ACCC碳纖維復合芯導線技術在縣級電網的應用前景分析

摘 要：碳纖維復合芯導線（ACCC）是一種新型架空輸電線路用導線，重量輕、耐拉伸、熱穩定性好、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、礦山地區腐蝕強度大、污穢強度高、導線易舞動的使用環境。滿足建設資源節約型、環境友好型電網的要求，在縣級電網中輸電線路中具有良好的應用前景。

關鍵詞：碳纖維復合芯導線 分析 應用前景

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

利用架空導線輸送電能是電力輸送的主要手段。伴隨著社會經濟的高速發展，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建設的突出難題。部分地區由于經濟高速發展，用電負荷呈幾何級數增長，原有輸電線路輸送能力已不能滿足負荷的快速增長，更換導線、加粗導線、新出專線勢在必行。

拆除舊有線路、改造桿塔再架設新導線的傳統方法成本高，工期長，一旦線路架設不及時，原有線路通道將被政府規劃部門收回，新架線路將無法使用原有線路通道，給電網規劃和建設帶來極大困難，一定程度的提高了工程造價并延長了建設周期；線路架設過程中的長時間停電，也極大影響了電網的供電可靠性和設備可用系數。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線的革新上，尋找一種新型的架空輸電導線材料成為關鍵。

1 碳纖維復合芯導線介紹

自從輸電線路投運以來，輸電架空導線的主要類型就是鋼芯鋁絞線（ACSR）。伴隨著新材料技術的發展，20世紀末外國材料公司對有機復合材料代替金屬材料制作導線芯材進行了研發和實驗，經過探索和攻關，開發出了新型復合材料合成芯導線。復合材料合成芯導線使用碳纖維等新型復合材料代替傳統的導線中的鋼芯，形成一種全新的架空輸電線路導線，該技術的研發成功是架空輸電線路一個里程碑式的標志。目前，應用較多并取得一定成果的新型復合材料合成芯導線中，以美國CTC公司生產的碳纖維復合芯導線（ACCC）最為典型，已投入商業運行并取得了一系列的成功案例。

2 碳纖維復合芯導線技術說明

碳纖維復合芯導線的技術關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、環氧樹脂耐沖擊性強、拉伸應力和彎曲應力承受能力大的特點，將碳纖維與玻璃纖維進行拉伸后，浸漬在環氧樹脂中，然后經高溫固化形成復合材料芯線，芯線外層與臨外層為梯形截面鋁線股。與鋼芯鋁絞線相同，碳纖維復合芯導線主要靠鋁單線部分完成電能傳輸，導線本身重力、風力、導線應力等機械力主要由碳纖維復合芯承受，經過各種型式試驗，碳纖維復合芯導線表現出了良好的機械性能和電氣性能。（1）強度高，膨脹系數小，特殊環境適應性強：碳纖維復合芯導線的抗拉強度為普通導線的2倍。通過對比實驗，碳纖維復合芯導線的破斷力是常規鋼芯鋁絞線的1.3倍。該特性使得架設碳纖維復合芯導線時可以適當增加桿、塔間的檔距，減少桿塔數量，降低工程成本；碳纖維復合芯導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%，能有效節省架空線路通道的絕緣空間，提高導線運行的安全性和可靠性。在相同跨度下可有效減少導線長度，節省線材，同時在大跨越工程中使用的桿塔高度較傳統線材要低，并可有效減小風偏，保證特殊氣候條件下的通流能力。（2）重量輕、載流能力大：碳纖維復合芯導線的比重約為鋼芯鋁絞線的1/4；在相同的外徑下，碳纖維復合芯導線的鋁材截面積比常規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鋼芯鋁絞線的兩倍。（3）抗腐蝕、使用壽命長：碳纖維復合材料與環境親和，同時避免了導體在通電時鋁芯與鍍鋅鋼線之間的電化腐蝕，有效延緩導線老化，使用壽命通常能能達到普通鋼芯鋁絞線的2倍。（4）導電率高，節能效果好。由于碳纖維復合芯導線不存在鋼絲材料引起的磁損和熱效應，在輸送相同負荷的條件下，可減少電能損失6%。（5）便于導線展放和施工：碳纖維復合芯導線的外層導電線路部分直徑和螺旋狀結構與常規鋼芯鋁絞線相同，完全可按常規鋼芯鋁絞線的施放方法進行安裝、施工，原有桿塔、金具等構件不必更換、改造。（6）同樣容量線路投資成本低。由于碳纖維復合芯導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線低。

3 碳纖維復合芯導線的應用

日本于20世紀90年代推出了一系列的碳纖維復合芯導線產品，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合芯導線并取得成功，隨后于2005年和2006年，陸續在230 kV線路上擴大應用。江蘇遠東電纜有限公司于2005年與美國CTC公司簽訂技術合作協議生產碳纖維復合芯導線，我國首條采用220 kV碳纖維復合芯導線的輸電工程于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導線改造工程縮短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，取得了良好的應用效果。目前，經過國內多家科研機構和大型企業的聯合攻關，中國已擁有自主知識產權的碳纖維復合芯導線產品并全部實現了本土化生產，先后進行掛網試運行成功，有效降低了導線的采購成本。

4 結語

從節約能源、節省土地、節約材料、環鏡保護、縮短施工周期和提高輸電能力等方面綜合考慮，碳纖維復合芯導線具有極大的經濟效益和社會效益。在能源緊張、環境保護、輸電通道審批困難等眾多因素制約下，ACCC碳纖維復合芯導線技術極大的滿足了電網建設的發展需要，順應了國內建設資源節約型、環境友好型電網工程的發展趨勢。

參考文獻

[1]楊寧.碳纖維復合芯導線技術在我國的應用前景分析[J].電氣應用，2008（5）.