ｉ 司 、 日本东北 电力公 司均 有类 似 产 品 ，耐 张线 夹 和接 续管 两种 产 品其结 构 基本 类似 ， Ｃ公 均 由线 夹本 体 、套 管 和楔 形 自锁 结构３ 分组 成 ，而 导线 握力 主要 靠 楔形 自锁 结 构 的正压 力 部 产 生摩擦 力 而达 到握力 要求 。其 缺点 ：长度长 、施 工不 方便 、节 能效 果差 。
２ １国 内研发 复合材 料 的节能 电力金 具进展 情况 ．
中 国电力 科学 研究 院 、南 京 电力金 具设 计研 究 院和 江苏 宇 飞 电力 科 技有 限公 司共 同合 作 研 制成功一 种取 名为Ｐ — — 一 ０ 型 改性复合 材料 ，其特 点 ：采用 了新 型 的非金 属 、非 导 Ａ Ｇ Ｆ２０ 磁 、高强 度 、高分 子 的复 合轻 质材 料 ，其材 料新 颖 、节 能 降耗 、重 量轻 便 、稳 定性 好 、机 械强 度高 、抗 老化 时 间长 ，耐 高温 、耐 磨损 ，耐 腐 蚀 ，使用 寿命 长 ，节 能环 保 效果 显著 。 Ｃ Ｆ４ Ｃ Ｆ５ Ｇ 一 Ｔ（ Ｇ 一 Ｘ）已在２ ０ Ｖ ｋ 挂 网试运 行 。 ２ ｋ 和１ Ｏ Ｖ ｌ 利用Ｐ — — 一 ０ 改性 复合 材料 成功 研发 的主要 系列 产 品 ： （ ）高 节能 系 列悬 垂线 夹 Ａ Ｇ Ｆ ２０ １ （ 图３） （ ）高分 子轻质 系列 间隔棒 （ 见 ２ 四分裂 见 图４ ，双分 裂见 图５）
６ ）耐 张线夹 和接续 管钢 制件 ，采 用无 磁 （ 磁 ）不锈 钢材 料制造 ，达 到降低 电能 损耗 低
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]。
碳纤维复合芯软铝(耐热铝合金)绞线在电网输电线路的应用
10
三 架线施工和安装的特殊工艺
One
由于碳纤维应用的是软铝，所以要着重说明的是， 储运和吊装过程中，导线的表面绝对要避免接触地面。可 以在地面上铺上纸，或者其他材料来避免铝线着地。导线 表面不能被磕损，导线应该能够通畅地从滑轮槽通过。
8
二 碳纤维复合芯导线技术特性
表1 各种导线力学特性
导线型号
LGJQ-400
2XLGJ300/25
JRLX/T310
ห้องสมุดไป่ตู้
JRLX/T -361
NRLH60/LB14400/35
计算拉断力（N）
105110
2X79230
103130
122245
113340
安全系数
2.5
2.5
2.5
2.9
2.7
最大使用应力 （N ）
JRLX/T-360 碳纤维复合芯导线和NRLH60/LB14-400/35 在60℃左右时，即可达到2XLGJ-300/25导线经济输送容量； JRLX/T-310 碳纤维复合芯导线在70℃时可达到2XLGJ300/25导线经济输送容量。对JRLX/T-361和NRLH60/LB14400/35导线而言，分别在180℃和150℃运行时，既可达到 2XLGJ-300/25导线极限输送容量；对JRLX/T-310在150℃和 180℃运行时，可以达到2XLGJ-300/25导线极限输送容量的 82%和90%。
线路名 称
大青甲 大青乙 大青丙
电压等级 （千伏）
碳纤维导线在固安35kV输电线路上的应用
碳纤维导线在固安35kV输电线路上的应用【摘要】碳纤维复合芯导线（ACCC）是一种节能型输电线路用导线，具有耐高温、重量轻、强度大、低线损、弛度小、耐腐蚀等特点，本文结合固安刘家园-柏村35千伏线路新建工程，研究其在工程应用中存在的问题及解决方案。
【关键词】碳纤维复合芯导线；工程应用；新建工程0 前言随着电力负荷的大幅度增加和输电走廊选择的日益困难，提高单位走廊传输功率的需求日益迫切，常规的钢芯铝绞线已难以满足输电需求。
在固安刘家园-柏村35千伏线路新建工程项目中，我们对碳纤维复合芯导线（ACCC）的特点进行了介绍，在达到预期建设规模的同时，不仅提高线路输送能力、降低电网损耗，而且有效提高线路安全运行水平。
1 工程建设的方案由于固安刘家园-柏村35千伏线路新建工程的主要路径在规划路的绿化带中，走廊宽度有限且占用了原10kV线路的路径，故采用35kV单回与10kV四回路并架输电线路设计方案（本设计只考虑35kV设计部分及钢杆上的10kV横担）。
刘家园110kV变电站采用电缆出线，35kV单回输电线路导线采用碳纤维复合芯导线（ACCC）。
2 碳纤维复合芯导线（ACCC）特点[1-3]碳纤维复合芯导线（ACCC）是一种节能型增容导线，在电气、机械等诸多性能方面领先于普通钢芯铝绞线，具有非常突出的应用优势，实现了电力传输的节能环保与安全。
（a）导线允许运行温度大幅度提高，输电能力大幅度提高，节省输电走廊，碳纤维丝具有优异的耐高温性，在2000℃下强度不降低。
通过选取合适的树脂基体与配方，与碳纤维丝制成导线的复合芯，确保高温下复合芯的机械强度。
这样使碳纤维导线运行于高温（150～200℃）条件时，能够由碳纤维复合芯承担全部导线张力，导线的外部铝股仅承担传导电流的作用，解决了高温下常规导线机械强度大幅度降低的问题，即通过提高导线允许运行温度从而使输电能力大幅度提高。
（b）导线重量轻、线膨胀系数小（温度拐点以上）、弛度（弧垂）小，对杆塔强度及（或）杆塔高度的要求降低。
500kV输电线路碳纤维复合芯导线运维工作探讨
碳纤维复合材料芯导线在电网建设中推广应用的技术经济分析
碳纤维复合材料芯导线在电网建设中推广应用的技术经济分析发表时间：2017-03-28T09:35:24.687Z 来源：《电力设备》2017年第2期作者：王新欣1 门吉光2[导读] 根据国内近年来碳纤维复合材料芯导线的应用情况，分析提出了取代常规钢芯铝绞线的碳纤维复合芯导线的推荐线型。
（1.国网北京海淀供电公司 100195；2.国网北京市电力公司 100010）摘要：根据国内近年来碳纤维复合材料芯导线的应用情况，分析提出了取代常规钢芯铝绞线的碳纤维复合芯导线的推荐线型，通过对220kV改造线路和500kV新建线路模型的计算分析，得出在改造线路和新建线路工程中，应用碳纤维复合芯铝绞线与常规钢芯铝绞线的技术经济比较，并进一步对碳纤维复合芯导线价格构成及未来推广应用条件进行了分析。
关键词：碳纤维复合材料芯导线；工程；应用；费用；价格0 引言上世纪90年代，日本昭和电线电缆株式会社、东京制纲株式会社和东北电力株式会社共同开发出ACFR导线。
主要用于解决既有架空输电线路导线弧垂过大、对地净空距离不足的问题。
ACFR导线已在日本东北电力公司宫城支店的66kV输电线路上试用，但是由于日本的新建线路极少，碳纤维复合芯导线在日本没有得到大规模应用。
碳纤维复合材料芯导线在国外应用的线路数量和公里数都远少于在国内的应用数量。
然而，在国内推广应用碳纤维复合材料芯导线的技术经济性究竟如何，在何种情况下采用该导线占优，本文就该问题进行了分析研究，提出了在改造工程和新建工程中应用碳纤维复合芯导线的建议，并对导线的价格进行了分析。
1 碳纤维复合材料芯导线概述1.1 碳纤维复合材料芯导线分类目前已研制出来的碳纤维复合材料芯导线的种类很多，可以按以下三种方式分类。
第一种是按碳纤维复合材料芯的形状分类，可以分为两类。
一类是多股碳纤维复合材料芯绞合而成。
第二种是按导体材料分类，可分为三类。
一是硬铝，二是软铝，三是耐热铝合金。
第三种是按导体的形状分类，可分为两类。
碳纤维复合芯导线的性能与应用研究
铝截 面积 较钢芯 铝 绞线 铝截 面积要 大 ， 铝 的用量 要 多
出２ ０ ％～ ３ ０ ％， 增 大 了导 电的面 积 。
３ ）Ａ Ｃ Ｃ Ｃ导 线 外 层 铝 线 采 用 退 火 工 艺 铝 线 ， 与
由表 １可知 ： 碳纤 维复 合 芯导线 在外 径大 致 相 同 时． 其铝 线 截面 积 、 最 高工 作温 度 、 不 同温度下 的载流 量 均高 于钢 芯铝 绞线 。当高 于迁移 点 温度 （ 约８ ０ ｏ Ｃ） 之后 ， Ａ Ｃ Ｃ Ｃ导 线 的弹 性 模 量 比 Ａ Ｃ Ｓ Ｒ导 线 要 高 。 而 热 膨胀 系数 则要 远低 于 Ａ Ｃ Ｓ Ｒ导线 。 热 膨胀 系数 小这
一
高强 钢 丝 的
抗拉 强 度 为 １ ４ １ ０ ＭＰ ａ ， 而 碳纤 维 复 合 芯导 线 的抗 拉 强度 可 达 到 ２ ３ ９ ９ ＭＰ ａ ．分别 为前 两 者 的 １ ． ９ ３倍 和 １ ． ７ Ｏ倍 。
碳 纤维复合芯导线 的性 能与应用研究
蔡 云 财 ， 郭 健 ， 王 楚 淇 ， 秦 孝 来
（ １ ． 沈 阳优 力 机 电设 备 有 限 公 司 ， 沈阳 １ １ ０ ０ ３ ５ ； ２ ． 营 口供 电公 司 ， 辽宁 营口 １ １ ５ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 阐述 碳纤 维 复 合 芯 导 线 （ Ａ Ｃ Ｃ Ｃ） 的基本结构 ， 将 Ａ Ｃ Ｃ Ｃ与 传 统 钢 芯 铝 绞 线 （ Ａ Ｃ Ｓ Ｒ） 在结构 、 材料性能 、 弧 垂 一 温 升 曲线 、 安 装 曲 线 方 面 进行 对 比 。结 果 表 明 ， Ａ Ｃ Ｃ Ｃ铝 线 截 面 积 、 最高工作温度 、 载流 量 均 高 于 Ａ Ｃ Ｓ Ｒ， 在 工程 中应 用 Ａ Ｃ Ｃ Ｃ可 有 效 提 高线 路 的送
碳纤维复合芯导线在华东电网的应用分析
ｇ ｏ ｏ ｄ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ＡＣＣ Ｃ ａ ｒ ｅ ｈ ｅ ｌ ｐ ｆ ｕ ｌ ｆ ｏ ｒ ｓ ｏ ｌ ｖ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｍｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｓ ｉ ｎ ｓ ｏ ｍｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｍｓ 线是一种新型增 容导 线 ， 它 在机 械、 电 气 性 能 等 方 面 都 有 突 出 的 优 势 。通 过 对 华 东 电 网一 条 ５ ０ ０ ｋ Ｖ线路的技术经济分析 ， 论述 了应用 碳纤 维复合 芯导线增 容改 造线路 ， 可 以 节 省 改 造 项 目成 本， 但 运 行 损 耗 比较 大 。在 华 东 地 区 ， 基 于不 同 的 具 体 情 况 ， 可 以利 用 碳 纤 维 复 合 芯 导 线 的 性 能 优 势 ， 解 决 一 些 特 殊 环 境 下 的线 路 增 容 问题 。 关键 词 ： 碳纤维复合芯导线 ； 线 路增 容 ； 经 济 性
Ｅａ ｓ ｔ Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｇｒ ｉ ｄ ｄ ｅ ｍｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＡＣＣ Ｃ ｆ ｏ ｒ ｕ ｐ ｇ ｒ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｎ ｅ ｓ ｃ ａ ｎ ｓ ａ ｖ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ
ｃ ｏ ｓ ｔ，ｂｕ ｔ ｉ ｔ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｓ ｈｉ ｇｈｅ ｒ ｏ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏｓ ｔ ｔ ｈａ ｎ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏｎ ａ ｌ Ａｌ ｕ ｍｉ ｎｕ ｍ ｃ ｏｎ ｄｕｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｒ ｅ ｎｆ ｏｒ ｃ ｅ ｄ（ Ａ ＣＳＲ ） ．Ｉ ｎ Ｅａ ｓ ｔ Ｃｈ ｉ ｎ ａ．ｔ ｈ ｅ
碳纤维导线性能的初步研究
碳纤维导线性能的初步研究【摘要】碳纤维材料因其较好的物理、化学性能而广泛应用于航空航天、土木建筑、电子电器、电缆等领域。
目前，国内碳纤维导体的研究主要集中于碳纤维复合芯铝绞线，而在中低压电缆方面的研究较少。
本研究选用不同石墨化温度处理后的聚丙烯腈（PAN）基碳纤维经过编织形成碳纤维导线，对其质量、电气性能（导体直流电阻）和断裂强度进行研究，发现该碳纤维导线较普通电缆具有更好的电气性能和断裂强度及更轻的质量。
【关键词】碳纤维直流电阻断裂强度碳纤维是一种耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、高比强度的新型材料，且因其较小的导电、传热和热膨胀系数使之在航空航天、土木建筑、电子电器、医疗、电缆等领域被广泛应用[1]。
目前，碳纤维在电缆领域中开发的主要产品为于碳纤维复合芯铝绞线（简称ACCC）。
ACCC最早由美国、日本等国家开发，我国国内直至2006才开始真正投入使用，它具有普通钢芯铝绞线（简称ACSR）无法比拟的优点[2]：（1）ACCC的比重约为钢的1/4，在相同的外径下，ACCC的铝截面积为ACSR的1.29倍；（2）强度为ACSR的2倍；（3）ACCC导电率较高，同样条件下使用较ACSR节能6%；（4）ACCC较ACSR降低了2倍以上垂度；（5）耐腐蚀，使用寿命是普通导线的2倍。
目前，碳纤维复合电缆的研究主要集中在ACCC导线上，而在中低压电缆方面的研究较少。
本文用聚丙烯腈（PAN）基碳纤维经过编织形成碳纤维导线，通过对该碳纤维导线及其经过石墨化处理后试样的质量、电气性能（导体直流电阻）和断裂强度进行研究，发现该碳纤维导线较普通电缆具有更好的电气性能和断裂强度及更轻的质量。
基于这些突出的性能，此种碳纤维电缆有广阔的开发前景。
1 实验步骤1.1 实验材料本研究使用了3种经高温石墨化处理的（PAN）基碳纤维导线，并选用了原（PAN）基碳纤维导线作为对比参照样，如下表所示：表1 4种（PAN）基碳纤维导线试样1.2 实验方法及设备外径测量：使用纸带法对电缆外径进行测量。
碳纤维导线在固安35kV输电线路上的应用研究
碳纤维导线在固安３ ５ ｋ Ｖ 输 电线路上
【 摘 要 ｌ随着电网建设进程 的不断加快 ， 输 电线路 作为 电网的重要 流 损耗 。 组成部 分， 起着举足轻重的。 科 学技术的发展 ， 输 电线路 材料也 在不 断革 ３ 碳 纤 维复 合芯 导 线旋 工中 需注 意 的问 盟 新， 碳 纤维复合芯导线作为一种新型的节能输 电线路 导线， 当前， 已被广泛 由于碳纤 维复合芯 导线 采用张 力放线 的 方式 ， 导致其 软 铝股硬 度 应 用于各电力 工程的输 电线路施 工中 。 基于此 ， 本文从作者工作实际情况出 和机 械强度较 低 ， 在施 工过程 中极 易产生变 形或损伤 。 针 对这一问题 ， 发， 就碳 纤维复合芯导线概 述 ， 碳 纤维复合芯导线施工中 虚注意的问题 及 采用卡 线器行紧线操 作， 能够 有效 解决这一问题 ， 且卡线 器具有操作 简 碳纤维导线在 固安５ ５ ｋ Ｖ 输 电线路上的应用方面进行了分析与探讨。 单、 便捷 又能 反复使用的特 点。 碳 纤维 复合芯导 线在施 工过 程 中， 其 操 Ｉ 关键词 】 碳 纤维复合芯导线； ５ ５ ｋ Ｖ ； 输 电线路 ； 应用 作 必须严格 按 照施 工规范 要求进行 ， 以 此避 免 由于施 工不 当造 成导 线 变形或 受损伤， 从而 确保碳 纤维复合芯导 线的正常、 安全、 可靠 运行。 此 随 着电力建设进 程的加深 ， 电力负荷也在不 断增加 ， 采用新型的输 外， 若是 施工企 业或施 工人员属 于第一次 进行碳纤维 复合芯导线施 工， 电线 路导线 ， 不仅能很 好的适应 电力建设 发展需 求 ， 满 足不断增加 的电 务必邀请 专业 技术人员进行 现场指导 ， 对于施工人员必须进行专业的 培 力负荷 ， 还能提 高线路 输送 能力， 有 效 降低线路 耗损 。 而碳 纤维复合芯 训和教 育， 使 其确实掌 握碳 纤维复合芯导 线施 工技 术 内涵 ， 以全面提 高 导线 作为种新型的 节能输 电线 路导线 ， 具 有诸多优 点， 主要有强度 大、 企业的技 术实力， 为工程质量的提 升奠定坚实基础 的同时提高 电力企业 弛度小 、 耐高温 、 耐腐蚀 、 重 量轻、 线损低 的优 点， 因此 ， 在 当前 的输 电 的社会效 益和 经济效益［ ２ １ 。 线路施 工中得以广泛 应用。 ４ ， 碳 纤维 复合芯 导 线在 ３ ５ ｋ Ｖ 输 电线 路上 的 应用 １ ． 工 程概 况 通过上 述分析 ， 我们对 本工程的 概况、 碳 纤维复合芯导 线的特点以 本工程处 于河北省廊坊 市固安镇刘 家园的柏村， 属于新 建工程 ， 根 及在应用过程 中应注 意的问题有 了 ＿ 一 定的认识 ， 那么我们应如 何在３ ５ 千 据工程实际需 要， 设计 为３ ５ 千伏 的输电线路 ， 且此 段输 电线路 主要在绿 伏 输电线路 中加 强碳 纤维复合芯导 线的应 用呢？ 笔者结合本工程实践 ， 化带中进行， 加上 走廊 的宽度及其 有限 ， 也 对原有的 １ ０ 千 伏的输 电线路 做 出以下几点分析： 路径 产生了 ＿ 一 定 的障碍 。 因而 工程设 计方结合工程 实际 ， 确定本 工程采 是在 本工程 中因为架 设的 输 电线路设 计方案 已经确 定 ， 因而必 用３ ５ 千 伏单 回和 １ ０ 千伏 四回路输 电线 路并 架的 设计 方案 ， 并 选定 碳纤 须注意１ ０ 千伏与３ ５ 千伏 的线路在下插杆之后， 在３ ５ 千伏中采 用碳纤维导 维 导线作为本工程 的单回输 电线路上采用 的导 线【 ｌ 】 。 线和ｌ Ｏ 千 伏线 路采用 的导 线在 平行架 设过 程中存在 的电气安全 距离等 ２ ． 碳 纤 维复合 芯 导线 概 述 问题 ， 在工 程中， 经 过设 计人 员的反复核 算 ， 确定本 工程采 用的碳 纤维 碳 纤 维复合芯导 线英 文缩 写为ＡＣ Ｃ Ｃ ， 是 一种 新型 的节能 增容 导 导 线的安全 系数 为６ ． ２ 。 线， 相较于 普通钢 芯铝绞 线 ， 在很多方面具 有极 为突显 的应 用优 势， 采 二是 随着本工程所在 地经济水平的不断提 升， 广大 电力客户对 电能 用 该导 线将 进一 步实现 电力传输 的 安全可靠 和节 能环保 。 碳纤 维复合 的需 求量 日 益 增大 ， 因而输 电线路上传输 的电流较 大， 在 本工程 中所采 芯 导线的特点主要 有以下几方面： 用 的碳 纤维导线所采 用的金具 与一般 的金具存在一定的差 别， 因而为了 是碳 纤维 复合芯 导 线能很 好的 适应 电力建 设 发展需 求 ， 满 足不 加 大散 热 的面积 ， 因而 在本工程 中采用 了专业 的金具 ， Ｂ Ｐ Ｆ Ｒ型和预 绞 断 增加 的电力 负荷 ， 节省输 电走 廊 ， 还具 有优 秀的耐高 温性能 ， 只要 温 式 耐热防震锤 ， 并摒除传 统的铝包带进行 缠绕的方 式进行安装 ， 对于导 度不超 过２ ０ ０ ０ 摄氏度 ， 其强度都不会被 降低 。 碳纤 维复合芯导线 主要通 线的散 热起到 了十分重要的作用。 过合理 的配方与合适 的树脂基 体 ， 结 合碳纤维 丝共 同制 成 ， 碳 纤维复合 ５ ， 关于 加 强我 国电 力事业 可持 续发 展 的 几点心 得 芯 在高温条 Ｗ Ｆ 运行 时， 能有效 承担 全部 的导 线张 力， 使导线仅 承担传 由于 当前我 国很多农村 收到地 域 条件 的限制 ， 在社 会主义 新农 村 导 电流 的作用， 因此 ， 碳 纤维导 线 的复合芯 即便处 于高温状 态 ， 其机 械 电网建 设和改 造过程 中难 免实现一步 到位， 因而在 输电线路 工程中， 应 强度也不 会发 生改变 ， 不仅有 效解 决了普通导线 由于高温 使机械 强度 被 根据 远期规 划设计杆 型和 档距。 例如线路近 期虽单 回路， 远 期需多回路 降低 问题 ， 还提高 了导线 的输 电能力。 架设 ， 则按 多回路 选择杆 子强度和安 排档距 ， 以免将来 回路增加 时杆 子 二是 碳纤 维复合芯导 线强度 大、 弛度小 、 重 量轻 、 线 膨胀 系数 小 ， 推倒重来 ， 造成 重复建设 。 电缆 沟砌筑或 排管 敷设时， 根 据远期 规划预 相较于 普通导 线其 对于杆塔 强度要求要低 。 碳纤 维复合芯导线其 强度远 留电缆管 线 ， 避免 重复剖路。 向规划 部 门提 供电 网发 展规 划， 要求在城 高于钢 ， 且在同样 的抗 张强 度下， 复合芯质量 仅为钢 芯的五分之一或 更 市总体规划 中预 留高 压走廊及 开闭所、 变 电所 场地 。 加 强与城市规划部 少， 致使导 线整 体质量也相 应 降低 。 以充 分考虑导 线线 膨胀系数 、 弹性 门联 系， 避 免在规 划变动 区、 未定 区内新建 线路。 为促进 电力事业 的可 模量 、 蠕 变性能 为前 提 ， 若是 确保导 线最 大使用张 力不 变， 采 用碳纤维 持续发展贡献 绵薄之力。 复合芯导线代 替普通导 线 ， 能 明显减 小其弧垂。 ６ ， 结 语 三是 碳纤 维复合芯导线 具 有极 强的耐 疲劳性 ， 这能 为输 电线路 的 综上 所述 ， 本文 对碳纤 维复合芯导 线在３ ５ ｋ Ｖ 输 电线路 上的应用进 长 期安 全运 行提 供 良好 的保 障。 通常输 电线路 发生故 障与导 线材 料的 行了分析与探讨， 具 有十分重要 的意义 。 输 电线路施 工是 电网建设 及电 耐 疲劳性 能有很大 的关联 ， 碳 纤维复合芯导 线主要通过合理 的配方与合 力系统正常运行的基础 保障 ， 具 有无法 替代 的作用 ， 输 电线 路施工 质量 适的树脂基体， 结合碳纤维丝共同制成， 通过无数次拉应力疲劳试验 在很大 程度 上决定 着 电网建 设 质量， 而 输 电线路的 材料 质量又决 定着 后， 其 强度仍与 初始 强度相 差无 几 ， 而 在 同样 的拉 应 力疲 劳试 验下， 普 输 电线 路施工 质量， 因此 ， 加 强输电线 路材料 的认知 非常有必要 ， 不仅 通导 线 的强度仅为初 始强度 的三分 之一左右。 由此可知 碳纤维 复合芯导 有 助于提高施 工企业 或施工人员的碳纤维复合芯导 线应 用水平 ， 还能进 线 具有极 强的耐疲 劳性能 。 步确保 电力系统的正常、 稳 定的运 行， 从而 促进我 国电力事业 的可持 四是碳纤 维复合芯导线具 有较 好的耐腐蚀 、 抗老 化性能 ， 这 能为输 续 发展。 电线路 的长 期 安全 运行提 供 良好的 保障 。 碳 纤维 复合芯 导线 在 自 然 环 境 下， 不需要进 行任何维 护， 其 耐腐蚀和 抗老 化性 能可达 到上百年甚至 参考 文献
ACCC(碳纤维复合芯铝绞线)导线的应用和金具的研制
试验方法：温度 35±2℃腐蚀气氛 5%Nale 溶液喷雾
方法：截取芯 10 根，每根长 250mm， 称重，36.8792g，按盐酸腐败蚀法要求程序 进行，整个周期共 360h。结束后，拍照称重， 重量为 36.8792g，无见腐蚀凝点，重量无变 化。
ACCC（碳纤维复合芯铝绞线）导线的应用和金具 的研制
严行健 范正满
（江苏省电机工程学会 江苏南京 210024）
THE APPLICATION OF ACCC(ALUMINUM
CONDUCTOR COMPOSITE
CORE/TRAPEZOIDE WIRE) AND THE STUDY
OF METAL MODEL
0 引言
随着我国国民经济不断增长，对电力需 求也不断攀升，要求输电线路的传输容量越 来越大。为了解决在提高同条电力线路输送 容量的同时又能利用己有铁塔，不增加线路 走廊用地，探索我国电网改造，提高原有线 路利用率的途径，构建安全、环保、高效节 能、节约型输电网络的最有效办法即采用碳 纤 维 复 合 铝 芯 绞 线 ， 美 国 名 ACCC ： （ Aluminum Conductor Composite Core/Trapezoide Wire，本文简称 ACCC 导
0.01522 0.05394
200C 交流 电阻
0.02155 0.00951
75℃
598 1251
200℃
1098 2067
拉断力
（KN）
72.45 182. 8
注：1、截流量环境温度为 20℃时测得导体 所在温度截流量。
检测的数据、试验结果和美国 CTC 公司 提供的参数基本一致，略有差异，完全可以 应用国内输变电工程。 1.2 主要试验
碳纤维复合芯导线应用
2014年，全球碳纤维区域理论产能到达118000吨，而且各大碳纤维制造商还陆续宣布了大幅扩产计划。
国际碳纤维应用市场需求量为53500吨，继续以6%～8%的年增速不断扩大，应用领域进一步拓展，其主要应用领域比例如下：航空航天29%、体育休闲14%、汽车13%、叶片11%、压力容器5%。
国际碳纤维产业及下游应用市场均呈现欣欣向荣的景象。
国内碳纤维应用水平差距近10年，国产高性能碳纤维及其复合材料在关键技术、装备及应用等方面取得了突破性进展。
我国T300级规模化碳纤维产品性能已经到达国际水平，并在航空航天领域得到了应用;低成本干喷湿纺T700级碳纤维已建成千吨级生产线，产品进入初步应用阶段;T800级碳纤维吨级线建成，并已实现批量生产。
但高模、高模高强碳纤维的工程化制备技术以及更高等级碳纤维的制备关键技术还有待攻关。
截至2014年底，我国大小碳纤维生产企业有近40家，理论产能19,600吨，实际产量3700吨，主要产品为12K及以下规格小丝束PAN基碳纤维。
2014年，国内碳纤维总需求量约1.23万吨，其中，60%应用于体育休闲领域，15%应用于建筑领域，8%应用于电力(电缆)领域，3%应用于航空航天。
但国内碳纤维应用水平与国外存在较大的差距，尤其国产碳纤维在以下领域的应用比例偏低。
由于低成本、稳定化、规模化生产技术的欠缺，绝大多数国内碳纤维产品的成本与市场售价倒挂，我国碳纤维企业面临着国内企业间竞争和国外企业恶意压价的内忧外患，生存状况不容乐观。
为改善我国碳纤维研发、生产与应用相互脱节，市场应用技术开发滞后，产业牵引力不足的不利局面，中国碳纤维及复合材料产业发展联盟以碳纤维在电力方面的应用为突破口，协调组织产业内企业和应用单位，联合推进碳纤维复合芯导线在新建线路中的应用，以期聚焦、突破产业关键和共性技术难题，提高产业创新能力和竞争能力，扩大我国碳纤维及复合材料产业在工业领域的应用。
碳纤维复合芯导线的应用优势碳纤维复合芯导线是一种采用环氧树脂浸润碳纤维、玻璃纤维后，固化形成碳纤维复合芯并在其外层绞合梯形铝线的架空裸导线。
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《碳纤维复合芯导线的应用研究》报告1 项目概述和技术原理1.1 项目背景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下，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，提高电网的输送能力。
1.2 国内外技术现状我国是个缺电的国家，输电线路已不堪承受传输容量快速扩容的需求，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路用导线，以取代传统的钢芯铝绞线。
目前世界上只有美国、日本、韩国开发出新型殷钢芯倍容量导线和新型合成导线，国内的产品研制和应用开始起步。
碳纤维合成芯导线在国外的应用不长，美国CTC公司生产的ACCC碳纤维合成导线于2004年8月开始试用和运行，国内运行经验还较少。
1.3 项目主要研究内容结合常州电网现状，分析一些老线路的公司技改、基建和业扩工程，选择在现有导线截面小且需增容的线路上试用新型碳纤维合成芯导线，在不改变现有路径、通道的情况下，既要大幅度提高线路输送容量，又要确保线路的安全运行。
同时进行相关经济比较，用较少的投资取得理想的效益。
从节能、降低成本、增加输送容量、提高电网安全运行等方面综合看，推广应用具有很大的经济和社会效益。
有助于构造安全、环保、高效节约型输电网络。
1.4 项目技术原理碳纤维复合芯导线(ACCC)，采用高性能碳纤维复合材料作为导线芯材，具有强度高、重量轻、膨胀系数小、耐腐蚀和耐高温等特点。
(1)强度高。
用碳纤维复合芯替代传统的钢芯，抗拉强度是一般钢丝的1.9倍，允许提高杆塔间的跨距，以降低工程成本。
(2)线膨胀系数小，弧垂小。
复合材料芯线膨胀系数仅为钢芯的1/8。
在相同的实验条件下，随着温度的上升，导线弧垂变化量仅为常规钢芯铝绞线的9.6%，高温下弧垂增量不到钢芯铝绞线的1/10，减少架空线交跨距离。
(3)重量轻。
复合材料芯比重为传统钢芯的1/4，ACCC导线单位长度重量约为常规钢芯铝绞线的60～80%，自重的减轻可使导线荷载减少约25%。
重量轻和低弧垂的特性可以降低杆塔高度，减轻铁塔结构强度要求，节省线路综合造价。
(4)导电率高，载流量大，运行温度高。
ACCC导线的合成碳纤维芯是非铁磁性材料，不存在磁损和涡流损耗。
与钢芯铝绞线相比，在相同外径时，复合芯铝绞线允许缠绕超过28%截面积的铝线。
ACCC导线外层采用导电率不小于63%IACS的铝线，铝导体为耐高温退火铝，200℃下能有效运行，常规钢芯铝绞线使用温度极限最大100℃。
由于铝截面增大和提高导线工作温度，导线的综合载流量理论上可提高至2倍。
图1.4.4 ACCC导线与钢芯铝绞线的断面比较图(5)耐腐蚀性能好。
ACCC导线的复合芯由玻璃纤维绝缘材料制成，具有较高的耐腐蚀性能，与铝线之间接触也不存在电腐蚀问题，可以解决长期运行中的腐蚀问题。
1.5 项目研究目标应用新型合成导线，能够利用现有杆塔等设施，成倍地大幅度提高传输容量，减少传输中电力的损耗，同时可以减少土地资源、有色金属资源等消耗。
为研究其特性，积累使用和运行经验，本项目开展碳纤维合成芯导线的应用和研究。
2 研究方法和技术方案2.1 项目研究方法对常州电网中部分输送能力不足、改造困难的线路，应用碳纤维复合芯导线。
选择在现有导线截面小且需增容的线路上试用碳纤维合成芯导线，在不改变现有路径、通道的情况下，既要大幅度提高线路输送容量，又要确保线路的安全运行。
同时进行相关经济比较，用较少的投资取得理想的效益。
项目的研究拟通过以下几个方面来开展：(1) 研究导线的机械力学特性，重新校核线路平断面，保证安全距离;(2) 研究导线的载流特性，确定线路的最大允许工作电流，核算线路在电网各种特殊运行方式下的过负荷能力;(3) 分析导线的弧垂与温度、应力、代表档距的对应变化关系;(4) 导线架线施工和安装的特殊工艺;(5) 研究各种特殊金具的配置;(6) 进行带负荷运行调试，分析线路运行特殊要求;(7) 进行相关经济比较。
2.2 项目应用实施方案根据电网规划及运行情况，选定现有导线截面小且需增容的线路之一“110kV常白线”上试用，在不改变现有路径通道、不对杆塔进行改造的情况下，更换为ACCC碳纤维复合芯导线。
常白线上现状接2个110kV变电所，分别是：110kV采菱变，2x50MVA主变;110kV工业园变，2x50MVA主变。
另原先还接有110kV湖塘变(2x40MVA)，因输送容量不足，现已临时断开。
图2.2 改造前110kV常白线接线图原LGJ-185导线只能满足带一个变电所2台主变的要求，遇故障或检修，带3台50MVA 主变，需输送787A，LGJ-185导线就已不能承担。
导线输送容量的限制给电网运行方式的灵活调整带来困难。
主线段线路已运行有20多年，通道复杂，线下房屋密集，原通道改造(换塔换大导线)很困难。
该现状很适合应用碳纤维复合芯导线。
原线路导线均为LGJ-185。
按最高允许温度+70℃、基准环境温度+25℃时，长期允许载流量510A，按照常州地区最高环境温度+40℃校正后为435A，允许输送容量为82900kW。
表2.2.1 现状线路输送容量表2.2.2 改造后拟达到输送容量增容改造实施：将常州变出线前段架空线的主线原LGJ-185导线更换为ACCC导线，长度1.8km。
2.3 项目实施成果1、完成110kV常白线更换ACCC导线的设计和安装;2、对所选的ACCC导线进行各项机械和电气性能试验;3、进行线路运行加负荷调试试验;4、开展ACCC导线耐高温、大载流量、低弧垂等方面性能的研究。
3 项目研究和实施过程3.1 线路前期设计阶段3.1.1 收集碳纤维复合芯导线的技术资料，研究其机械特性、电气特性。
部分规格的导线已由上海电缆研究所进行了试验，现有资料的部分参数参考美国CTC公司提供的数据。
本项目选定型号的ACCC/TW导线另外进行多项机械及电气性能试验。
3.1.2 结合原线路资料，重新测定线路平断面，掌握交叉跨越情况。
110kV常白线主线段从220kV常州变～常白线采菱支接塔，长度1.8公里，杆塔均为双回路(与110kV遥常线同杆架设)，10基杆塔，为钢管杆和铁塔混合线路。
全线平均档距210米，最大档距289米。
设计时，全线重新测量了平断面，详细掌握各类交叉跨越情况。
线路经过地区现为城区，下面房屋较多，交跨复杂，线路交叉跨越建筑物、电力线、通信线、城市道路等共42次。
3.1.3 确定导线的型式截面、安全系数及应力、弧垂计算。
根据原杆塔设计条件和线路交跨情况，初步确定导线的选型和截面匹配，确定合适的安全系数、最大使用张力。
拟选择Linnet431型(218mm2)截面的碳纤维复合芯导线，直径(18.29mm)和单位长度重量(653kg/km)均不大于原LGJ-185导线的直径(19.02mm)和单位长度重量(774kg/km)。
导线的安全系数取3.5，最大使用张力20.7kN，不超过现有杆塔使用条件(23.0kN)。
导地线安全系数、最大使用应力及平均使用应力见下表。
表3.1.3.1 导地线安全系数及设计张力新架导线的弧垂最高气温时不超过原导线弧垂，确保现有的各种交叉跨越设施均满足安全限距的要求。
这些条件保证主线段所有杆塔均不需进行改造，得以充分利用。
碳纤维复合芯导线的铝面积218平方米，大于原LGJ-185导线182.4平方米的铝面积，载流能力大大增加。
下表反映了本次选定的碳纤维复合芯导线与原导线参数的对比情况。
表3.1.3.2 碳纤维复合芯导线与原导线参数对比表根据导线的线膨胀系数与温度、应力的对应变化关系，分析导线机械特性，进行应力、弧垂计算，架线施工张力弧垂计算。
3.1.4 配合适的金具、附件本工程ACCC/TW导线所用耐张线夹，为专用配套的耐热型线夹，内层不锈钢，外层铝合金。
根据导线发热特性，选择专用的ACCC/TW导线配套耐热型耐张线夹。
配置合适的悬垂金具和耐热型预绞丝护线条，合理组合附件安装。
导线的耐张线夹、引流板为ACCC/TW导线配套的专用线夹，预绞丝护线条、T接线夹等有南京线路器材厂专门设计。
3.2 安装施工阶段3.2.1 施工技术准备本线路采用张力展放导线。
架线前检查各施工段的平断面图、明细表等,认真对施工场地进行调查、熟悉交叉跨越情况。
合理布置张力场和牵引场的位置。
对导、地线连接管及耐张管进行检验性压接试验。
架线作业指导书经审批，架线前进行技术交底。
进行牵、张场预选，本工程分为二牵，从110kV常白线G1电缆终端塔—G8支接塔为第一牵，从G8支接塔—G10支接塔的架空主线部分为第二牵。
表3.2.1 牵、张场预选表3.2.2 架线架线前调查清楚沿线的交叉跨越等障碍物，进行线路通道清理。
根据现场情况搭设跨越架,安装防磨滚筒。
选择和布置牵张场。
采用一台牵引机、一台张力机进行导线展放施工，一牵一展放方式。
为了避免ACCC导线与原线路旧导线之间的磨碰。
本工程利用原线路LGJ-185导线作为牵引绳张力展放ACCC导线。
下面是几张现场安装图片。
3.2.3 其他安装进行紧线和挂线施工，弧垂调整，导、地线液压，附件安装，导线跳线安装等。
于2006年11月完成110kV常白线增容改造ACCC导线的安装施工，并投入运行。
3.3 导线性能试验3.3.1 专项性能试验对本项目采用的Linnet431规格ACCC/TW导线专门委托上海电缆研究所开展了以下8项性能试验。
3.3.1.1 导线握力试验(常温)试验目的：测试ACCC/TW导线安装专用楔型线夹后的握着力。
试验结果：无中间接续的试样，握力试验结果为81.4kN;有中间接续的试样，握力试验结果为81.0kN。
证明ACCC/TW导线安装专用楔型线夹后的握力满足不小于90%计算拉断力(72.46kN)的要求。
3.3.1.2 导线高温(140～200℃)拉力试验试验目的：测试ACCC/TW导线在高温条件下的总拉力。
试验结果：ACCC/TW导线试样在140℃高温通电加热3小时后，直接做拉力试验，高温拉断力为74.6kN，与计算拉断力相比没有损失;160℃高温通电加热3小时后，高温拉断力下降为64.0kN，为计算拉断力(72.46kN)的88%;180℃高温通电加热3小时后，高温拉断力下降为56.8kN，为计算拉断力(72.46kN)的78%;在200℃高温通电加热3～8小时后，直接做拉力试验，高温拉断力下降为48～50kN，约为计算拉断力(72.46kN)的66%～69%。
这个结果说明，ACCC/TW在160℃高温以上，拉断力距不小于90%计算拉断力的要求有一定的损失，随着温度上升，损失逐步加大。
3.3.1.3 导线应力—应变试验试验目的：测定ACCC/TW导线的应力—应变特性。