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摘要：碳纤维复合芯导线是一种全新概念的架空输电线路用导线，具有线膨胀系数小、重量轻等优点。本文就碳纤维复合芯导线在输电线路重冰区的应用情况进行研究，为全面建设新型输电线路做出贡献。
关键词：碳纤维复合芯导线；输电线路；重冰区
引言
随着用电需求的不断提高，所需输电线路材料数量也随着增多，为了进一步确保电能被大规模输送，并降低大规模、长距离输送下输电线路的损耗，需要引进新型具有节能功效的导线。而重冰区雪灾会使输电线路覆冰，造成铁塔扭曲变形，甚至倒塌伤人，造成重大的灾难和经济损失。所以，选择新型的碳纤维复合芯导线是重冰区新型架空导线的最佳选择。
1碳纤维复合芯导线的特点
碳纤维芯导线为新型复合材料合成芯导线，它的芯线是由碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的单根芯棒，外层与邻外层铝线股可根据不同要求制成型线或圆线，材质可为耐热铝合金、软铝合金或硬铝合金等。由于芯棒的外表面为绝缘体的玻璃纤维层，芯棒与铝股之间不存在接触电位差，保护铝导线免受电腐蚀。这种碳纤维芯导线已完成了各种型式试验，包括机械全性能、应力－应变曲线、蠕变、线膨胀系数、载流量、自阻尼和高温特性等，表明该导线具有良好的机械和电气特性，特别是验证了高温条件下的低弛度特性。
1.1运行温度高
碳纤维复合芯耐热导线可使迁移点温度提升，例如ACCC/LH-300/50导线的迁移点温度在100～110℃范围内，长时间正常运行温度可达160℃，短时间正常运行温度可达200℃，能轻松满足增容后的弧垂等要求。
1.2强度高
通常情况下钢丝的的抗拉强度为1240Mpa，而碳纤维符合芯导线芯棒具有较高的强度，其抗拉强度高达2600Mpa，是一般钢丝的2.1倍，高强度钢丝的1.85倍。
1.3重量轻
碳纤维复合芯材料的比重相对较轻，仅占钢的20%，同时在相同的外径下，碳纤维复合芯导线的重量比常规钢芯铝导线的轻20%-40%。
1.4弹性模量高，线膨胀系数小，弛度小
碳纤维复合芯导线与常规导线比较，具有显著的低驰度特性。相关研究显示，在随着温度的升高，常规导线的尺度会从236mm增加至1422mm，驰度从198mm增加至312mm。而碳纤维复合芯导线的驰度变化量为常规导线的9.6%。在高温的情况下，其弧垂不到钢芯铝绞线的10%，提高了导线运行的安全性和可靠性，为电网的正常运行提供了保障。
1.5传输容量大
碳纤维复合芯导线在输送相同负荷的条件下，运行温度较低，可减少输电的损失。同时碳纤维复合芯导线不存在钢丝材料引起的磁损和热效应，该特殊的非磁性体结构有效避免了传统导线的涡流损耗。加之碳纤维复合芯导线可以在连续高温的条件下运行，有效增加了载流量。所以在电网增容改造线路时，可以选择碳纤维复合芯导线，不仅可提高传输容量，而且可增容不需要考虑余量。
1.6耐腐蚀性
碳纤维复合芯导线的承力原件是耐高温改性树脂基u高性能碳纤维复合材料，与传统的钢芯对比，对外界的酸、碱、盐等环境以及紫外线侵蚀更稳定。有效避免了导体在通电时铝线与镀锌钢线之间的电化腐蚀问题，解决了传统导线老化问题，大大的提升了导线的使用寿命。
1.7线路改造成本低
对于碳纤维复合芯导线线路进行改造，只需要简单的更换导线，大大的缩短了施工量，节省了施工造价，缩短了施工工期，且因为强度高、重量轻、驰度低的特性使杆塔高度降低，使铁塔结构更加紧凑，缩小了基础根开，减小了用地面积，在一定程度上大大减少了杆塔的建设。同时该导线适用于大跨度，有效降低了电力工程造价。
1.8适用季节性负荷变化大的线路
以上碳纤维复合芯导线的特性，决定了该导线适用于季节性负荷变化较大的线路，例如重冰区。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆碳纤维复合芯导线的广泛应用，在节约用电、改善线路环境等方面发挥了重要的意义，具有良好的应用前景。
2碳纤维复合芯导线的铝股选择
碳纤维复合芯导线铝股的选择考虑如下：根据铝股的差异，有三种碳纤维复合芯导线：（1）采用耐热铝合金作为碳纤维导线的铝股，形成碳纤维复合芯铝合金绞线。导电率60-61％，施工、运行性能良好。（2）采用硬铝作为碳纤维导线的铝股，形成碳纤维复合芯硬铝绞线，其同时兼顾了导线的机械强度。（3）采用软铝作为碳纤维导线的铝股，形成碳纤维复合芯软铝绞线，导电率63.5%，降低了线路损耗。
3碳纤维复合芯导线的应用特性
3.1环境使用能力强
因为碳纤维复合芯导线的良好抗腐蚀性和抗各种化学能、电能，甚至盐体或雨水的腐蚀适应性特性，使其广泛应用于一些复杂的地域，例如我国的高山丘陵地区，环境比较恶劣的新疆、西藏地区都采用碳纤维复合芯导线为输电线路。
3.2相关灾害率低
由于碳纤维复合芯导线的高强度，良好的载荷能力，通常不会发生下坠、断裂等现象。因此，也避免了引起一些相关灾害，尤其适用于客观条件较为复杂的地域。
3.3线损低、节省资源
与其他一样型号的材料相比，这种材质的导线由于截面扩大，降
低了电阻，降低了线损，有效地控制了能源损耗，而且在对旧线路改造时，无需换配杆塔，仅仅挑换导线即可，这样不仅大大节省了材料，而且更换后的导线容量增加80% 以上。
3.4可提高线路输送能力
相同导线截面大小下，碳纤维复合芯导线能够多出高达两倍的输
电容量，这样每施工一条输电线路，就能够负责输送两条线路的输电能力。这些材质导线能够大量节省电能，使用周期长，投资回报率高，总体来看其综合性价较高。例如：弧垂下降、发热、断裂——而且其中的接续管也都保持正常，具有节约资源，环保的功效，而且使用也非常广泛。
4碳纤维复合芯导线在重冰区的应用
重覆冰架空输电线路的一大特点就是在最大覆冰情况下弧垂大，加上重冰区架空输电线路通常在山地中穿过，弧垂过大对高跨森林树木设计较常规线路难度大，需要把杆塔升得更高，需耗费更多的钢材，基础根开占地面积更大，难以在安全、环保和节约之间取得平衡点。因此导线的弧垂特性在重冰区架空输电线路中显得较为重要。考虑到重冰区架空送电线路的特点，应首选机械强度及弧垂特性好的导线。
而碳纤维复合芯导线具备良好的机械强度和弧垂特性。故，碳纤维复合芯导线在覆冰、覆雪情况下，不会造成严重的安全事故和经济损失，在重冰区具有良好的应用效果。
5发展前景
碳纤维复合芯导线具有质量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀、线损低、弛度小与环境亲和等优点，且传输容量大，对于当前以及未来电网建设，符合新型节能型材料的要求。相信在未来碳纤维复合芯导线的应用会更广泛，尤其是大规模电网建设和改造中，将发挥不可估量的作用。
6结语
总之，碳纤维复合芯导线具有常规导线不具备的功能和特点，可以有效解决常规导线存在的问题和缺陷，在重冰区输电线路中发挥着良好的功能。导线在输电线路建设中大量适用，其选择直接影响输电线路建设的经济性和传输能力。碳纤维复合芯导线的良好特性，使重冰区输电线路的运行具有良好的安全性和可靠性，符合重冰区恶劣气候输电线路要求，确保了重冰区输电线路的安全稳定运行。
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论文作者:吴先卿
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：导线论文; 碳纤维论文; 线路论文; 特性论文; 杆塔论文; 常规论文; 线膨胀论文; 《电力设备》2018年第16期论文;