碳纤维导线在输电线路导线增容和防冰中的应用

以碳纤维导线JRLX/T-310/40和普通钢芯铝绞线LGJ-300/40为例,比对分析碳纤维导线和普通钢芯铝绞线的载流量、弧垂和融冰特性。结果表明:在覆冰条件下,相同环境参数时的碳纤维导线和普通钢芯铝绞线的融冰特性差异可以忽略不计;当导线覆冰厚度为30 mm时,碳纤维导线的弧垂比普通钢芯铝绞线低1.4 m;在相同温度变化范围内,碳纤维导线的弧垂变化量小于普通钢芯铝绞线;当温度由80℃升至160℃时,普通钢芯铝绞线弧垂有较大的增加,而碳纤维导线的弧垂仅再增大0.161 m。这些特性表明在重覆冰条件下碳纤维导线的对地安全性要比普通钢芯铝绞线高,其在重覆冰区推广应用的优越性明显;碳纤维导线很适合在需要对线路进行增容的情况下使用。     

220kV输电线路采用钢芯铝绞线与碳纤维导线的方案比较

在黑河—和林220 k V输电线路工程中,针对采用钢芯铝绞线(JL/G1A-400/35)、碳纤维导线(ACCC/LH-185/25、ACCC/LH-210/35、ACCC/LH-240/35)4种导线设计方案中的线路输送容量、电阻损耗、工程造价和年费用进行了计算对比分析。结果认为:虽然4种导线均能满足输送容量的要求,但JL/G1A-400/35型钢芯铝绞线静态投资低、年费用最低,且电阻损耗小,具有良好的节能效果,因此在该工程中推荐采用。     

碳纤维导线架线施工研究

碳纤维导线由轻型的碳纤维复合芯和梯型铝合金绞线组成,与常规导线相比,它有强度高、导电率高、载流量大、线膨胀系数小、弛度小、重量轻、耐腐蚀、使用寿命长、降低线路成本及节能等优点,是未来输电线路导线的发展方向。但由于材料、结构的改变,碳纤维导线的架线施工与常规导线的架线施工也有比较大的区别,结合JRLX/T-540/47型碳纤维导线的架线施工经验,介绍了碳纤维导线架线施工需注意的要点。     

碳纤维复合芯导线在特高压交流工程中的优势

碳纤维复合芯导线具有重量轻、载流量大、弧垂小、节约杆塔费用以及减小占地面积等一系列优点,但是基于碳纤维复合芯导线具体应用优势的分析尚未形成。结合碳纤维复合芯导线在国家电网特高压交流项目中的推广应用,与对应型号的传统钢芯铝绞线对比,于负荷转移、增容、特殊跨越等应用情形下进行经济性分析,论述碳纤维复合芯导线的应用优势,得出碳纤维复合芯导线的综合性能及经济性优于同等规格的钢芯铝绞线的结论,为工程设计和决策提供实用和可靠的方法和依据。     

基于真型试验线路的碳纤维导线受损特征研究

为增大导线受损的可能性从而更好地研究碳纤维导线的受损特征,以500kJLRX/FIB-400/50型碳纤维导线为样本,在线路舞动频繁发生的真型试验线路进行了为期18个月的碳纤维导线挂网试验,试验期间及结束后对导线及其连接金具受损情况进行了检测与分析。     

铝包覆碳纤维复合芯导线研究现状与应用

传统碳纤维复合芯导线(ACCC导线)具有低弧垂、大容量、节能减排等综合经济技术优势,已实现规模化应用。ACCC导线施工过程中容易折损,且无法探测,易造成停电及安全隐患;碳纤维导线需要特种连接金具,工艺复杂、成本高、施工过程繁琐,严重限制了碳纤维复合芯导线的推广使用。与ACCC导线相比,铝包覆碳纤维复合芯导线具有截面积大、保护碳纤维芯、不易折损、连接金具成本低、操作简单和施工方便等特性,有助于构造安全、环保、高效节约型超/特高压等输电网络,代表了未来碳纤维复合芯导线技术的发展趋势。     

碳纤维导线在架空输电线路上的应用

碳纤维导线材料是一种性能良好的特种材料,在架空输电线路项目扩容改造时,在基本不改变原有配置的基础上,采用碳纤维导线材料可以提高载流量约一倍。文中对这种导线的结构、特性和应用情况作了介绍和分析,论述这种导线在今后电网工程扩容改造中将发挥其重要作用。     

碳纤维复合芯导线在110 kV线路增容改造中的应用

以某110 kV线路增容改造用户需求为出发点,阐述了碳纤维复合芯导线在在110 kV线路增容改造工程中增容导线的应用,计算了碳纤维导线的运行温度,对碳纤维导线和原钢芯铝绞线的传输容量、导线荷载、弧垂特性等方面进行了比较分析,确定将JRLX/T-185/28作为本工程的增容导线。     

碳纤维复合芯导线过滑车散股现象

针对碳纤维复合芯导线在过滑车后可能出现的散股现象进行了研究。首先对碳纤维复合芯导线过不同底径的滑车进行了有限元分析,得出碳纤维复合芯导线过滑车时随着滑车底径的增大散股现象变小,过20 D滑车时相邻铝线最大散股间距为3.08 mm,过40 D滑车时相邻股线最大距离为0.6 mm。其次通过实验分析了碳纤维复合芯导线过滑车时导线表面的变化以及过不同底径滑车后导线表面的散股程度,选取过滑车后的其中一根试件进行张力为1%RTS、10%RTS、20%RTS、30%RTS条件下导线外观的观察,得出随着张力增大导线散股现象有明显改善。当导线张力在20%RTS以上时导线表面散股现象很小。通过有限元分析以及实验研究得出碳纤维复合芯导线过滑车时散股现象的严重程度与滑车底径成反比,但在实际工程中含张力的情况下散股现象较小。     

增容导线选型边界条件的选择

为将更多的新技术、新材料、新工艺应用到电网建设中,叙述了增容导线(碳纤维导线、铝包殷钢芯耐热铝合金导线和应力转移型导线)的结构、电气性能和机械性能,并将主要特性进行对比分析,以220kV线路双分裂300mm2导线和500kV线路四分裂400mm2导线为例,在导线选型过程中,主要从年费用、导线价格方面对普通钢芯铝绞线与上述3种增容导线进行了技术经济比较,最终得出增容导线选型的边界条件。     

基于高精度温度传感器的多股碳纤维导线潜伏性缺陷检测方法

为提升多股碳纤维导线的质量，研究基于高精度温度传感器的多股碳纤维导线潜伏性缺陷检测方法。利用布里渊光时域反射技术设计高精度温度传感器，并将单根光纤植入多股碳纤维导线中，通过注入窄谱光源来实现温度采集。采用外差检测法对窄谱光源进行处理，获取多股碳纤维导线的温度采集结果。采用平均处理方法滤除温度数据内部的噪声。基于滤波后的温度数据，建立多股碳纤维导线的温度场逆问题模型，并利用牛顿迭代法对模型进行求解，从而得到多股碳纤维导线的热导率。实验证明，该方法能够有效地采集多股碳纤维导线的温度，并成功滤除99%的内部噪声。检测无缺陷多股碳纤维导线的热导率是235 W/m·k，基于此，该方法也能够根据与无缺陷导线的热导率的差异有效地检测导线的潜伏性缺陷。值得注意的是，当导线的负荷电流增加时，该方法的潜伏性缺陷检测效果更佳。     

1660 mm~2碳纤维导线放线用张力机卷筒槽底直径的计算

碳纤维导线抗弯曲、抗扭转性能差,若张力机卷筒的倍率比过小,容易损伤导线。碳纤维导线损伤主要有3种现象:芯棒损伤、铝线损伤和导线散股。通过碳纤维芯棒4点弯曲试验和铝线拉伸力学性能试验,分别得出芯棒和铝线损伤判据。以大规模应用的1 250 mm~2大截面导线(JL1G2A-1250/100-84/19)过1 850 mm槽底直径卷筒塑性区域比例为导线散股判据。以1 660 mm~2大截面碳纤维导线(JLZ2X1/F2A-1660/95-492)张力放线用张力机卷筒槽底直径为研究对象,采用ABAQUS建立了导线过6种不同槽底直径的张力机卷筒有限元分析模型,分别计算出导线在最危险工况下的应力应变云图,最终确定1 660 mm~2大截面碳纤维导线张力放线用张力机卷筒槽底直径为2 200 mm。     

棒型碳纤维导线在张、弯载荷下股线受力分析

棒状碳纤维复合芯增容导线是架空输电线路的新概念导线,具有抗拉强度高,重量轻,工作温度高,下垂小的优点,但价格昂贵,抗弯、抗扭、抗侧压性能差。施工过程中的不当操作易造成芯棒损伤,且已出现运行2年左右的此类线路断线事故。拉、弯载荷作用下碳纤维导线的过滑车工艺是决定导线能否无损挂线及后期正常运行的关键,因此,为进一步发现上述导线股线间受力问题,以某棒型碳纤维复合芯导线为例模拟导线在拉、弯载荷工况下的过滑车施工工艺,揭示了导线分别在张拉载荷、张弯载荷工况下的受力情况,分析结果表明:此棒状碳纤维复合芯导线在25%RTS(额定拉断力)载荷下与滑车(底径≥30倍导线直径)成25°包络角时可完成导线过滑车施工工艺。     

新型铝包覆碳纤维复合芯导线连接金具应用研究

基于碳纤维复合芯导线连接金具的运行特点和存在问题,采用全新液压式工艺对碳纤维复合芯导线和复合碳芯进行连接,实现铝包覆碳纤维复合芯导线与耐张线夹、接续管等金具的可靠结合,成功解决了碳纤维连接金具造价成本高,施工工艺复杂,易对碳纤维芯造成损伤等问题。通过研制新型碳纤维复合芯导线耐张线夹和接续管,并进行力学性能测试,探讨对铝包覆碳纤维复合芯导线复合芯径向耐压性能和抗剪切力性能的影响。实验结果表明,新型碳纤维复合芯导线连接金具不仅具备传统碳纤维复合芯导线配套金具的优点,同时造价低,施工工艺与普通钢芯铝绞线相同,大幅提高了现场施工的安全性,为特高压输电线路安全运行提供可靠保障。     

绞合型碳纤维复合芯导线的弧垂特性研究

绞合型碳纤维复合芯导线作为一种新型架空输电导线,在输电线路增容改造工程中具有良好的应用前景,但由于运行时间较短,缺乏深入研究,尚不能准确评估其特性,目前在弧垂特性方面的研究也不够全面、系统,限制了绞合型碳纤维导线的进一步推广应用.该文在充分考虑绞合型碳纤维导线"拐点温度"特性的基础上,搭建了一套适用于绞合型碳纤维导线的弧垂计算模型,并选取钢芯铝绞线和多种其他类型增容导线与之进行对比.研究结果表明,绞合型碳纤维导线的拐点温度在60～110℃之间;相较其他类型导线,在输电线路运行温度范围内绞合型碳纤维导线的弧垂最小、张力最大、弧垂变化量最小;在各自的长期允许运行温度下,绞合型碳纤维导线和钢芯铝绞线的弧垂差随档距的增加而增大,在2000m档距时,弧垂差可达50m左右,说明在大跨越线路工程中绞合型碳纤维导线能够充分发挥其高温低弧垂特性;在覆冰地区,相比钢芯铝绞线,绞合型碳纤维导线的对地安全性更高,并且覆冰越严重其低弧垂优势更为显著,适合在重覆冰地区应用.     

输电线路碳纤维复合芯导线杆塔塔头规划分析

鉴于内蒙古电力(集团)有限责任公司2013年的生产计划中有6项工程使用碳纤维复合芯导线,采用悬链线应力状态方程式对碳纤维复合芯导线杆塔塔头进行设计规划.分析比较后,确定碳纤维复合芯导线选用双分裂JLRX1/F1A-240/35型,与之配合的地线采用JLB20A-120型铝包钢绞线;导线、地线安全系数分别选定为3.0和3.5;双回路塔规划为鼓形塔,单回路塔采用酒杯形塔和猫头形塔2种,并确定了塔头的具体尺寸.采用该方法规划的黑河变—盛乐一站220 kV输电线路杆塔塔头目前运行良好.     

特高压输电新型碳纤维导线的电磁特性

为研究特高压输电网中碳纤维导线的适用性,针对某新型碳纤维导线,采用有限元方法开展数值模拟计算,探究该导线在特高压输电领域中的电磁性能与可听噪声等特性,仿真结果验证了新型碳纤维导线符合相关国家标准。同时,通过与钢芯铝绞线进行对比分析,说明两者的电磁特性相差不大,为新型碳纤维导线在电网中的推广与应用提供参考。     

特高压直流工程中碳纤维复合芯导线选型研究

随着特高压交直流电网规模日益扩大,输送容量不断增长,对输电导线的安全性、可靠性和经济性均提出了较高要求。碳纤维导线相比传统导线,具有强度大、弧垂小、输送容量大等特点。根据特高压直流工程的特点,分析研究了碳纤维复合芯导线在特高压直流工程中的可行性,并选取了几种同等截面等级的碳纤维复合芯导线与常规钢芯铝绞线进行电气特性、机械特性、经济性的全面比较,得到综合性能较优的碳纤维复合芯导线型号,为特高压直流工程导线选型提出建议。     

碳纤维复合芯导线及金具压接施工技术研究

碳纤维复合芯导线（简称ACCC）是目前全世界电力输变电系统理想的取代传统的钢芯铝铰导线、铝包钢导线、铝合金导线及进口殷刚导线（简称ACSR）的新产品,碳纤维复合芯导线与传统导线相比具有重量轻、强度大、低线损、弛度小、耐高温、耐腐蚀、与环境亲和等优点,是实现电力传输节能、环保与安全的理想替代品。文章介绍了碳纤维复合芯导线的性能特点和施工方法,为今后实施类似工程提供参考。     

新型铝包覆碳纤维导线力学性能分析研究

针对特高压输电线路中导线性能及输电能力的需求,以铝包覆结构的新型碳纤维导线为研究对象,建立新型导线与传统碳纤维导线的三维物理模型,采用有限元方法进行模拟计算,并分析比较了两种导线在抗拉性能、抗压性能等方面的力学特性。对比结果表明:在径向压力或轴向拉力作用下,相较于普通碳纤维导线存在的应力集中现象,新型导线的应力分布更为均匀,且在两种典型工况下的最大应力均小于传统导线;另一方面,两种碳纤维导线在不同工况下的形变分布基本一致。综合分析表明,新型铝包覆碳纤维复合芯导线能有效提升导线的抗压能力与抗拉能力,具有良好的力学性能。