碳纤维复合芯软铝导线在输电线路上的应用

输电线路新型节能导线的应用探讨摘要：城镇化进程的加快，促进各行业用电需求的不断增多。

作为输电线路的重要组成部分，导线的设计与应用需要从多方面进行综合考量。

在进行电网工程的建设过程中，导线造价占到投资总额的30%左右，并且导线的金属强度、物理性能、选型等方面，都会对输电线路运行质量造成影响。

本文就输电线路新型节能导线的应用展开探讨。

关键词：输电线路；新型节能导线；技术性能；实际工程引言在输电线路中，导线是保证输电线路功率稳定的重要载体，为了保证输电线路中能够有效实现资源节约对输电线路新型节能导线的推广应用分析势在必行。

1新型节能导线的种类分析1.1铝金芯高导电率铝绞线铝合金芯铝绞线采用53%IACS高强度铝合金芯替代普通钢芯铝绞线中的钢芯和部分铝线，导线外部铝线则采用61.5~62.5%IACS高导电率铝线。

在总截面相等的应用条件下，由于基本无导电能力的9%IACS钢芯被铝合金芯替代，且外层采用高导电率铝线，所以铝合金芯高导电率铝绞线的直流电阻不仅比普通钢芯铝绞线更小，而且比普通的铝合芯铝绞线都更小，最大限度的提高了导电能力，但其价格比普通铝合金芯铝绞线更贵。

1.2高导电率钢芯铝绞线铝绞线的导线率和材料的状态、纯度有着密切的关系。

大量试验表明，纯铝的极限导电率可以达到65%左右。

但是，目前高纯铝锭仍然不能满足现阶段铝导线加工需求。

此外，在价格、生产成本方面，也是普通铝锭的 1.5倍左右。

同时，铝导线在表面硬度、强度方面，也存在着一定的问题与缺陷，特别是软铝导线缺陷尤为明显。

对于新型节能钢芯铝绞线而言，主要是在常规绞线的基础上进行了晶粒细化以及冷拉拔处理，并且对敏感元素以及缺陷进行了严格的控制。

这样一来，铝导线的导电率可以达到63%左右。

高导电率钢芯铝绞线能够有效降低输电线路的电阻损耗，进而提升输电过程的节能效果。

另外，在机械性能与结构、经济性方面，也有了较大的改善。

1.3铝包钢芯高导电率铝绞线铝包钢芯高导电率铝绞线采用20%IACS铝包钢线替代普通钢芯铝绞线中的钢芯，导线外部铝线则采用61.5~63%I-ACS高导电率铝线代替。

碳纤维复合芯软铝导线技术在电力线路上应用的几点体会摘要：碳纤维复合芯软铝导线是一种节能型增容导线,其加强芯由特高强度碳纤维合成的芯棒替代传统的钢芯和钢绞线,外层铝采用拱形软铝绞合而成,与传统增容导线相比有较多优势,具有广泛的应用前景。

本文通过对碳纤维复合芯软铝导线的种类、特点及实际应用情况的分析，对其在电力线路上的应用提出了自己的看法。

关键词：碳纤维复合芯；软铝导线；应用；体会中图分类号：f406文献标识码： a 文章编号：前言节能型复合导线是一种架空输电线路增容的特种导线,它是对在相同导体截面的情况下,相对于传统钢芯铝绞线(aluminumcon-ductorsteelreinforced,acsr)能输送更多电能理想的一种新型导线的总称,是输电行业一项颠覆性技术。

一、增容导线的种类在电力工业发展史上,作为输电线路输送电能的主要载体,传统钢芯铝绞线占据统治地位的历史已有一个多世纪。

随着对电力需求的增长和材料科学技术的不断进步,各种增容导线应运而生。

目前增容导线包括耐热铝合金导线(tacsr)、殷钢芯耐热铝合金绞线(ztacir)、间隙型钢芯耐热铝合金(gtacsr)、铝基陶瓷纤维铝绞线(accr)、碳纤维芯复合材料合成芯软铝导线(jrlx/t)等种类。

碳纤维复合芯软铝导线是一种节能型增容导线,其加强芯由特高强度碳纤维合成的芯棒替代传统的钢芯和钢绞线,外层铝采用拱形软铝绞合而成。

在美国名命名为accc(aluminumconductorcompositecore),依据国家行业标准命名为jrlx/t(j-为绞线、rl-为软铝,x-为型线,t-为碳碳材料)。

二、碳纤维复合芯软铝导线的特点及其优点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。

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。

碳纤维复合芯导线在输电线路重冰区域上的应用摘要：介绍了碳纤维复合芯导线发展状况、趋势和特点，重点阐述了碳纤维复合芯导线的优点，以及国内碳纤维复合芯导线应用情况。

关键词：电力碳纤维导线架空输电线路应用0 引言2008年初，我国南方雪灾给国计民生带来重大灾难和经济损失，有些地方由于输电线路覆冰，铁塔扭曲变形甚至倒塌伤人。

2009年，山西电网所辖曲朔ⅱ线由于覆冰，地线断线，造成重大经济损失。

有鉴于此，电网输电线路需要一种重量轻、强度高、弛度低、耐腐蚀、低线损的新型架空导线，碳纤维复合芯导线是最好的选择。

名词解释：accc—碳纤维复合芯导线acsr—钢芯铝绞线1 碳纤维复合芯导线简介中国土地资源有限，输电走廊的选择受到制约，提高单位走廊传输功率的需求日益迫切，对于输电能力取决于导线热稳定性的架空输电线路，更换高性能导线能够显著提高线路输送能力。

近年来，随着大风、覆冰等恶劣气候的增多和加剧，导线风偏、舞动引发的线路故障频繁发生，严重影响电网安全稳定运行，更换低弧垂、高强度导线可有效抑制相地、相间放电及导线损伤。

碳纤维复合芯导线因具有重量轻、高强度、高弹性模量、低线膨胀系数、耐高温、耐疲劳、耐腐蚀等技术优势，既能够用于提高输送能力，又可有效提高线路安全运行水平，将成为最具发展潜力的新型导线品种。

目前，已有国内厂商可以生产这种导线。

■2 碳纤维复合芯导线的特点2.1 运行温度高。

碳纤维复合芯耐热导线可使迁移点温度提升，如accc/lh-300/50导线的迁移点温度在100～110℃范围内，长时间正常运行温度可达160℃，短时间正常运行温度可达200℃，能轻松满足增容后的弧垂等要求。

2.2 强度高。

一般钢丝的抗拉强度为1240mpa，高强钢丝为1410mpa，而碳纤维复合芯导线芯棒，其抗拉强度可达到2600mpa，分别为前两者的2.1倍和1.85倍。

2.3 重量轻。

碳纤维复合芯材料的比重约为钢的1/5。

在相同的外径下，碳纤维复合芯导线的重量比常规钢芯铝绞线acsr轻20-40％。

ACCC碳纤维复合芯导线技术在县级电网的应用前景分析摘要：碳纤维复合芯导线（ACCC）是一种新型架空输电线路用导线，重量轻、耐拉伸、热稳定性好、弛度小、单位面积通流能力强和抗腐蚀是其突出特点。

特别适合于公司驻地滨海、矿山地区腐蚀强度大、污秽强度高、导线易舞动的使用环境。

满足建设资源节约型、环境友好型电网的要求，在县级电网中输电线路中具有良好的应用前景。

关键词：碳纤维复合芯导线分析应用前景利用架空导线输送电能是电力输送的主要手段。

伴随着社会经济的高速发展，土地资源日趋紧张，架空输电线路新通道的审批和新建成为电网建设的突出难题。

部分地区由于经济高速发展，用电负荷呈几何级数增长，原有输电线路输送能力已不能满足负荷的快速增长，更换导线、加粗导线、新出专线势在必行。

拆除旧有线路、改造杆塔再架设新导线的传统方法成本高，工期长，一旦线路架设不及时，原有线路通道将被政府规划部门收回，新架线路将无法使用原有线路通道，给电网规划和建设带来极大困难，一定程度的提高了工程造价并延长了建设周期；线路架设过程中的长时间停电，也极大影响了电网的供电可靠性和设备可用系数。

为解决上述矛盾，寻找一种既能利用原有线路通道又能最大程度减少杆塔改造，同时还能大幅提高线路输送能力的工程施工方法成为唯一出路，工程人员将着力点放在了架空输电导线的革新上，寻找一种新型的架空输电导线材料成为关键。

1 碳纤维复合芯导线介绍自从输电线路投运以来，输电架空导线的主要类型就是钢芯铝绞线（ACSR）。

伴随着新材料技术的发展，20世纪末外国材料公司对有机复合材料代替金属材料制作导线芯材进行了研发和实验，经过探索和攻关，开发出了新型复合材料合成芯导线。

复合材料合成芯导线使用碳纤维等新型复合材料代替传统的导线中的钢芯，形成一种全新的架空输电线路导线，该技术的研发成功是架空输电线路一个里程碑式的标志。

目前，应用较多并取得一定成果的新型复合材料合成芯导线中，以美国CTC公司生产的碳纤维复合芯导线（ACCC）最为典型，已投入商业运行并取得了一系列的成功案例。

碳纤维复合芯导线作业指导书碳纤维复合芯导线 JLRX/T(ACCC/TW)施工作业指导书编制单位：编制时间：册目录碳纤维复合芯导线 JLRX/T(ACCC/TW)施工作业指导书 (5)1、适用范围 (5)2、手册引用文件 (5)3、总则 (5)4、张力放线前的准备工作 (6)5、张力放线 (7)5.1张力场选择原则 (4)5.2张力放线操作 (5)5.3 张力牵引前导线端头的处理方法 (5)册6、金具的安装 (6)7、紧线 (12)8、平衡挂线的锚线、紧线的操作方法 (13)8.5 注意事项 (14)9 、附件安装 (14)10、验收 (15)11、补修措施： (15)12、工装器具 (16)13、运行维护 (16)14、高空作业安全规程 (17)册碳纤维复合芯导线J LRX/T(ACCC/TW)施工作业指导书1、适用范围本手册规定了架空输电线路架线工程施工中，JLRX/T(ACCC/TW)碳纤维复合芯软铝绞线（以下简称J LRX/T(ACCC/TW)导线）的施工工艺及验收方法。

本手册适用于架空输电线路J LRX/T(ACCC/TW)导线架线工程及验收工作。

2、手册引用文件下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本手册的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本手册达成协议的各方面向社会是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本手册。

GB 50061 66KV 及以下架空电力线路施工及验收规范GB 50233 110~500KV 架空电力线路设计规范DL/T 741 架空送电线路运行规程DL/T 5092 110~500KV 架空送电线路设计技术规程DL 5009.2 电力建设安全工作规程第2部分：架空电力线路超高压架空输电线路张力架线施工工艺导则（试行）SDJJS23、总则3.1 JLRX/T(ACCC/TW)导线张力架线的基本特征3.1.1 JLRX/T(ACCC/TW)导线展放方式全过程应处于架空状态。

新型碳纤维复合芯导线在输电线路中的应用分析发布时间：2022-11-29T05:42:39.272Z 来源：《科技新时代》2022年第15期8月作者：李雄[导读] 新型碳纤维复合芯导线具有良好的力学性能和电气特性,李雄中国电建集团青海省电力设计院有限公司青海省西宁市 810008摘要:新型碳纤维复合芯导线具有良好的力学性能和电气特性,与等径钢芯铝绞线相比,其主要有芯线强度高?导电率高?载流量大?质量轻?耐腐蚀?弧垂小等优点;与普通碳纤维导线相比,新型碳纤维复合芯导线采用铝包覆技术,在配套金具?导线压接和施工工艺等方面都有较大改进?本文主要就新型碳纤维复合芯导线在输电线路中的应用展开分析,同时使换线工程导线施工的安全?质量得到可靠保证?关键词:新型碳纤维复合芯导线;铝包覆技术;新建线路;经济性 1国内外碳纤维复合芯导线的发展现状1.1国外发展现状目前,国际上美国和日本的碳纤维复合芯技术比较成熟?20世纪90年代,日本研发出新型的碳纤维芯导线,并成功在线路上试用?2003年,美国CTC公司研发出碳纤维复合芯导线,2004年首次投入商业运营?目前,日本和美国对碳纤维复合芯导线的研究比较成熟,拥有顶尖的技术?但由于美国和日本实行技术垄断,导致向第三国家输出的电缆导线产品的价格十分昂贵?1.2国内发展现状远东控股集团有限公司在2005年与美国CTC公司签署了关于碳纤维复合芯导线研发的战略合作协议,首次将碳纤维复合芯技术引进国内,为国内电线电缆行业的发展做出了巨大的贡献?2009年,河北硅谷与华北电力科学研究院共同研究出碳纤维复合芯导线,并首次在国内500kV电压等级电路中挂网试运行;辽宁电力公司于哈尔滨玻璃钢研究院共同合作研发的碳纤维复合芯成功应用在66kV文桃线上? 随着电缆行业的不断发展,越来越多的企业对碳纤维复合芯导线进行研究,并对技术不断地改进,取得了较为理想的成果?因此,碳纤维复合芯导线应用在输电线路的改造工程?输电线路的新建工程等?2新型碳纤维复合芯导线的优点新型碳纤维复合芯导线采用铝包覆技术,即通过在碳纤维复合芯外包覆管壁不小于2.5mm的无缝铝管,将碳纤维的轴向压力转化为预张力,从而大大提高了芯棒的耐弯曲轴向抗压能力?新型碳纤维导线主要有以下优点:①采用铝包覆技术降低了线损;②采用新型液压式金具降低了附件费用;③采用新型压接技术降低了施工难度和费用;④优良的防腐性能延长了导线使用寿命,降低了维护费用?由于新型碳纤维复合芯导线具有上述优点,且经过改进,既保留了普通碳纤维导线的诸多优点,也克服了普通碳纤维导线的不足,施工?压接等工艺也非常接近于普通钢芯铝绞线,并且通过了金具压接?拉力?过滑车等相关试验,具有广阔的应用前景? 3碳纤维复合芯导线寿命评估及影响因素分析3.1输电线微风振动与疲劳寿命导线长期受到风?雨?冰?雷等自然条件的影响,输电线路运行中会出现各种有与导线故障有关而引起的事故?尤其是由微风振动引发的输电线路事故?微风振动会导致导线内部股线之间?导线与线夹之间的交变应力和滑移,进而产生磨损引发疲劳裂纹的发生,导致导线受损,疲劳破坏甚至散股?断股,这将直接降低架空导线的使用寿命?3.2导线微风振动微风振动的主要破坏形式是导线的疲劳断股和磨损,微风振动使输电线产生疲劳断股长从内层开始?输电线微风振动的形成原理为卡门涡街现象,即流体在流经圆柱体时,在其后方形成最稳定的卡门涡街,如图所示?在导线周围形成与风速流垂直的压力差,进而受到垂直于风速的周期激励力,当激励频率接近导线固有频率时,就会引起导线的周期性振动? 4220kV新建线路工程的技术经济分析220kV潍苓线工程概况:电压等级220kV,双回线路,经济输送容量550MW,线路长度20.6km;全线地形100%为平地,线路所在区域海拔高度为1000m以下,气象条件取典型区域气象条件中“最大风速27m/s(基础高度10m),覆冰厚度10mm”的组合条件?铁塔采用国家电网公司杆塔通用设计2E模块?220kV潍苓线基本导线型式为2×JL/G1A-400/35普通钢芯铝绞线?按照等载流量的原则,选择210~300mm2铝截面的3种新型碳纤维复合芯导线(2×JLRX1/F2A-210/40?2×JLRX1/F2A-240/40?2×JLRX1/F2A-300/40)进行初期投资及年费用比较;按照等铝截面的原则,选择400mm2铝截面的1种新型碳纤维复合芯导线(2×JLRX1/F2A-400/50)进行初期投资及年费用比较;按照等外径的原则,选择450mm2铝截面的1种新型碳纤维复合芯导线(2×JL?RX1/F2A-450/50)进行初期投资及年费用比较?表1所示为不同导线方案经济性比较结果? 表1采用新型碳纤维复合芯导线与钢芯铝绞线的 220 kV新建线由表2可知:新型碳纤维复合芯导线JLRX1/F2A-400/50和JLRX1/F2A-450/50方案的初期投资虽然比普通钢芯铝绞线JL/G1A-400/35方案的初期投资高4.6%和10.2%,但年费用分别比普通钢芯铝绞线方案低0.3%和1.2%?对于220kV新建双回线路,推荐采用JLRX1/F2A-400/50? JLRX1/F2A-450/50导线?5110kV新建线路工程的技术经济分析110kV淄北线工程概况:电压等级110kV,双回线路,经济输送容量100MW,线路长度11.2km;全线地形100%为平地,线路所在区域海拔高度为1000m以下,气象条件取典型区域气象条件中“最大风速27m/s(基础高度10m),覆冰厚度10mm”的组合条件?铁塔采用国家电网公司杆塔通用设计1E模块?110kV淄北线基本导线型式为1×JL/G1A-300/40普通钢芯铝绞线?按照等载流量的原则,选择185~300mm2铝截面的3种新型碳纤维复合芯导线(1×JLRX1/F2A-185/35?1×JLRX1/F2A-210/40?1×JLRX1/F2A-240/40)进行初期投资及年费用比较;按照等铝截面的原则,选择300mm2铝截面的1种新型碳纤维复合芯导线(1×JLRX1/F2A-300/40)进行初期投资及年费用比较;按照等外径的原则,选择360mm2铝截面的1种新型碳纤维复合芯导线(1×JL?RX1/F2A-360/40)进行初期投资及年费用比较?表2所示为不同导线方案经济性比较结果?表2采用新型碳纤维复合芯导线与钢芯铝绞线的 110 kV新建线由表3可知:新型碳纤维复合芯导线JLRX1/F2A-300/40和JLRX1/F2A-360/40方案的初期投资虽然比普通钢芯铝绞线JL/G1A-300/40方案的初期投资高3.9%和6.8%,但年费用分别比普通钢芯铝绞线方案低1.3%和3.4%?对于110kV新建双回线路,推荐采用JLRX1/F2A-300/40? JLRX1/F2A-360/40导线?6结语综上所述,新型碳纤维复合芯导线在旧线路改造工程的应用中可实现“全截面”覆盖,具有明显的经济效益和社会效益?对于220kV新建双回线路,推荐采用JLRX1/F2A-400/50?JLRX1/F2A-450/50导线;对于110kV新建双回线路,推荐采用JLRX1/F2A-300/40?JLRX1/F2A-360/40导线?参考文献[1]袁贝尔,应展烽,齐保军,等.高压碳纤维复合芯导线输电线路热过载运行的风险评估方法[J].电力系统自动化,2018,42(1):111-117.[2]张方正.铝包覆碳纤维复合芯导线研究现状与应用[J].山东电力技术,2017,44(11):58-64.[3]袁贝尔,应展烽,齐保军,等.高压碳纤维复合芯导线输电线路热过载运行的风险评估方法[J].电力系统自动化,2018,42(1):111-117.。

碳纤维导线在输电线路导线增容和防冰中的应用毛磊;刘园【摘要】以碳纤维导线JRLX/T-310/40和普通钢芯铝绞线 LGJ-300/40为例，比对分析碳纤维导线和普通钢芯铝绞线的载流量、弧垂和融冰特性。

结果表明：在覆冰条件下，相同环境参数时的碳纤维导线和普通钢芯铝绞线的融冰特性差异可以忽略不计；当导线覆冰厚度为30 mm 时，碳纤维导线的弧垂比普通钢芯铝绞线低1.4 m；在相同温度变化范围内，碳纤维导线的弧垂变化量小于普通钢芯铝绞线；当温度由80℃升至160℃时，普通钢芯铝绞线弧垂有较大的增加，而碳纤维导线的弧垂仅再增大0.161 m。

这些特性表明在重覆冰条件下碳纤维导线的对地安全性要比普通钢芯铝绞线高，其在重覆冰区推广应用的优越性明显；碳纤维导线很适合在需要对线路进行增容的情况下使用。

%This paper compares carbon fiber conductor JRLX/T-3 1 0/40 with steel-corn aluminum stranded conductor LGL-300/40 in terms of ampacity,sag and deicing characteristics.It is shown that in icing condition the deicing characteristic dif-ferent between the two conductors can be negligible in the same environmental parameters.When the ice thickness is 30 mm, sag of carbon fiber conductor is 1.4 meters lower than that of the steel-corn aluminum stranded conductor;in the same range of temperature deviation,the sag variation of carbon fiber conductor is smaller than that of the steel-corn aluminum stranded conductor.When the temperature raises from 80 ℃ to 160 ℃,the sag of the steel-corn aluminum stranded conductor increa-ses significantly while the sag of carbon fiber conductor only increases by 0.1 6 1 m.All the characteristics above show that in case of heavy icing carbon fiberconductor is of higher safety to ground than the steel-corn aluminum stranded conductor and is of application priority in heavy icing areas.The carbon fiber conductor can be used for line capacity augmentation.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P71-75)【关键词】碳纤维导线;载流量;弧垂;导线增容;融冰特性;防冰【作者】毛磊;刘园【作者单位】广州供电局有限公司，广东广州510620;中国长江电力股份有限公司，湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TM247碳纤维复合芯铝绞线(以下简称碳纤维导线)的芯线是由中心层导电碳纤维和包覆的玻璃纤维层制成单根芯棒碳纤维复合芯[1]；其外层和邻外层由梯形截面的软铝股线组成，如图1所示。