碳纤维复合芯导线的性能与应用研究摘要：阐述碳纤维复合芯导线（ACCC）的基本结构，将ACCC与传统钢芯铝绞线（ACSR）在结构、材料性能、弧垂一温升曲线、安装曲线方面进行对比。结果表明，ACCC铝线截曲积、最高工作温度、载流量均高于ACSR,在工程中应用ACCC可有效提高线路的送电能力。关键词：碳纤维复合芯导线；钢芯铝绞线；结构；中图分类号：TQ342+.741碳纤维复合芯导线的性能与结构输电工程用架空导线由承力芯和铝单丝构成。理想的承力芯应具有抗拉强度高、弧垂低、密度小等特点，理想的铝单丝应具有高导电性能。碳纤维复合芯具有高比强度、高比模量等特点，口耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变，还有导电、传热和热膨胀系数小等优异性能，其在输电线路中应用为导线的承力芯；高导电率（63%IACS）的软铝单丝是未来理想的导电材料。碳纤维复合芯导线（AluminumConductorCompositeCore,ACCC）是一种新型导线，最早由美国、口本等国家开发，主要用于航天设备及空间站oACCC的芯线是以碳纤维为中心层、外包覆玻璃纤维制成的单根芯棒,其外层与邻外层铝线股为梯形截血，是一种性能优越的新型导线。碳纤维导线分为碳纤维棒芯铝绞线和耐热碳纤维棒芯铝合金绞线，结构与常规钢芯铝绞线相同。碳纤维复合芯导线内部结构如图1所示。图1ACCC内部结构图Figure1InternalstructurediagramofACCC一般钢丝的抗拉强度为1240MPa,高强钢丝的抗拉强度为1410MPa,而碳纤维复合芯导线的抗拉强度可达到2399MPa,分别为前两者的1・93倍和1.70倍。2碳纤维复合芯导线与传统导线的比较2.1结构对比1）ACCC导线将传统钢芯铝绞线（AluininuinConductorSteelRein-forced,ACSR）的钢芯用碳纤维和玻璃纤维复合芯取代，减轻了导线的质量，增加了导线的强度。2）ACCC导线将外层圆形铝绞线改为紧压双层梯形铝绞线，在总截面相同的情况下，ACCC导线的铝截面积较钢芯铝绞线铝截面积要大，铝的用量要多出20%〜30%,增大了导电的面积。3）ACCC导线外层铝线采用退火工艺铝线，与ACSR相比，其导电率更高，传输容量也得到增强。2.2材料性能对比选取直径相近的两种导线一一JRLX/T517/71导线（ACCC导线）与LGJ-400/65导线（ACSR导线）进行材料性能对比，碳纤维复合芯导线在外径大致相同时，其铝线截面积、最高工作温度、不同温度下的载流量均高于钢芯铝绞线。当高于迁移点温度（约80°C）之后，ACCC导线的弹性模量比ACSR导线要高，而热膨胀系数则要远低于ACSR导线。热膨胀系数小这一特点，对于输电线路中大跨越铁塔的弧垂的减小是最为显著的。2.3弧垂一温升曲线对比ACCC导线与ACSR导线的弧垂一温升曲线对比如图2所示。图2ACCC与ACSR导线弧垂一温升曲线Figure2TheSagandtemperaturecurveofDrakeACCCandLGJ-400/65从图2可以看出，ACCC导线的温度迁移点约为80°C,ACSR导线温度迁移点约为120°CO当温度升高时，ACCC导线随温度的升高，其弧垂变化不大；而ACSR导线随温度的升高，其弧垂发生巨大变化。3碳纤维复合芯导线在工程中的应用2004年至今，美国已有多条230kV线路中应用了ACCC导线。我国是继美国之后第2个在输电线路上应用ACCC导线的国家。据不完全统计，冃前全国各省（市、自治区）已有120余条输电线路的新建、改造工程中应用了ACCC导线。具体应用实例：2007年，辽宁220kV辽元1号线换线工程更换导线15.50km,220kV盘兴线换线工程，220kV清虎丙线换线工程；2008年,徐州220kV邵梨线改造工程更换导线16.37km；2009年，湖北220kV葛洲坝一白家冲I回、II回输电线路改造工程，220kV鄂州电厂一武汉东新建输电线路工程；2009年，华北电网500kV张南一门头沟输电线路工程；2009年，宁夏220kV武银乙线、220kV银花线双回路工程；2010年,浙江220kV河慈4P67线更换导线17.66km,河溪4P68线更换导线18.42km；2011年，河北220kV西平线换线改造工程；2011年，浙江宁波北仑电厂220kV双回路送出工程。实际应用情况表明，在增容扩建项目中，采用ACCC导线能够充分利用原有杆塔、输电走廊，同时能大幅度提高导线热稳极限及载流能力，从而提高线路输送容量，丁-程综合造价(考虑导线容量的增加)明显优于新建线路工程费用，并且暂无导线过热、松股、断线等事故发生...