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）。ACCC导线重量约为常规ACSR导线重量的60-80%，这充分说明了重量轻的优点。计算表明，导线重量的减轻可使载荷减少约25%，因此承载能力增加约20%；导线重量减轻以及良好的低弛度特性可使铁塔高度降低，并使铁塔结构更趋紧凑，缩小基础跟开，缩短工期，降低综合成本。

耐腐蚀、使用寿命长

腐蚀是输电线路的一个很大的问题，大气中的有害物资会腐蚀铝线和钢芯，两种不同金属也会产生电腐蚀，腐蚀会降低导线强度，缩短导线寿命。而ACCC导线线芯是碳纤维棒，具有较高的耐腐蚀性，与绿线之间不存在电腐蚀性。可较好地解决常规导线运行的腐蚀性问题。

便于导线展放和施工

ACCC导线的放线完全可以按常规ACSR导线的方法进行，现有的杆、塔结构不必改造。所用卡线器与常规ACSR导线一样。

金具使用方便

耐张线夹比常规ACSR导线压接管略长；防震锤使用个数略有增加；其它悬垂线夹和护线条与常规ACSR导线一样。

3. 施工操作要点

工器具试验

根据不同工况下分别对蛇皮网套、碳纤维芯固定夹具、紧线预绞丝(单层)、紧线预绞丝(双层)连接导线进行拉力试验，试验按负荷的1.25倍控制。综合考虑碳纤维芯内缩、外层软铝导线损伤等因素，确定放线时使用配套专用蛇皮套连接，并安装芯棒固定夹具，为了不损伤外层软铝导线，紧线张力时使用紧线预绞丝，张力小(张力小于30 kN)时可使用单层临锚预绞丝。张力大时预绞丝设计双层(加一层护线条)防止导线外层因紧线张力过大损伤。导线耐张线夹压接采用反压后进行握着力试验，试验结果均符合设计要求。

牵张场布置：

放线段长度宜为6公里，放线段内放线滑车数量不应超过15个。牵、张机一般布置于线路中心线上，在耐张塔前后档布置牵张场时，牵张机原则上应置于放线段线路方向的延长线上;横线路偏移不大于5°；导线线盘与张力机的距离一般应大于7米，但不得小于5米，张力机到第一基杆塔的距离，应大于放线滑车高度的3倍，牵、张机进出线口出线夹角不宜超过15°。

接续管不得在张力机前进行压接，因接续管太长，不允许过滑车，应根据耐张段长和

线长合理布线，确定在适宜档接续。

放线滑车轮槽底部直径，应大于导线直径的25倍，轮槽深度大于导线直径的1.25倍，轮槽口宽度大于导线直径的2.4倍。放线张力正常，导线在放线滑车上的包络角大于25-50度时，应挂双滑车或使用一只槽底轮径大于30倍导线直径的滑车，防止导线在滑车上散股、损伤。

耐张塔挂双滑车应计算滑轮顶悬挂点的高度差或挂具长度差，以调整双滑车的包络角相同。导线牵引受力后，应确保转角塔双滑车受力包络角相同。

为防止横担受力过大而产生变形，可在滑车悬挂节点处和该节点上方塔身的相应节点间，加设一套钢丝绳套和链条葫芦组成的补强拉线，对导线横担进行补强。

展放牵引绳

与普通(常规)线路张力放线施工基本相同，牵引绳使用编织防扭钢丝绳，牵引绳展放尽量采用动力伞、气艇、直升机分级牵放等方式。

张力放线

牵引网套(蛇皮套)需采用加长型，网套的有效握着长度须大于2.5米，导线插入网套后，先固定好待连接的碳纤维导线头，将其铝层小心锯除约300mm，即需露出碳纤维芯约300mm，使用特制的卡具将碳纤维芯固定，并用胶带包缠夹具，再将专用的单头蛇皮套套进，防止碳纤维芯在牵引过程中相对收缩，发生跑线事故。

紧、挂线

收余线

导线展放完毕，进行牵引场导线锚线，若牵引场邻塔为直线塔，导线锚在牵引机前的锚线架上;若牵引场邻塔为耐张塔，应在走板刚过滑车后用锚线将导线锚在导线横担施工孔上。

牵引场完成锚线后在张力场利用张力机回牵收余线，若张力场邻塔为直线塔，收余线后在张力机前用锚线架锚线，若张力场邻塔为耐张塔，收余线后将导线在耐张塔上锚线后进行断线。

耐张塔高空临锚、断线

耐张塔高空临锚应两侧平衡进行，即两侧同时锚线、同时收紧，以避免横担承受过大的不平衡张力。

后紧头耐张塔挂线

在绝缘子串的近线端金具与导线适当位置上安装的预绞丝紧线器间布置滑车组，用滑车组、绞磨收紧碳纤维导线，然后将绝缘子串上的锚线装置(链条葫芦+预绞丝紧线器)与碳纤维导线锚固好，最后利用高空操作平台进行耐张线夹压接、挂线。

前紧头耐张塔紧、挂线

与普通(常规)线路张力放线施工基本相同，在绝缘子串的近线端金具与导线适当位置上安装的预绞丝紧线器间布置滑车组，用滑车组、绞磨收紧碳纤维导线，使其弧垂达到设计和规范要求，然后将绝缘子串上的锚线装置(链条葫芦+预绞丝紧线器)与碳纤维导线锚固好，利用锚线装置进行弧垂精调，紧线段内直线塔配合弧垂精调符合设计要求后画印，最后利用高空操作平台进行耐张线夹压接、挂线。

紧、挂线注意的问题

①锚线、紧挂线均应采用预绞丝紧线器，有效握着长度2.5米，紧线张力30kN时仅用单层，大于30kN时须采用双层预绞丝紧线器，导线上加装一层护条线，护线条长度3.0米。

②锚线长度应距导线开断处10-20米以外。紧线临锚要注意保护导线，导线落地时应铺设帆布，在紧线线器、钢丝绳等工器具与碳纤维导线可能接触的地方应用胶管包裹。

③为了防止导线在锚线器出口处因重力作用和断线冲击而造成断芯，在离预绞丝紧线器后1米左右处用白棕绳将导线吊在锚线的钢线上，断线前应用大绳控制好导线，勿使导线头自由下垂。挂线及调整弧垂时耐张线夹要做好保护措施，应用绳索临时绑扎固定耐张线夹，防止突然跌落，导致耐张线夹压接口处的导线复合芯折断。

④高空锚固断线后的导线，必须当天安装完，如遇特殊情况未能完成，应设置二道防护措施，防止跑线。

弧垂观测

导线展放完毕如立即进行弧垂观测，需考虑初伸长问题，通常采用降温补偿法(按设计取值)，如果放完导线24小时后进行驰度观测则不考虑初伸长。