ACCC碳纤维复合芯导线技术在县级电网的应用前景分析
时间：2022-09-28 12:40:18
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。
中图分类号：TM24 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0080-01
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。
2 碳纤维复合芯导线技术说明
碳纤维复合芯导线的技术关键是碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆形成的单根芯棒，利用碳纤维、环氧树脂耐冲击性强、拉伸应力和弯曲应力承受能力大的特点，将碳纤维与玻璃纤维进行拉伸后，浸渍在环氧树脂中，然后经高温固化形成复合材料芯线，芯线外层与临外层为梯形截面铝线股。与钢芯铝绞线相同，碳纤维复合芯导线主要靠铝单线部分完成电能传输，导线本身重力、风力、导线应力等机械力主要由碳纤维复合芯承受，经过各种型式试验，碳纤维复合芯导线表现出了良好的机械性能和电气性能。（1）强度高，膨胀系数小，特殊环境适应性强：碳纤维复合芯导线的抗拉强度为普通导线的2倍。通过对比实验，碳纤维复合芯导线的破断力是常规钢芯铝绞线的1.3倍。该特性使得架设碳纤维复合芯导线时可以适当增加杆、塔间的档距，减少杆塔数量，降低工程成本；碳纤维复合芯导线与钢芯铝绞线相比弛度特性显著降低，高温下弧垂较钢芯铝绞线减少90%，能有效节省架空线路通道的绝缘空间，提高导线运行的安全性和可靠性。在相同跨度下可有效减少导线长度，节省线材，同时在大跨越工程中使用的杆塔高度较传统线材要低，并可有效减小风偏，保证特殊气候条件下的通流能力。（2）重量轻、载流能力大：碳纤维复合芯导线的比重约为钢芯铝绞线的1/4；在相同的外径下，碳纤维复合芯导线的铝材截面积比常规钢芯铝绞线截面积大29%，在相同运行条件下，其理论通流能力为常规钢芯铝绞线的两倍。（3）抗腐蚀、使用寿命长：碳纤维复合材料与环境亲和，同时避免了导体在通电时铝芯与镀锌钢线之间的电化腐蚀，有效延缓导线老化，使用寿命通常能能达到普通钢芯铝绞线的2倍。（4）导电率高，节能效果好。由于碳纤维复合芯导线不存在钢丝材料引起的磁损和热效应，在输送相同负荷的条件下，可减少电能损失6%。（5）便于导线展放和施工：碳纤维复合芯导线的外层导电线路部分直径和螺旋状结构与常规钢芯铝绞线相同，完全可按常规钢芯铝绞线的施放方法进行安装、施工，原有杆塔、金具等构件不必更换、改造。（6）同样容量线路投资成本低。由于碳纤维复合芯导线可双倍载流量运行，而且强度高、弛度小，重量轻等特点，可增大杆塔跨距，降低高，同容量线路成本比普通导线低。
3 碳纤维复合芯导线的应用
日本于20世纪90年代推出了一系列的碳纤维复合芯导线产品，美国紧随日本之后，于2004年8月在德克萨斯州3.2 km长的230 kV线路上尝试运用碳纤维复合芯导线并取得成功，随后于2005年和2006年，陆续在230 kV线路上扩大应用。江苏远东电缆有限公司于2005年与美国CTC公司签订技术合作协议生产碳纤维复合芯导线，我国首条采用220 kV碳纤维复合芯导线的输电工程于2006年在福建完工并试运行。施工过程中，利用原有线路铁塔及大部分金具瓷瓶，改造后线路通流能力提高一倍，工程施工周期比常规导线改造工程缩短3个月以上，在满足输电线路增容要求的同时缩短了线路改造周期，取得了良好的应用效果。目前，经过国内多家科研机构和大型企业的联合攻关，中国已拥有自主知识产权的碳纤维复合芯导线产品并全部实现了本土化生产，先后进行挂网试运行成功，有效降低了导线的采购成本。
4 结语
从节约能源、节省土地、节约材料、环镜保护、缩短施工周期和提高输电能力等方面综合考虑，碳纤维复合芯导线具有极大的经济效益和社会效益。在能源紧张、环境保护、输电通道审批困难等众多因素制约下，ACCC碳纤维复合芯导线技术极大的满足了电网建设的发展需要，顺应了国内建设资源节约型、环境友好型电网工程的发展趋势。
参考文献
[1] 杨宁.碳纤维复合芯导线技术在我国的应用前景分析[J].电气应用，2008（5）.
