ｌｌｊ｛Ｉ８ｌ；ｌｌＩｉｌ；圃２。ｏ。１．。４ 。Ｎ。Ｏ ．ｅ ４ 。。 。．。 ． 。 。 。 。 。。 工程技术 碳纤维复合导线在架空线路工程中的研究和应用① 李侠 （浙江省宏远电力设计院有限公司浙江临海３１ ７０００） 摘 要：碳纤维复合导线是一种新型架空线路导线，它具有强度高 导电率高．裁流量大、弛度小、重量轻等优点。该文结合实际工程，通过对碳 纤维复合导线和普通钢芯铝绞线的技术性能比较研究，论述碳纤维复合导线在旧输电线路增容改遣中的优势。 关键词：复合导线 强度性能 中图分类号：Ｔ４０６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—０９８Ｘ（２０１４）０２（ａ）一０１２４一Ｏ１ 随着我国经济的快速发展，电力需求 时，碳纤维复合导线的弧垂随温度升高而 ２．２效益分析 不断增长，电力负荷不断增加，提高单位线 产生的变化量小于钢芯铝绞线。（２）拐点前 路走廊宽度下的输电能力、减少重复建设电 （８０ ｏＣ及以下）碳纤维复合导线弧垂随温度 力走廊引起的土地浪费，是电网企业实现资 的变化比较大，拐点后（８０℃以上）碳纤维 源节约的重要举措。由于电网建设周期中的 复合导线弧垂随温度的变化比较小。 各种因素存在，许多中心地段的老杆塔、小 １．２．３允许工作温度高、载流量大 截面导线担负着繁重的经济建设任务。对这 电力线路上碳纤维复合导线设计运 些中心地段的老杆塔的改造，以往无非是 行温度１６０℃，钢芯铝绞线设计运行温度 利用原电力走廊对杆塔及导线统一更换，不 ８０℃。在相同的载流量时，碳纤维复合导 可避免的会导致浪费杆塔及由于施工周期 线ＡｃＣＣ／Ｔｗ比钢芯铝绞线ＡＣＳＲ温度 长引起该段供电能力和可靠性下降等现象。 低、弧垂小，因此可以承载更大的电流；在 为实现电力与经济社会协调发展，以新技术 相同的运行温度时，其载流量比ＡＣＳＲ大。 新设备的推广应用服务坚强电网建设，国网 台州供电公司在２０１２年建成投运的１１０ ｋＶ ２碳纤维复合导线工程应用实例 桔永ｌ８４７线“Ｔ”接入委羽变输电线路工程 ２．１工程应用概况 中首次采用ＡＣＣＣ碳纤维复合导线，利用已 根据电网规划要求，需要将ｌｌ０ ｋＶ桔 有铁塔，不增加线路走廊用地，解决提高同 永１８４７线Ｔ接入新建的１１０ ｋＶ委羽变。 条电力线路输送容量这一难题。 根据计算，１１ ０ ｋＶ桔永线需采用ＬＧ Ｊ一 ３００／２５钢芯铝绞线才能满足系统输送容 １碳纤维复合导线的结构及技术特点 量要求。然而由于ｌ１０ ｋＶ桔永线桔乡变构 １．１碳纤维复合导线的结构 架～电３号塔线路架设于导线使用条件是 碳纤维复合芯导线的芯线由碳纤维和 ＬＧＪ一２４０／３０的角钢塔，故若架设ＬＧ Ｊ一 玻璃纤维构成，芯线内部和外部分别由碳 ３００／２５导线则需对该段线路进行改造。改 纤维丝、玻璃纤维与热固型改性环氧树脂 造需拆除该３基铁塔，并新立３基满足ＬＧＪ一 粘合而成。外层的铝线为梯形截面（也可以 ３００／２５导线架设的铁塔。ＬＧＪ－３００／２５导 为ｚ型截面），由高纯度软铝线组成。 线经济输送容量为５７ ＭＶＡ（经济电流密 １．２碳纤维复合导线的技术特点 度取Ｊ：０．９ Ａ／ｍｍ ），极限输送容量为 本工程以ＪＲＬＸ／Ｔ一２ｌ ８／２８碳纤维导 ｌ０２ ＭＶＡ（周围空气温度＋４０￣Ｃ，导线工作 线为对象，通过同ＬＧＪ－３００／２５钢芯铝绞 温度＋７０℃）。 线及其他常用钢芯铝绞线的性能对比，研 根据公式：Ｓ ＝√３ １１０ ｌ Ｓ 究碳纤维复合导线的技术特点。 Ｓ极限＝ ３ １ ｌＯ ｌ极限 １．２．１抗拉强度高 ＪＲＬＸ／Ｔ－２１ ８／２ ８碳纤维复合导线 ＧＢ１１ ９ ７～８３标准中的钢芯铝绞线的 截面积Ｓ＝２４６．３ ｉＴＩｍ ，经济电流密度取 钢芯绞合后强度为ｌ ２４４ Ｎ／ｍｍ ，而碳纤 Ｊ＝０．９ Ａ／ｍｍ ，１４０℃载流量Ｉ＝８６２ Ａ， 维复合导线ＡＣＣＣ／Ｔｗ的复合芯抗拉强度 由上述公式计算得其经济输送容量为 最小值可以达到２１ ５０ Ｎ／ｍｍ ，为前者的 ４２．２ ＭＶＡ，极限输送容量为１６４．２４ ＭＶＡ １．７３倍。例如，直径９．５３ ｍｍ的复合芯抗拉 （周围温度＋４０℃，导线设计运行温度 强度达到２４ｌ４ Ｎ／ｍｍ ，是钢芯铝绞线中 １４０℃），是传统的ＬＧＪ－３００／２５导线输送 钢芯强度的１．９４倍。 容量的１．６９倍左右，满足工程导线输送容量 １．２．２拐点以后弧垂随温度的变化量 要求。 小 ＪＲＬＸ／Ｔ一２１ ８／２ ８碳纤维复合导 发现碳纤维复合导线在弧垂特性方面 线安全系数取２．５，最大使用张力为 存在以下特点： ２７５３５．２ Ｎ，年平均运行张力１７２０８．６ Ｎ。 （１）外径、截面基本相同、安全系数和 电气运算满足当前线路需要，结构运算满 气象条件一样的条件下，温度８０℃及以下 足原线路杆塔需要。 ①作者简介：李侠（１９７７一），男，硕士，工程师，从事输电线路设计。 ｌ ２４ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ｅｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ １ ｌ０ ｋＶ桔永线若采用ＬＧＪ～３Ｏ０／２５钢 芯铝绞线，需对桔乡变构架～电３号塔段线 路进行改造。按改造２基转角塔和ｌ基直线 塔的费用比较，改造费用共需９６．１７万元。 通过采用ＪＲＬＸ／Ｔ一２ｌ ８／２８碳纤维复 合导线架设，合计投入５４．８８万，节约投资 ４１．２９万，产出投入比１．７５：ｌ，经济效益显 著。 ２．３工程应用中发现的问题 碳纤维复合导线由轻型的碳纤维复合 芯和梯型铝合金绞线组成，由于两者线膨 胀系数相差较大，在安装时施工不注意，碳 纤维复合导线碳芯与铝层之间会产生滑移 及派生的“抛股”、“裂芯”等问题。 碳纤维复合导线结构特殊、表面光滑、 碳芯抗弯曲性能差，所使用工器具要求与 常规导线有很大差别，碳纤维复合导线的 架线对导线配盘和牵张场的选择也有比较 特殊的要求。放线工艺和以往钢芯铝绞线 不一样，工器具要求也不一样，工艺要求复 杂，导线厂家没有成熟的施工方法，给施工 造成一定的困难。 这些不足有待于在施工时认真探索施 工技巧，改良施工方案，对导线特性做进一 步的了解。 ３结语 虽然碳纤维复合导线的碳纤维复合芯 依赖进口、价格比较高，导线金具费用也较 高，作为抢修备件费用较大。但由于其强度 高、导电率高、载流量大、线膨胀系数小、弛 度小、重量轻、耐腐蚀、使用寿命长、降低 线路成本及节能等优点，在老线路改造工 程及电力增容中的应用前景还是值得推广 的。 参考文献 ［１】忽翔．碳纤维导线在架空输电线路上的 应用［Ｊ］．安徽电力，２０１０，２７（１）：５１—５３． ［２】鞠彦忠，李秋晨，孟亚男．碳纤维复合芯 导线与传统导线的比较研究［Ｊ］．华东电 力，２０１ｌ，３９（７）：１１９ｌ一１１９４．
