浅析炭纤维复合导线在输电线路的应用领域及施工工艺要求

浅析炭纤维复合导线在输电线路的应用领域及施工工艺要求

刘祯

（广西鑫盟工程咨询有限公司广西南宁530029）

摘要：碳纤维复合芯导线，具有重量轻、强度高、容量大、耐高温、耐腐蚀、低线损等特点，是一种可替代传统的钢芯铝绞线、铝合金绞线、铝包钢绞线和殷钢导线的全新产品。

关键词：碳纤维复合导线；输电线路；施工工艺

一、碳纤维复合芯导线主要应用领域

（1）全寿命周期经济性最优的线路工程。如特高压交直流工程，风电、光伏核电等清洁能源输送工程。

（2）通过腐蚀较严重区域的线路工程。如化工区域、沿海地区。

（3）有短时大负荷转移以及电力输送波动较大的线路，或需要输送容量储备的线路。如冶炼、煤矿或其他矿厂供电线路；风能、光伏能源输出线路；火力发电厂电站输出线路。

（4）需增容改造的旧线改造线路。

（5）大跨越、低弧垂等特殊线路等。

二、碳纤维复合芯导线施工要求

1、施工准备

（1）牵引场布置

张力机必须布置在线路中心线上，不允许采用落地滑车转向；张力放线施工区段不宜超过15个滑车的长度。

（2）做好导线防护工作

架设需要升空的导线应避免被地面或其他坚硬、尖锐部件磨损，导线盘起重应符合安装工艺要求。

（3）导线金具

由于导线的特殊结构，因此，导线金具必须采用专用配套金具。

（4）施工机具的准备

准备的机具应具有：接续管保护装置、放线滑车、提线器、网套连接器、装配式牵引装置、卡线器等。

2、张力放线

在导线线盘和张力机之间需安装一个最小工作直径的滑车组，以将导线引入张力机导向滑车的中心位置，避免导线在任何导向滑车的滚轴上发生急剧转弯。具体要求如下：

（1）要求导线盘与张力机的最小距离为15m；

（2）放线施工时包络角应不超过25°，超过时应加挂滑车；

（3）放线张力不超过25%RTS（RTS：额定拉断力）；

（4）牵引绳、旋转连接器、连接牵引装置和碳纤维导线的连接部位是张力放线受力系统的薄弱环节，每次使用前均应严格检查，按规定方式安装和使用；

（5）张力放线的过程不应对导线造成损伤。

3、导线接续

3.1耐张线夹压接

当导线股线小于或等于三层时宜采用正向压接，当导线股线大于三层时，应按照要求执行。耐张线夹进行高空压接作业时应采用作业平台。

3.3.1耐张线夹压接步骤-穿管

用洁净布将导线表面擦净，长度不小于外压接管长度的3倍，将导线端头穿入内衬管，然后穿入外压接管。

3.1.2耐张线夹压接步骤-画印记

在导线端头处用楔型夹座量取等长的导线长度，并画好印记，印记处远离导线端头一侧用胶布把导线缠绕，防止导线散股。

3.1.3耐张线夹压接步骤-剥线

在印记处将铝单丝分层锯掉，不得损伤复合芯。先用抹布擦去复合芯上的污渍，再用专用细砂纸轻轻打磨复合芯，然后用抹布将粉末擦干净。砂纸不允许重复使用。

3.1.4耐张线夹安装压接步骤

（1）把复合芯穿入楔型夹座，然后将复合芯穿入楔型夹，复合芯露出楔型夹5mm～10mm，将楔型夹整体滑进楔型夹座内；

（2）将钢锚拧入锲型夹座，用扳手拧紧；

（3）检查锲型夹座与铝线间，应有25mm～35mm的复合芯露出，楔型夹锥形端头应从楔型夹座端向外伸出5mm～10mm；

（4）对进入内衬管部分的导线涂刷导电膏，并完全均匀覆盖。用钢丝刷沿导线捻绕方向对已涂导电膏部分进行涂抹，然后用洁净布擦去多余导电膏；

（5）将外压接管安装到位；

（6）按要求调整钢锚与外压接管引流板之间的相对角度；

（7）在外压接管表面缠绕塑料薄膜，或者套外膜；

（8）在靠近钢锚的压接印记处先施压一模；

（9）用钢刷清除内衬管表面氧化膜，并均匀涂刷导电膏后，将内衬管推到外压接管内；

（10）在外压接管上靠近导线端头的压接标记线外5mm处，开始向管口端部依次施压。施压时模与模之间的重叠部分不应小于l0mm。实测压后对边净距及管长。

3.2接续管连接

（1）先将联接器内管装入联接器中；

（2）检查楔型夹座与铝线间，应有15mm-25mm的复合芯露出，楔型夹锥形端头应从楔型夹座端向外伸出5mm-10mm。然后将联接器同时拧入两端楔型夹座，然后用扳手同步拧紧；

接续管压接顺序

（3）在外压接管上压接标记线外5mm处进行压接；

（4）开始压接前在外压接管表面缠绕塑料薄膜、或套包装膜，然后向管口端部依次压接；

（5）施压时模与模之间的重叠部分不应小于10mm；

（6）实测压后铝管对边净距及管长。

特别说明：接续管压接后，其弯曲度不允许大于压接管全长的1%。

3.3压接后检查

（1）外压接管压接后，其弯曲度不宜大于外压接管全长的1%；

（2）压接后不应使外压接管口附近导线有隆起和松股现象，压接管表面应光滑、无裂纹；

（3）压接后六角形对边尺寸应为0.86D（D为压接管外径），当有任何一个对边尺寸超过0.86D+0.2mm时应更换压模。也不应小于0.86D-0.2mm；

（4）认真检查压接尺寸并记录，液压操作人员自检合格并经监理人员验证后双方在铝管的指定部位打上钢印；

（5）导线在铺线、紧线、安装耐张线夹及中间接续过程中，往往出现“灯笼”状。大部分“灯笼”在挂线受到张力后可以消除，个别没有完全恢复的“灯笼”首先进行出线赶压，可采用麻绳绞赶方式。如仍有不平整的，可采用预绞丝对导线进行包覆，屏蔽外表不光滑可能产生的起始电晕降低现象。

4、紧线、附件安装操作

（1）耐张线夹在压接前，导线处于用卡线器紧线状态，导线尾部应每隔1m挂于锚线绳上，不允许对其进行锐角弯折，尤其在卡线器尾端，导线不得出现锐角弯折。

（2）空中临锚专用卡线器与杆塔的距离：当地面安装耐张线夹时取3.0倍挂点高；当空中安装耐张线夹时取耐张线夹15m以外。

（3）专用吊钩与吊带要求

提升导线宜使用专用吊钩，接触导线部分应衬胶，防止导线损伤和结构变化；使用吊带时，应采用扁平吊带，并符合JB/T8521.1的规定。

5、碳纤维复合芯导线安装要点

（1）碳纤维复合芯导线必须采用锯断方式，不允许采用剪、压方式，不能横向踩压，不可以接触明火。

（2）碳纤维复合芯导线外层绞制的是软铝梯形铝线，导线要避免被地面或其他坚硬尖锐部件磨损。

（3）碳纤维复合芯导线耐张金具和接续金具和常规导线不同，应严格按要求操作。

（4）由于碳纤维复合芯的特性，放线滑车轮槽底部直径应不小于导线直径的30倍。这也体现在专业配套的牵引装置、接续保护装置、提线钩、卡线器（避免锐角弯折）等专用工器具上，以及对张力机（50D）的要求上。

6、机具选用原则

（1）施工机具必须与碳纤维导线型号相匹配；

（2）新规格碳纤维导线的配套机具应经过试验验证；

（3）与碳纤维导线直接接触的机具应有效握持导线，且不损伤导线；

（4）碳纤维导线牵引连接器应使用专用的牵引装置，一般不使用网套连接器牵引导线，牵引装置前端应配备旋转连接器；

（5）保证导线在过滑车时不损伤，接续管保护装置两端和牵引装置尾端应有蛇节以防止碳芯损伤。

具体机具要求作如下说明：

（1）张力机：张力机轮径应不小于碳纤维导线直径的50倍；

（2）放线滑车：轮槽底部直径应该不小于导线直径的30倍（不允许通过加挂滑车来使用槽底直径小于导线直径30倍的滑车）；轮槽宽度不应小于接续管保护装置外径。

（3）卡线器：应使用碳纤维导线专用卡线器（不同型号导线的卡线器未经验证不能代替使用）。

（4）网套连接器：导线换盘时，应使用“单头网套—抗弯旋转连接器—单头网套”的形式通过张力机。

（5）过滑车接续管保护装置：非定长张力放线时，应使用带蛇结的接续管保护装置，其弯曲半径应与滑车底径一致。

（6）提线器：采用对导线具有保护措施的提线器；提线吊钩的弯曲半径应大于等于1000mm（30D，按710导线导线外径32.8mm）；提升导线的吊钩宽度应满足大于等于229mm（包络角25°，按710导线）；接触导线部分应衬胶。

（7）压接机&压模：一次压接宽度不易过宽，应小于80mm；压力应小于80MPa。

三、技术关键

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软铝线股。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。

四、结语

碳纤维复合芯导线在我国许多地区均己挂网运行，我国有多条线路在新建或增容改造中采用了该类新型导线，并且暂无导线过热、松股、断线等事故发生。

目前，碳纤维复合芯导线在国内的生产工艺及其技术仍不成熟，新型导线的价格比一般的钢芯铝绞线高出许多倍，导线的安装、运行、验收等各项规范也不完善，这些因素在不同程度上影响了碳纤维复合芯导线的大规模生产，对导线的应用也造成了阻碍。随着我国电力行业的不断发展，碳纤维复合芯导线存在的问题终将得到解决，导线的应用也会更加广泛。

参考文献：

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[3]杨宁.ACCC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，2008，27（5）：50-52