关键词：碳纤维复合芯导线；特高压；耐张管压接；压接模具
0 引言
自美国CTC公司研制出碳纤维复合芯导线，2004年首次应用在试验线路[1]，2006年我国远东电缆与美国CTC合作，使用美国CTC公司的碳纤维复合芯棒生产碳纤维导线[2]。2007年，在建或已完成项目使用碳纤维导线已有20多条，2009年首次应用在500kV线路[3]，2018年某新线路工程全线使用碳纤维复合芯导线，这是碳纤维复合芯导线首次在特高压线路上应用。
1 碳纤维复合芯导线
1.1碳纤维复合芯导线构成
碳纤维复合芯导线（ACCC）与钢芯铝绞线（ACSR）的主要区别是ACCC内部是玻璃纤维包围碳纤维制成的复合芯，取代ACSR的钢芯。ACCC外层由梯形截面的软铝绞合而成，同样的截面积条件下，ACCC较ACSR具有更大的铝截面积[4]。
1.2碳纤维复合芯导线特性分析
ACCC与传统ACSR相比有如下优势[6]：
1）ACCC使用软铝代替，使得导线的工作温度由70℃提高到160℃，减小导线的覆冰危害，导电率从61%IACS达到63%IACS，由于采用梯形截面软铝使得填充效果更好，相较等外径条件下软铝面积增加30%。
2）一般钢丝钢丝的抗拉强度为1240MPa，碳纤维复合芯的抗拉强度为2400MPa，增加了ACCC的安全系数，从而提升导线强度。
3）碳纤维复合芯密度为1.9g/cm3，钢芯密度为7.78g/cm3。ACCC重量轻、强度大、线膨胀系数小，在相同的运行应力时弧垂小，且拉重比大，在节约杆塔数量、降低杆塔高度，减少占用土地面积方面占据优势。
4）由于碳纤维复合芯替代了钢芯，使得碳纤维复合芯导线不存在钢芯引起的磁滞涡流效应，输送同样的负荷的条件下，运行温度更低，因此可以减少6%的输电损失，载流量比常规导线多2倍左右。
本工程采用的是JLRX/F1A-550/45碳纤维复合芯导线，其相关参数如表1所示。
2 金具
由于碳纤维复合芯替代了原有的钢芯，使得传统的导线接续工艺不再适合碳纤维复合芯导线，因此需要采用新型的导线接续金具进行连接。碳纤维复合芯导线的直线耐张管包括如下部件[5]：外压接管、内衬管、楔形夹座、楔形夹、联接器、联接器内管。直线耐张管如图1所示。
碳纤维复合芯的连接主要依靠楔型夹、与楔型夹座的握着力加紧碳纤维复合芯，钢锚旋入楔型夹座取代传统的耐张钢锚钢芯压接。
3 压接工艺及要求
3.1耐张管相关安装尺寸
碳纤维芯在纤维长度方向具有优良的拉伸性能，而在其他方向的力学性能较差。碳纤维导线采用的是楔型自锁压接工艺，在顺导线方向越拉越紧。直线耐张管参数如表2所示。
剥线长度，楔型夹以及楔型夹座的安装尺寸如图2、图3所示，楔型夹与楔型夹座安装如图4所示。
压接套管安装关键尺寸如表3所示。
导线截面 L1 L2 L3 L4
550mm2 185mm 5-10mm 23-30mm 3-5mm
总体金具安装示意图、尺寸和公差应符合图5要求。
3.2压接机与压接模具选择
本工程碳纤维复合芯压接采用普通200T压接机，压接模具选用与液压机相匹配的铝模或钢模，模具对边距满足：
式中P为液压机出力，单位N；k为液压机使用系数，取0.08；HB为压接管材料的布氏硬度，单位N/mm2；D为压接管标称外径，单位mm。
经计算，采用2000kN压接机，铝模宽度为100mm（取值80mm）。故当选用2000kN压接机时，选用65mm铝模，宽度选用80mm。本工程碳纤维复合芯导线耐张线夹压接顺序如图6所示。
4 应用成果及无损检测
经过前期压接人员压接工艺培训，直线耐张管拉力试验，满足相关设计要求。现场实际压接成品如图7所示。
根据现场的数据实时跟踪记录与统计结果，满足对边距55.70-56.10mm范围要求，根据电科院现场无损检测数据，碳纤维复合芯状态良好，未受到损伤。钢管压后，不论是否裸露于外，皆涂以红丹漆以防生锈。铝管压后，要在管口涂红丹漆以做标记。
参考文献
【1】田超凯,王志伟,等.碳纤维复合芯导线在特高压交流工程中的优势[J].电线电缆,2018(1):1-4.
【2】刘斌,杨光耀,等.碳纤维复合芯导线在新建500kV工程中的应用[J].电线电缆,2018(3):1-5.
【3】王健林.浅谈碳纤维复合芯（ACCC）导线的研究应用与发展前景[J].电力建设,2016(3):48-50.
【4】姚燕,郅晓,等.碳纤维复合芯导线应用[J].中国工业评论,2015(8):70-76.
【5】朱建飞.碳纤维导线及压接施工工艺探讨[J].湖南电力,2013(6):47-49.
【6】魏国彬.碳纤维复合芯导线的特性及应用[J].工业技术,2015(35):138-139.
论文作者:陈鹏飞 丁振峰 周国旺 焦刚刚
论文发表刊物:《科学与技术》2019年13期
论文发表时间:2019/12/5
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