碳纤维复合导线基本参数

碳纤维复合导线JLRX(ACCC)施工手册

碳纤维复合芯导线JLRX/T(ACCC/TW) 施工手册远东复合技术有限公司前言长期以来，架空输电线路导线主要采用钢芯铝绞线以及相关产品，电力工业的飞速发展对架空输电线路导线提出了更高的要求，促使各国科技人员研究开发各种新型导线。

在上世纪90年代末，人们开始尝试用复合材料代替金属材料来制作导线的芯材，改善导线的弧垂特性，以达到提高线路输送容量的目的，远东控股集团于2002年开始跟踪和研究导线领域这一新发展，并于2006年设立了全资子公司——远东复合技术公司，专门从事碳纤维复合芯导线的研发、生产和销售。

碳纤维复合芯导线的型号为JLRX/T（J—架空导线，RL—软铝，X—型线，T —碳纤维复合材料），规格用软铝型线标称截面和复合芯标称截面表示；国际上的通用型号为ACCC/TW（Aluminum Conductor Composite Core/Trapezoidal Wire)，规格用特定动物名表示。

碳纤维复合芯导线由于复合芯的强度足够高，不再需要铝承担受力作用，导电的铝就可以采用退火状态的软铝，其导电率可超过63%IACS；软铝的截面设计成瓦型，可大幅减小导线外径。

碳纤维复合芯导线的优越性能：1．导线的重量轻、强度高，在相同的运行应力时弧垂小；2．导线的线膨胀系数小，在最低温到最高温的运行温度范围内弛度小；3. 导线的外径小，导线运行时的风偏及覆冰载荷小；4. 导线的直流电阻和交流电阻小，线路运行时线损小；5. 导线允许运行温度180℃，可大幅度增容；6. 导线耐腐蚀，使用寿命长；6. 导线表面紧凑、光滑，电晕损耗小；碳纤维复合芯导线的力学、热学、电学特性均优于传统导线，综合解决了架空输电领域存在的各项技术瓶颈，可广泛用于老线路增容改造、新线路建设、电站母线，并可用于大跨越、大落差、重冰区、高污染等特殊气候和地理场合的线路。

因此，碳纤维导线在新建电力输电线路或老线路的改造上都有明显经济价值和社会效益。

碳纤维复合芯软铝导线在输电线路上的应用

能较好的满足目前国内对输电线路提出的增容的要求，且新型碳纤维复合芯导线相对于传统导线，提高了导体的导电率（即降低了导体电阻），在长距离输电线路上应用，能起到较好的节能效果同时由于碳纤维材料替代传统的铜芯作为加强件，诲导线具有了更好的耐腐蚀性能，可提高导线的运行寿命。
２复合芯软铝导线特点
１强度高。
ｆＯ．０２６）
１）
ｒＯ．０３７）
ｒ０．０３７）
０．１１８（０．０３６）
０．０９５（０．０２９）
载流量
７５０Ｃ１０００ｃ２００ａＣ９０８１１２３８９６１１０３１６６２９９２１２２ｌ１７９８１０２５１２６５１８６３
各种增容导线的特点虽然各不同，但均能不同程度上提高载流量，提高线路输送能力。耐热铝合金导线、铝基陶瓷纤维芯铝绞线是从材料和结构的总体上更新，如碳纤维芯软铝绞线ＪＲＬＸ／Ｔ、间隙型钢芯耐热铝合金绞线（ＧＴＡＣＳＲ）和间隙型钢芯超耐热铝合金绞线（ＧＺＴＡＣＳＲ）等。从各种增
殷钢芯铝合金导线
２８．３８ｍｍ
铝基陶瓷复合芯导线
２８．１９
ｎｌｌｎ
直径导电铝面
４０３ｒａｍ２
４８６。４
ｒａｍ２
４０３ｒａｍ２
５１７ｒａｍ２
积结构钢绞线铝承拉芯直径承拉芯面积抗拉强度弹性模量密度线膨胀系数温度迁移点以上线膨胀系数１１．５ｘ１０．６／＊Ｃ以上
一１３００
形软铝绞台而成。
堆早期２００２年美国ＣＴＣ公司开发了先期复合芯Ｔ形绞线并在美围几条线路上试用，黄围在２００４年开始挂网商业运行。远东复合技术有限公司和美同ＣＴＣ公司在２００２年下半年就该项目开始合作。碳纤维复合芯软铝导线具有５００ＫＶ及以Ｐ输电线路运行能力，抗拉强度较高，单位长度重最鞍轻的特点．使得应用该种导线的线路能够降低杆塔间的导线下垂弧度，可提高线路运行的安牟件和可靠性，同时可减少输电线路中支撑杆塔数量，降低工程建遗成奉，减少了工程占地，节约了我国的土地资源。碳纤维复合芯导线相对于传统导线，在相同外径尺、Ｊ下．增加了导电截面，增Ａ了线路的输送客量，

碳纤维复合芯导线安全系数的取值与隔热措施

碳纤维复合芯导线安全系数的取值与隔热措施摘要：为了确保碳纤维复合芯导线在线路增容改造后的安全可靠运行，本文通过计算比较了多种碳纤维复合芯导线在分别接近LGJ-240/30型钢芯铝绞线最大设计张力和最高气温弧垂情况下的安全系数和弧垂，根据档距中央导线和地线安全距离的规程要求，碳纤维复合芯导线的设计弧垂应与原导线弧垂基本一致，相对应的安全系数在3.0以上；为了确保复合绝缘子芯棒的机械性能，在导线和复合绝缘子之间应加装1片防污瓷绝缘子。

关键词：碳纤维复合芯导线；安全系数；最大设计张力；弧垂；瓷绝缘子；隔热0背景碳纤维复合芯导线已在全国各地35～500kV输电线路改造中试应用；碳纤维复合芯导线的弧垂因重量轻而小于原有导线设计弧垂，完全适合于原有线路增容改造[1-6]。

在线路增容改造过程中，为了不超出原杆塔设计条件，应合理确定碳纤维复合芯导线的安全系数，但将导致碳纤维复合芯导线在大档距情况下的弧垂可能大于原有导线设计弧垂，或在小档距情况下的弧垂可能小于原有导线设计弧垂，这样需要重新校验沿线每处交叉跨越点的电气安全距离，并校核档距中央导线和地线安全距离是否满足“0.012L+1m”的规程要求。

迄今，国内已经应用碳纤维复合芯导线的线路中，绝缘子大多采用免清扫的防污闪复合绝缘子或瓷复合绝缘子，并且应用时间较短，线路输送的负荷未达到最大设计负荷，高温对复合绝缘子或瓷复合绝缘子潜在的风险尚未暴露出来。

进一步排查可能存在的安全隐患，加大工程设计深度，确保电网的安全运行，具有重要的现实意义。

1 碳纤维复合芯导线与普通钢芯铝绞线的技术比较已运行20多年的110～220kV线路中，GB1179-83标准的LGJ-240/30、LGJ-300/40、LGJ-400/35型钢芯铝绞线或铝包钢芯铝绞线占大多数，下面就以240/30型钢芯铝绞线（GB1179-83）和对应的三家碳纤维复合芯导线作技术比较，钢芯铝绞线和碳纤维复合芯导线的主要技术参数（2015年以前的数据）[7]如表1。

碳纤维导线样本(08-02)

FAR EAST COMPOSIITE TECHNOLOGY CO.,LTD远东复合技术有限公司是远东控股集团的全资公司，注册资金1亿元，是集团高新技术研发产业化专设的主体企业，全国独家和美国CTC合作，专业开发生产碳纤维导线（节能型复合导线）和复合电力杆塔高技术复合产品。

工厂座落在桃园工业区，占地345亩，厂房面积86000平方米，总投入10.1亿元。

06年6月起在国家电网和南方电网七个省市的18条输电线路挂网运行；07年11月批量投产,08年产能15000KM，09年产能30000KM，2010年计划达到60000KM的工厂规模。

目前拥有多项碳纤维导线(节能型复合导线)系列专有技术和其它的知识产权，国内唯一。

目前远东复合技术和英国、加拿大知名复合材料公司等正进行复合电力杆塔多项开发合作。

远东复合技术有限公司自创办以来,一直坚持”全心全意为客户服务”的宗旨,发扬”永不满足,追求卓越的企业精神,重点把握产品节能环保和安全.以创新为主线,视质量为生命,强调市场导向和用户满意,为电力建功设发展和科技进步作出重要贡献,致力于在所经营的领域取得世界领先地位.JRLX/T（ACCC）碳纤维导线第一部分JRLX/T导线性能及结构参数长期以来，架空输电线路导线主要采用钢芯铝绞线以及相关产品。

电力工业的飞速发展对架空输电线路导线提出了更高的要求，促使各国科技人员研究开发各种新型导线。

高分子有机复合材料是国际上于上世纪70年代后期开发出来的新型材料，比重约为钢的1/4，强度为钢的2倍，硬度为钢的5倍。

由于它具有重量轻、强度大、热稳定性好、绝缘性能好、耐腐蚀等优点，很快就应用到建材、化工、宇航、汽车、体育用品(滑雪板、冲浪板)、游艇、医疗器材、家庭用品、傢俱等各个领域。

随着材料科学的不断进步，在上世纪90年代，人们尝试用有机复合材料代替金属材料来制作导线的芯材，并开发出几种复合材料合成芯导线。

这种新型复合材料合成芯导线充分发挥了有机复合材料的特长，与现有的各种架空导线相比，具有重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀、线损低、弛度低等优点。

第-4-章--碳纤维复合芯导线机械性能试验

第 4 章碳纤维复合芯导线机械性能试验4.1 碳纤维复合芯导线做的试验及数据4.1.1 碳纤维复合芯铝合金绞线握力试验碳纤维复合芯导线与配套的耐张线夹连接成组合体试样共 3组,且耐张线夹之间导线的长度 L 不小于导线直径的 100 倍,将试样安装在 100t 电液伺服卧式拉力机上,当施加的初张力达到导线计算拉断力的 17%-18%时,在耐张线夹出口处的导线上作滑移标识, 然后按 GB/T2317.1-2000《电力金具机械试验方法》7.1款的要求进行握着力试验,试验连接方式如图所示，将试样装于夹具之上，用100t 拉力试验机进行拉断力试验，当做高温拉力试验时，可以用升流器对导线进行升温。

（1）常温握力试验：导线与压接式金具的常温握力为 169kN，比计算拉断力高 41%。

（2）高温握力试验：导线与压接式金具的 120℃握力为 152kN，比计算拉断力高 27%；比常温握力降低 10%(试验过程：初始张力 5 kN，保持 20min；然后加热至 120℃，到120℃后将导线张力提高至 60 kN；4 小时后对导线进行拉断力试验)。

试验布置如图 4-1 所示：图 4-1 碳纤维复合芯导线握力试验4.1.2 碳纤维复合芯铝合金绞线高温拉力试验(1) 高温拉断力铝合金导线 ACCC/LH-240/35 和软铝导线 ACCC/LR-240/35 所用复合芯的常温抗张强度为 2800MPa；铝合金导线 ACCC/LH-300/50 所用复合芯 150℃的抗张强度为 2656MPa。

因此，该碳纤维复合芯由常温(按 30℃计)升高至 150℃时，抗张强度下降幅度仅为 5.2%。

一般技术产品的复合芯 160℃抗张强度仅为 1400MPa。

按其产品经验数据：每升高 1℃，抗张强度下降 10MPa 计算，复合芯 150℃抗张强度约为 1500MPa，30℃抗张强度约为 2700MPa。

因此，国外技术产品的复合芯由常温(按 30℃计)升高至 150℃时，抗张强度下降幅度大于 40%。

碳纤维导线

碳纤维导线技术性能及其施工要点1、碳纤维导线的结构碳纤维复合导线(ACCC-Aluminum Comductor Composite Core)是最早由美国、日本等国家开发的一种新型导线，主要用于航天设备及空间站。

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，其外层与邻外层铝线股为梯形截面，是一种性能优越的新型导线，如图所示。

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；其结构和常规钢芯铝绞线相同。

2、技术特点强度高一般钢丝抗拉强度1240MPa，高强度钢丝抗拉强度1410MPa,而碳纤维导线抗拉强度2399MPa，分别是前两者的1.9和1.7倍。

抗拉强度的明显提高可增加杆、塔之间的跨距，降低工程成本。

导电率高、载流量大、耐高温碳纤维导线不存在因钢丝所引起的磁损和热效应，且在相同负荷下，具有更低的运行温度，从而减少输电损失约6%。

相同直径时碳纤维导线铝截面是钢芯铝绞线的1.29倍，因此可提高载流量29%。

常规导线受软化特性和弛度特性的影响，工作温度提高非常有限，提高载流量主要靠加大导线截面来实现；而碳纤维导线得耐高温和低弛度特性，使同直径导线工作温度可以达到150-180 ℃，短时许容温度可达到200℃以上。

ACCC导线与ACSR导线相比具有显著的低弛度特性，在高温条件下弧垂不到钢芯铝绞线的1/2，能有效减少架空线的绝缘空间走廊，提高了导线运行的安全性和可靠性。

线膨胀系数小、弛度小从上表可以看出相同条件下，温度从26.1℃增加到183℃ACSR导线弛度从236mm到1422mm,提高了5倍，而ACCC导线弛度仅从198mm增加到312mm，仅提高0.57倍。

ACCC 导线变化量是ACSR导线9.6%，高温下弧垂不到ACSR导线的1/10，能有效减少架空线走廊的绝缘空间，提高导线的安全性和可靠性。

在相同跨距下，缩小导线长度。

重量轻常规LGJ-240/55导线重量1108Kg/Km（其中铝651Kg/Km，钢芯457Kg/Km）；而ACCC 导线（218mm2）重量653Kg/Km（其中碳纤维棒芯重量仅51Kg/Km）。

碳纤维复合材料芯架空导线施工机具特殊要求、施工检查及评级记录表

D
图 A.2.1-1 槽底直径 2200mm 张力机
图 A.2.1-2 张力机进线导向轮结构图
A.2.2 1660mm2 碳纤维复合材料芯半硬铝绞线张力放线用张力机、放线滑车、接续管保护
装置、装配式牵引器、卡线器、单头网套连接器、提线器等施工机具型号及主要技术参数应
满足表 A.2.2 规定。
表 A.2.2 放线滑轮主要技术参数表
专职质检员：
施工负责人：
备外观检查包括管弯曲，裂纹等项目。
注
检查人
32
施工负责人：
备外观检查包括管弯曲，裂纹等项目。
注
检查人：
30
附录 C 耐张线夹施工检查及评级记录表
C.0.1 耐张线夹液压施工检查及评级记录表如表 C.0.1。
表 C.0.1 耐张线夹液压施工检查及评级记录表
工程名称：
耐张段桩号
号至号
耐张段塔号
号至号
碳纤维复合材料芯架空导线规格
金具尺寸
序号
导线型号
JLZ2X1/F2A-1660/95
1
张力机
SA-ZY-2×100
2
放线滑车
SH-D-3NJ-1500/140
27
DL / T 5284 — 2019
3
压接机
4
网套连接器
5
接续管保护装置
6
装配式牵引器
7
卡线器
8
提线器
用现有（根据接续管外径选配压模） SL-W-125
SJII -Φ80×1380/49 SL-QT-1660 SK-LT-125 STT-2×50
压接管桩号
相别线别
楔形夹座
楔形夹长
测量位置