ACCC碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線技術(shù)在縣級電網(wǎng)的應(yīng)用前景分析

摘 要：碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線（ACCC）是一種新型架空輸電線路用導(dǎo)線，重量輕、耐拉伸、熱穩(wěn)定性好、弛度小、單位面積通流能力強和抗腐蝕是其突出特點。特別適合于公司駐地濱海、礦山地區(qū)腐蝕強度大、污穢強度高、導(dǎo)線易舞動的使用環(huán)境。滿足建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型電網(wǎng)的要求，在縣級電網(wǎng)中輸電線路中具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線 分析 應(yīng)用前景

中圖分類號：TM24文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0080-01

利用架空導(dǎo)線輸送電能是電力輸送的主要手段。伴隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，土地資源日趨緊張，架空輸電線路新通道的審批和新建成為電網(wǎng)建設(shè)的突出難題。部分地區(qū)由于經(jīng)濟高速發(fā)展，用電負(fù)荷呈幾何級數(shù)增長，原有輸電線路輸送能力已不能滿足負(fù)荷的快速增長，更換導(dǎo)線、加粗導(dǎo)線、新出專線勢在必行。

拆除舊有線路、改造桿塔再架設(shè)新導(dǎo)線的傳統(tǒng)方法成本高，工期長，一旦線路架設(shè)不及時，原有線路通道將被政府規(guī)劃部門收回，新架線路將無法使用原有線路通道，給電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)帶來極大困難，一定程度的提高了工程造價并延長了建設(shè)周期；線路架設(shè)過程中的長時間停電，也極大影響了電網(wǎng)的供電可靠性和設(shè)備可用系數(shù)。為解決上述矛盾，尋找一種既能利用原有線路通道又能最大程度減少桿塔改造，同時還能大幅提高線路輸送能力的工程施工方法成為唯一出路，工程人員將著力點放在了架空輸電導(dǎo)線的革新上，尋找一種新型的架空輸電導(dǎo)線材料成為關(guān)鍵。

1 碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線介紹

自從輸電線路投運以來，輸電架空導(dǎo)線的主要類型就是鋼芯鋁絞線（ACSR）。伴隨著新材料技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)末外國材料公司對有機復(fù)合材料代替金屬材料制作導(dǎo)線芯材進行了研發(fā)和實驗，經(jīng)過探索和攻關(guān)，開發(fā)出了新型復(fù)合材料合成芯導(dǎo)線。復(fù)合材料合成芯導(dǎo)線使用碳纖維等新型復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)線中的鋼芯，形成一種全新的架空輸電線路導(dǎo)線，該技術(shù)的研發(fā)成功是架空輸電線路一個里程碑式的標(biāo)志。目前，應(yīng)用較多并取得一定成果的新型復(fù)合材料合成芯導(dǎo)線中，以美國CTC公司生產(chǎn)的碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線（ACCC）最為典型，已投入商業(yè)運行并取得了一系列的成功案例。

2 碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線技術(shù)說明

碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的技術(shù)關(guān)鍵是碳纖維為中心層和玻璃纖維包覆形成的單根芯棒，利用碳纖維、環(huán)氧樹脂耐沖擊性強、拉伸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力承受能力大的特點，將碳纖維與玻璃纖維進行拉伸后，浸漬在環(huán)氧樹脂中，然后經(jīng)高溫固化形成復(fù)合材料芯線，芯線外層與臨外層為梯形截面鋁線股。與鋼芯鋁絞線相同，碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線主要靠鋁單線部分完成電能傳輸，導(dǎo)線本身重力、風(fēng)力、導(dǎo)線應(yīng)力等機械力主要由碳纖維復(fù)合芯承受，經(jīng)過各種型式試驗，碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線表現(xiàn)出了良好的機械性能和電氣性能。（1）強度高，膨脹系數(shù)小，特殊環(huán)境適應(yīng)性強：碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的抗拉強度為普通導(dǎo)線的2倍。通過對比實驗，碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的破斷力是常規(guī)鋼芯鋁絞線的1.3倍。該特性使得架設(shè)碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線時可以適當(dāng)增加桿、塔間的檔距，減少桿塔數(shù)量，降低工程成本；碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線與鋼芯鋁絞線相比弛度特性顯著降低，高溫下弧垂較鋼芯鋁絞線減少90%，能有效節(jié)省架空線路通道的絕緣空間，提高導(dǎo)線運行的安全性和可靠性。在相同跨度下可有效減少導(dǎo)線長度，節(jié)省線材，同時在大跨越工程中使用的桿塔高度較傳統(tǒng)線材要低，并可有效減小風(fēng)偏，保證特殊氣候條件下的通流能力。（2）重量輕、載流能力大：碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的比重約為鋼芯鋁絞線的1/4；在相同的外徑下，碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的鋁材截面積比常規(guī)鋼芯鋁絞線截面積大29%，在相同運行條件下，其理論通流能力為常規(guī)鋼芯鋁絞線的兩倍。（3）抗腐蝕、使用壽命長：碳纖維復(fù)合材料與環(huán)境親和，同時避免了導(dǎo)體在通電時鋁芯與鍍鋅鋼線之間的電化腐蝕，有效延緩導(dǎo)線老化，使用壽命通常能能達到普通鋼芯鋁絞線的2倍。（4）導(dǎo)電率高，節(jié)能效果好。由于碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線不存在鋼絲材料引起的磁損和熱效應(yīng)，在輸送相同負(fù)荷的條件下，可減少電能損失6%。（5）便于導(dǎo)線展放和施工：碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的外層導(dǎo)電線路部分直徑和螺旋狀結(jié)構(gòu)與常規(guī)鋼芯鋁絞線相同，完全可按常規(guī)鋼芯鋁絞線的施放方法進行安裝、施工，原有桿塔、金具等構(gòu)件不必更換、改造。（6）同樣容量線路投資成本低。由于碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線可雙倍載流量運行，而且強度高、弛度小，重量輕等特點，可增大桿塔跨距，降低高，同容量線路成本比普通導(dǎo)線低。

3 碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的應(yīng)用

日本于20世紀(jì)90年代推出了一系列的碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線產(chǎn)品，美國緊隨日本之后，于2004年8月在德克薩斯州3.2 km長的230 kV線路上嘗試運用碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線并取得成功，隨后于2005年和2006年，陸續(xù)在230 kV線路上擴大應(yīng)用。江蘇遠(yuǎn)東電纜有限公司于2005年與美國CTC公司簽訂技術(shù)合作協(xié)議生產(chǎn)碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線，我國首條采用220 kV碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的輸電工程于2006年在福建完工并試運行。施工過程中，利用原有線路鐵塔及大部分金具瓷瓶，改造后線路通流能力提高一倍，工程施工周期比常規(guī)導(dǎo)線改造工程縮短3個月以上，在滿足輸電線路增容要求的同時縮短了線路改造周期，取得了良好的應(yīng)用效果。目前，經(jīng)過國內(nèi)多家科研機構(gòu)和大型企業(yè)的聯(lián)合攻關(guān)，中國已擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線產(chǎn)品并全部實現(xiàn)了本土化生產(chǎn)，先后進行掛網(wǎng)試運行成功，有效降低了導(dǎo)線的采購成本。

4 結(jié)語

從節(jié)約能源、節(jié)省土地、節(jié)約材料、環(huán)鏡保護、縮短施工周期和提高輸電能力等方面綜合考慮，碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線具有極大的經(jīng)濟效益和社會效益。在能源緊張、環(huán)境保護、輸電通道審批困難等眾多因素制約下，ACCC碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線技術(shù)極大的滿足了電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展需要，順應(yīng)了國內(nèi)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型電網(wǎng)工程的發(fā)展趨勢。

參考文獻

[1]楊寧.碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線技術(shù)在我國的應(yīng)用前景分析[J].電氣應(yīng)用，2008（5）.