（南京供电公司 江苏南京 211899）
摘要：随着电力系统发展和电力负荷快速增长，制约电力输送容量的因素也越来越多。其中，电网结构不合理，供电负荷分布不均，过载问题等都十分明显。随着国民经济的发展和负荷增加，这些情况可能会变得更加严重，这就需要相关部门积极采取措施，大力提高电网的输送能力。据此，本文主要对碳纤维导线在增容输电线路工程中的应用进行了详细分析。
关键词：碳纤维导线；增容；输电线路工程；应用
一、碳纤维导线的特性
1、用软铝代替硬铝，消除了磁损耗和热效应，提高了导体的运行温度，和型线截面填充率。在相同外径的条件下，与钢芯铝绞线相比，载流量最大增幅接近2倍。
2、碳纤维导线具有高强度和高安全性。一般钢丝抗拉强度为1240Mpa，碳纤维导线的抗拉强度为2400Mpa，提高了导线安全系数。
3、碳纤维导线线膨胀系数小，张力与重量比大，导线垂度小，可降低塔高，减小塔基所占面积，以此减少输电线路走廊，节约土地资源，降低输电线路综合建设成本。
4、耐环境老化性能好，使用寿命长。碳纤维导线在带电时不会生锈，避免铝丝和镀锌钢丝之间的电化学腐蚀和酸雨腐蚀。
5、外缘无间隙，紧凑光滑，不易结冰。
6、在相同外径、相同传输容量的情况下，降低了线损，节约了能源成本。
二、碳纤维导线的应用范围
（一）旧线改造
由于受到陆地、塔台、凹陷、放电等条件的限制，常规导线或其它导线不能满足要求，而碳纤维导线由于具有许多优点，可以满足老线路的容量要求。
（二）新建线路
现有的碳纤维导线技术成熟，容量足够，已经具备了在新生产线上大规模使用的条件。随着使用的增加，产品的成本和销售价格将进一步降低，从而使综合经济效益高于传统导体。
碳纤维导线较之传统导线都具有竞争优势：
1、随着城乡地区的发展，规划建设线路等具有潜在需求的新增产能。
2、电厂、电站出线线路需要满足高载流量。另外，为了满足可靠性要求，应采用多路作为线路的后备，采用单环加热输送大功率碳纤维导线，可以减少电路数量，从而降低了工程总成本。
3、一些受环境因素和技术因素制约的输电线路的规划与建设。
4、新线位于冰雪覆盖严重的灾区，外缘光滑，结构紧凑，不易冰雪，拉重比大。
三、碳纤维导线施工时的注意事项
（一）机具准备
1、张牵设备的选择必须满足相应规格导线展放张牵力要求。
2、张力架线特种受力工器具，专用网套连接器、复合芯专用卡盘和预绞丝张紧钳应满足线材特性的要求，并与线材规格、复合芯规格和主机床规格相匹配。
（二）放线滑车准备
轮槽的底部直径不得小于导体直径的25倍；轮槽的深度是导体直径的1.25倍；滑轮槽须由橡胶或尼龙及其他延展性材料制成，而滑轮的摩擦系数不得大于1.015；放线张力在正常情况下，当滑轮上的钢丝包络角超过30°时，必须悬挂双滑轮。
（三）张力架线
碳纤维复合芯导线不受设计拉伸截面的限制，施工段可采用直线塔作为起止塔；拧紧直塔上的直线，使直塔锚固，任何直通张力塔也可以通过紧线直线；使用平衡或半平衡电缆在直通紧密线路的张拉塔上；复合芯不允许损伤，铝单丝的损伤处理与普通钢芯铝绞线的损伤处理基本相同。
（四）碳纤维导线的压接
导线及线夹接触面应清除氧化膜，使用丙酮或汽油清洗，清洗的长度不少于钢丝长度的1.2倍。碳纤维导线必须锯切，不得使用剪切、压缩、不能穿越压力、不能接触明火。碳纤维导线连接管应采用分散压力接头。碳纤维导线的穿孔、打标、剥离等工序与普通钢芯铝绞线基本相同，但复合芯的压缩连接比钢芯复杂。一般来说，碳纤维导线压接应参考生产人员手册或技术人员的指导。
四、实例分析
碳纤维导线通过更换导线可以使容量翻倍，具有低弧垂特性。这样，可以充分利用原有的走廊、塔楼、部分硬件，只需更换电线和部分硬件即可实现增容。而要实现线路的增容，需要满足以下两个条件：首先，更换碳纤维导线后，必须满足原杆塔的工作条件，如：水平荷载、垂直荷载、摇摆角等等。结合实际工程来说，工程是西气东输管线三线——220kV达风变——乌鲁木齐压气站的110kV线路。具体见表1。
由导线参数可知，碳纤维导线JRLX/T-240/28用于旧新路后，满足使用条件；碳纤维导线JRLX/T-310/40稍微改变导线外径和拉断力，用于旧新路后，也是满足使用条件。并且在最高允许温度下，碳纤维导线JRLX/T-240/28的载流量为钢芯铝绞线LGJ-240/30载流量的1.59倍。JRLX/T-310/40的载流量为钢芯铝绞线LGJ-240/30载流量的1.88倍。各个导线在不同允许温度下的载流量具体见图1。
其次，在线路正常运行和系统过载时间短的情况下，碳纤维导线的垂度不应大于原导线，满足与地面的距离和跨越跨度的要求：当系统正常运行时，根据经济电流密度计算线路的电流密度；当系统短路时，线路在短期过载下运行。因此，碳纤维导线JRLX/T-240/28的弧垂满足要求。
虽然碳纤维导线可以在不更换铁塔、基础、硬件和地线的情况下大幅度提高线路的传输容量，但只更换导线和部分管件可以大大提高输电能力。然而，随着运输容量的增加，功率损耗也明显增加，且损耗幅度大于输送容量的幅值。碳纤维导线与普通钢芯铝绞线的电能损耗比为5倍，而碳纤维导线与普通钢芯铝绞线的电能损耗比小于2倍。70℃允许温度时，普通钢芯铝绞线的损耗占经济输送容量的3.3%；碳纤维在70℃时的损耗占经济输送容量的5.32%，在120℃时的损耗占
经济输送容量的13.12%，在180℃时的损耗占经济输送容量的24%。可见碳纤维导线导线温度由70℃提高到180℃时，电能损失翻了2番多，但输送容量却不到1番。经过计算可以看出，如果通过提高导线的允许温度来提高输电容量，线路损耗、线损占经济运输能力的比例就会大大增加，运行成本也会大大增加。因此，可知，对于线路走廊的清理费用，征地费用和其他重建费用较高。采用碳纤维导线，具有短路、功耗低等优点。对于线路路径较长、廊道清洁成本、征地成本较低的线路则得不偿失。
结语
总之，在线路走廊日益紧张、路径协调越来越困难的情况下，不更换塔架和基础，将越来越普遍地改变局部导线的承载能力，碳纤维丝具有耐高温、荷载大、抗拉强度高、重量轻、垂度小、节约杆塔成本、减少占用面积等一系列优点。近几年在重建旧线路方面发展得更快。
参考文献
[1]谢金华.碳纤维导线在增容输电线路工程中的应用[J].科学时代,2013(5).
[2]何明朋,柳雨晴.碳纤维导线在输电线路工程中的应用[J].城市建设理论研究:电子版,2013(33).
[3]张健,朱宁华,左瑞木.碳纤维导线在线路增容改造中的应用[J].工程技术:全文版,2016(8):00146-00147.
[4]毛磊,刘园.碳纤维导线在输电线路导线增容和防冰中的应用[J].广东电力,2014(4):71-75.
论文作者:巴东想,张四维
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/12
标签：导线论文; 碳纤维论文; 线路论文; 容量论文; 流量论文; 绞线论文; 工程论文; 《电力设备》2018年第14期论文;