導線的特性及應用

1、1碳纖維導線的特性及應用碳纖維導線的特性及應用韓國聚1趙功展2齊文燦1、2(1.平頂山電力設計院；2.平頂山供電公司；河南平頂山市，467001）摘要：主要論述了碳纖維導線的特性及在老線路改造工程中的應用。關鍵詞：碳纖維導線特性拐點ACCCTWACSRPropertiesApplicationsofAluminumConductCompositeCeHANGuojuetal(PingdingshanElectricPowerDesign

2、InstitutePingdingshan467001HenanProvinceChina)Abstract:ThispaperdiscussestheacteristicsofAluminumConductCompositeCethetransfmationoftheoldlineengineeringKeywds:AluminumConductCompositeCeFeaturesKneeACCCTWACSR0引言引言隨著我國電力需

3、求的不斷增長，許多電力線路面臨增容的壓力。線路增容最經濟的辦法之一是利用原有桿塔只更換導線。而利用原有桿塔的前提條件是，更換的導線荷載不能超過原有桿塔的設計條件。為此，新更換的導線一般不能采用普通的鋼芯鋁絞線ACSR(AluminumConductSteelReinfced)而是采用新型的增容導線。這種新型導線一般具備這樣三個特點：一是弧垂隨溫度的變化小；二是質量輕、外徑小；三是具有輸送大電流的能力。而碳纖維復合芯軟鋁絞線（以下簡稱碳纖

4、維導線）ACCCTW(AluminumConductCompositeCeTrapezoidalWire)是典型的品質優(yōu)良的增容導線品種之一。1.1.碳纖維導線的結構碳纖維導線的結構碳纖維導線ACCCTW的結構獨特，內部是一根由碳纖維為中心層和玻璃纖維包覆制成的復合芯，外層由一系列呈梯形截面的軟鋁線絞合而成。碳纖維復核芯承擔導線總的力學性能，具有強度高、密度小、膨脹系數小、耐腐蝕等特點。外層軟鋁具有導電率高、電阻小、自阻尼性能強的特點。

5、碳纖維復合芯與軟鋁線絞制而成的導線，便具有優(yōu)良的性能：導線重量輕，電阻小，表面光滑不易舞動，拉力質量比大，弧垂隨溫度的變化小等[1]。因此，可作為電力部門老舊線路改造、電力增容導線使用。其結構如圖11所示。外層軟鋁碳纖維復核芯圖11碳纖維導線結構2.碳纖維導線的特性碳纖維導線的特性2.1.2.1.抗拉強度高抗拉強度高目前各設計院廣泛采用的鋼芯鋁絞線基本上仍為GB119783標準中的型式，該標準導線中使用的鋼芯絞合后強度為1244Nmm2

6、，而碳纖維導線ACCCTW的復合芯抗拉強度最小3大2.451米；碳纖維導線JRLXT31040，弧垂增大1.955米，碳纖維導線弧垂變化量小于鋼芯鋁絞線。但是當溫度由80℃升高到160℃，碳纖維導線JRLXT31040，弧垂僅再增大0.337米。另外，我們通過對常用的鋼芯鋁絞線，如LGJ24030、LGJ30025、LGJ30040、LGJ40035、LGJ50045與碳纖維導線JRLXT21828、JRLXT31040、JRLXT41

7、352、JRLXT51771、JRLXT60071，在安全系數2.5、3.0，覆冰厚度10毫米、15毫米、20毫米等條件下應力弧垂特性進行了計算和分析，形成了上萬個數據，并對數據進行了歸納總結，發(fā)現碳纖維導線在弧垂特性方面存在以下特點：1.外徑、截面基本相同、安全系數和氣象條件一樣的條件下，溫度80℃及以下時，碳纖維導線的弧垂隨溫度升高而產生的變化量小于鋼芯鋁絞線。產生這一結果的原因是，碳纖維導線設計水平張力比鋼芯鋁絞線大，而質量又相對

8、輕，拉力質量比大。由弧垂公式我們知道，對于同一檔距內兩根導線弧垂之比=（m01、m02——導線質量，f2f101Tm0102Tm02T01、T02導線水平拉力），由該公式不難理解這樣的結果。2.拐點前（80℃及以下）碳纖維導線弧垂隨溫度的變化比較大，拐點后（80℃以上）碳纖維導線弧垂隨溫度的變化比較小。產生這一結果的原因是，在拐點處碳纖維導線彈性系數增大，線膨脹系數減?。▽嶋H上根據物體熱脹冷縮的性質，導線弧垂不可能在拐點處發(fā)生突變，而是

9、一個漸變的過程，本文理論計算時不考慮漸變）。2.3.2.3.重量輕重量輕碳纖維復合芯材料的密度?。?.9gcm3），約為普通鋼芯密度（7.8gcm3）的14。在鋁截面基本相同的情況下碳纖維導線單位長度重量約為常規(guī)ACSR導線的80％左右。根據文獻[2]對照鋼芯鋁絞線標準GB117983，將兩種導線鋁截面基本相同的情況進行比較，結果如表24。表24鋁截面基本相同時碳纖維導線與鋼芯鋁絞線重量比較表導線型號鋁截面（mm2）總截面（mm2）單位

10、重量（kgkm）重量比%（ACCCACSR）LGJ15025148.86173.11601.0JRLXT15028150.00178.00466.077.54LGJ18525187.04211.29706.1JRLXT18528185.00213.00563.079.73LGJ24030244.29275.96922.2JRLXT24028240.00268.00700.075.92LGJ80055814.3870.602690.0JR

11、LXT80060796.40856.702310.085.87但是兩種導線外徑完全相同時，ACCC碳纖維導線并不一定比鋼芯鋁絞線輕，這是因為ACCC碳纖維導線鋁和碳纖維復核芯截面比例變化引起的。兩種導線外徑完全相同的情況比較結果，如表25。表25鋁截面基本相同時碳纖維導線與鋼芯鋁絞線重量比較表導線型號導線外徑（mm）單位重量（kgkm）重量比%（ACCCACSR）LGJ15025601.0JRLXT1852817.1056393.68L