導(dǎo)線的特性及應(yīng)用

1、1碳纖維導(dǎo)線的特性及應(yīng)用碳纖維導(dǎo)線的特性及應(yīng)用韓國聚1趙功展2齊文燦1、2(1.平頂山電力設(shè)計(jì)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(dǎo)線的特性及在老線路改造工程中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：碳纖維導(dǎo)線特性拐點(diǎn)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(jīng)濟(jì)的辦法之一是利用原有桿塔只更換導(dǎo)線。而利用原有桿塔的前提條件是，更換的導(dǎo)線荷載不能超過原有桿塔的設(shè)計(jì)條件。為此，新更換的導(dǎo)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(dǎo)線。這種新型導(dǎo)線一般具備這樣三個(gè)特點(diǎn)：一是弧垂隨溫度的變化??；二是質(zhì)量輕、外徑小；三是具有輸送大電流的能力。而碳纖維復(fù)合芯軟鋁絞線（以下簡稱碳纖

4、維導(dǎo)線）ACCCTW(AluminumConductCompositeCeTrapezoidalWire)是典型的品質(zhì)優(yōu)良的增容導(dǎo)線品種之一。1.1.碳纖維導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)碳纖維導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)碳纖維導(dǎo)線ACCCTW的結(jié)構(gòu)獨(dú)特，內(nèi)部是一根由碳纖維為中心層和玻璃纖維包覆制成的復(fù)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(fù)核芯承擔(dān)導(dǎo)線總的力學(xué)性能，具有強(qiáng)度高、密度小、膨脹系數(shù)小、耐腐蝕等特點(diǎn)。外層軟鋁具有導(dǎo)電率高、電阻小、自阻尼性能強(qiáng)的特點(diǎn)。

5、碳纖維復(fù)合芯與軟鋁線絞制而成的導(dǎo)線，便具有優(yōu)良的性能：導(dǎo)線重量輕，電阻小，表面光滑不易舞動，拉力質(zhì)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(dǎo)線使用。其結(jié)構(gòu)如圖11所示。外層軟鋁碳纖維復(fù)核芯圖11碳纖維導(dǎo)線結(jié)構(gòu)2.碳纖維導(dǎo)線的特性碳纖維導(dǎo)線的特性2.1.2.1.抗拉強(qiáng)度高抗拉強(qiáng)度高目前各設(shè)計(jì)院廣泛采用的鋼芯鋁絞線基本上仍為GB119783標(biāo)準(zhǔn)中的型式，該標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線中使用的鋼芯絞合后強(qiáng)度為1244Nmm2

6、，而碳纖維導(dǎo)線ACCCTW的復(fù)合芯抗拉強(qiáng)度最小3大2.451米；碳纖維導(dǎo)線JRLXT31040，弧垂增大1.955米，碳纖維導(dǎo)線弧垂變化量小于鋼芯鋁絞線。但是當(dāng)溫度由80℃升高到160℃，碳纖維導(dǎo)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(dǎo)線JRLXT21828、JRLXT31040、JRLXT41

7、352、JRLXT51771、JRLXT60071，在安全系數(shù)2.5、3.0，覆冰厚度10毫米、15毫米、20毫米等條件下應(yīng)力弧垂特性進(jìn)行了計(jì)算和分析，形成了上萬個(gè)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行了歸納總結(jié)，發(fā)現(xiàn)碳纖維導(dǎo)線在弧垂特性方面存在以下特點(diǎn)：1.外徑、截面基本相同、安全系數(shù)和氣象條件一樣的條件下，溫度80℃及以下時(shí)，碳纖維導(dǎo)線的弧垂隨溫度升高而產(chǎn)生的變化量小于鋼芯鋁絞線。產(chǎn)生這一結(jié)果的原因是，碳纖維導(dǎo)線設(shè)計(jì)水平張力比鋼芯鋁絞線大，而質(zhì)量又相對

8、輕，拉力質(zhì)量比大。由弧垂公式我們知道，對于同一檔距內(nèi)兩根導(dǎo)線弧垂之比=（m01、m02——導(dǎo)線質(zhì)量，f2f101Tm0102Tm02T01、T02導(dǎo)線水平拉力），由該公式不難理解這樣的結(jié)果。2.拐點(diǎn)前（80℃及以下）碳纖維導(dǎo)線弧垂隨溫度的變化比較大，拐點(diǎn)后（80℃以上）碳纖維導(dǎo)線弧垂隨溫度的變化比較小。產(chǎn)生這一結(jié)果的原因是，在拐點(diǎn)處碳纖維導(dǎo)線彈性系數(shù)增大，線膨脹系數(shù)減?。▽?shí)際上根據(jù)物體熱脹冷縮的性質(zhì)，導(dǎo)線弧垂不可能在拐點(diǎn)處發(fā)生突變，而是

9、一個(gè)漸變的過程，本文理論計(jì)算時(shí)不考慮漸變）。2.3.2.3.重量輕重量輕碳纖維復(fù)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(dǎo)線單位長度重量約為常規(guī)ACSR導(dǎo)線的80％左右。根據(jù)文獻(xiàn)[2]對照鋼芯鋁絞線標(biāo)準(zhǔn)GB117983，將兩種導(dǎo)線鋁截面基本相同的情況進(jìn)行比較，結(jié)果如表24。表24鋁截面基本相同時(shí)碳纖維導(dǎo)線與鋼芯鋁絞線重量比較表導(dǎo)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(dǎo)線外徑完全相同時(shí)，ACCC碳纖維導(dǎo)線并不一定比鋼芯鋁絞線輕，這是因?yàn)锳CCC碳纖維導(dǎo)線鋁和碳纖維復(fù)核芯截面比例變化引起的。兩種導(dǎo)線外徑完全相同的情況比較結(jié)果，如表25。表25鋁截面基本相同時(shí)碳纖維導(dǎo)線與鋼芯鋁絞線重量比較表導(dǎo)線型號導(dǎo)線外徑（mm）單位重量（kgkm）重量比%（ACCCACSR）LGJ15025601.0JRLXT1852817.1056393.68L