绞合型碳纤维复合芯导线在新建线路中的应用研究

与目前普及应用的棒型碳纤维复合芯导线相比,绞合型碳纤维复合芯导线具有柔软性能良好、安全稳定性高、连接金具简单和架线施工方便的系列优点,是未来碳纤维复合芯导线的发展趋势。为研究该导线在500 kV新建架空输电线路工程中的应用前景,以两典型500 kV双回交流线路模型为例,分别从节材和节能的角度相应选取碳纤维复合芯导线,与推荐的铝包钢芯铝绞线方案进行综合技术经济比较,总结绞合型碳纤维复合芯导线经济性方面的优劣势,以指导实际工程应用。     

碳纤维复合芯导线的特性及应用

阐述了碳纤维复合芯(ACCC)导线的结构和材料特点,比较了直径相近的ACCC导线与传统钢芯铝绞(ACSR)导线的主要材料性能,绘制了两种导线的应力弧垂曲线,将两类导线在最高气温下的弧垂和应力进行了对比。结果表明,ACCC导线的截面积、最高工作温度、载流量均高于ACSR导线,而弧垂明显小于ACSR导线,在实际工程中ACCC导线弧垂小的优势可明显降低铁塔的高度,进而可减少线路的造价。     

碳纤维芯耐热导线及其在750 kV线路应用分析

通过与常规导线对比,详细分析了耐热导线——碳纤维芯耐热（铝绞）导线的机械电气性能。同时,分析指出了750kV大截面、大容量输电线路的特点。在此基础上,探讨了碳纤维芯耐热导线在750kV线路上应用的可能,并进一步分析了碳纤维芯耐热导线的应用对750kV线路工程的影响。最后总结了耐热导线技术发展的方向和应用前景。     

碳纤维复合芯导线在华东电网的应用分析

碳纤维复合芯导线是一种新型增容导线,它在机械、电气性能等方面都有突出的优势。通过对华东电网一条500kV线路的技术经济分析,论述了应用碳纤维复合芯导线增容改造线路,可以节省改造项目成本,但运行损耗比较大。在华东地区,基于不同的具体情况,可以利用碳纤维复合芯导线的性能优势,解决一些特殊环境下的线路增容问题。     

绞合型碳纤维复合芯软型铝绞线在线路增容工程中的应用

  [目的]  为解决某220 kV线路增容问题,在工程设计阶段,对常规导线和多种耐热导线进行综合比选。  [方法]  分析了要求输送容量下各型导线的最高运行温度;对比了机械荷载和导线弧垂变化对杆塔基础的影响;计算了不同导线的电能损耗;分析对比了施工运维和建设难度;从一次性投资和年费用上进行经济分析。  [结果]  结果显示:在满足输送容量和导线允许温度的情况下,常规导线方案需全线拆除并新建杆塔和基础;各型耐热导线弧垂和荷载均满足原线路设计条件;常规导线和绞合型碳纤维复合芯软型铝绞线的年费用较低,运维相对便利。  [结论]  绞合型碳纤维复合芯软型铝绞线综合性能较优,适用于利用已有线路杆塔实现线路增容的场合,尤其是在城区或近郊等新建杆塔较为困难的地方。     

碳纤维复合芯导线截面几何特性分析及优化

对于碳纤维复合芯导线这种由碳纤维环氧树脂基复合芯和梯形截面软铝股线缠绕形成的"纵向连续、横向离散"的典型复合材料,目前尚缺少导线结构的理论分析,且目前国内研究均忽略股线缠绕,将导线取为圆柱截面进行仿真分析。针对这种具有圆弧状梯形截面股线缠绕的导线结构,只有通过测量导线原有的横向、纵向几何参数,运用材料力学中扇形形心计算公式、截面惯性矩计算方法,方能进行导线结构截层半径、梯形截面股线面积、截面惯性矩的理论计算。导线截面几何特性指标计算将为导线结构简化以及建模仿真分析,提供有力佐证,并为碳纤维复合芯导线内力与应力分析打下良好基础。     

碳纤维复合芯导线股线应力有限元分析

考虑碳纤维复合芯导线的结构、材料特性,针对JRLX/T-315/40碳纤维导线进行了静力线形分析,并利用SOLIDWORKS软件建立导线实体模型,模拟分析了导线在实际运行过程中受到拉力、剪力和弯矩以及线夹的挤压力时外层股线与线夹接触部位的应力分布情况。结果表明,导线夹持区的应力集中部位主要在U型螺栓出口处和悬垂线夹出口处;在线夹出口处,T_0=0.15Tp时导线与悬垂线夹接触位置的外层中间一根股线的应力损伤最严重;在弯矩和拉力共同的作用下,碳纤维复合芯棒承担导线63%左右的应力,是碳纤维导线的主要承力部件。     

碳纤维复合芯导线温度—弧垂特性有限元分析

针对碳纤维复合芯导线高温低弧垂的特点,采用ANSYS有限元分析软件分析碳纤维复合芯导线在0~160 ℃的弧垂变化规律,并验证了有限元软件模型和加载方法的合理性。通过分析碳纤维复合芯导线在温度荷载作用下的弛度特性,表明芯棒截面积相同时结构重量小的导线弧垂变化量大;芯棒截面积不同时,截面较大的导线弧垂变化量较小。     

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。     

碳纤维复合芯导线输电塔体系地震响应

基于碳纤维复合芯导线所具有的优点,运用数值模拟方法建立了碳纤维复合芯导线和传统钢芯铝绞线输电塔体系三维有限元模型,采用时程分析法,考虑了导(地)线的几何非线性,研究了一致激励和非一致激励地震作用下导(地)线输电塔体系的地震响应,得到了两种塔—线体系的塔顶位移和加速度、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度、导线轴力的时程曲线。结果表明,碳纤维复合芯导线—输电塔体系与钢芯铝绞线—输电塔体系相比,塔顶最大位移、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度均较小,一致激励地震作用与非一致激励地震作用的地震响应相差较大,非一致激励地震作用下比一致激励地震作用下的导线中点和挂点轴力大。     

碳纤维复合芯高温拉伸加热炉的研发及应用

为满足碳纤维复合芯高温拉伸实验过程中实验条件并保证加热控温精度和数据准确性,对加热炉进行了改造升级。结果表明,改造后的加热炉在温度精确控制方面得到很大提升,有效模拟检测了导线芯在高温下的力学性能。此加热炉可应用于碳纤维复合芯的高温拉伸实验。     

增容导线在上海电网中的应用情况分析

对目前应用较为广泛的几种增容导线进行了介绍,以上海电网中几条实际输送功率较大的220 kV线路为例,探讨了导线增容技术在上海电网中的应用情况。在导线截面相同的情况下,碳纤维芯软铝导线的增容效果与其他类型增容导线相当,甚至更优,但其水平荷载和垂直荷载均明显小于其他类型的增容导线,弧垂特性优势更加明显。其他类型增容导线无论截面大小其弧垂均大于原常规导线,部分碳纤维芯软铝导线的弧垂较原常规导线有所减小。     

圆形耐热硬铝合金碳纤维复合芯导线在500 kV 山区增容改造线路中的推荐分析

浙江电网的林木高度的削减赔偿逐年增加,大大加重了地区输电线路运行维护成本,为减少输电线路下方的林木高度削减次数降低运行成本,同时满足浙江电网的增容需求,浙江电网运行单位要求在增容改造中对已建输电线路更换采用低弧垂导线,以满足增容后不再增加导线弧垂,进而保证导线对树冠的安全距离,结合山区500 kV增容改造工程,对多种低弧垂导线进行特性分析,采用满足工程要求的圆形耐热硬铝合金碳纤维复合芯导线,通过对此种多个型号导线进行载流量、高温弧垂、杆塔荷载、绝缘子金具串强度、悬垂串摇摆角校验及经济比较后,来最终选择此种导线规格参数,经过论证比对后,推荐采用4×JLNR/F1B-375/35圆形耐热硬铝合金碳纤维复合芯导线。     

碳纤维复合芯导线输电线路风振响应时域分析

针对碳纤维复合芯导线(ACCC)输电线路的风振响应,采用数值模拟建立输电线路体系有限元模型进行分析,并将得到的位移、弯矩和轴力响应与传统钢芯铝绞线(ACSR)进行对比。结果表明,ACCC导线的抗风性能优于ACSR导线,更适用于高温运行环境和风灾严重地区、大跨越输电线路等频繁承受大风荷载作用的输电线路。     

ACCC导线的应用和金具的研制

介绍ACCC导线结构、主要品种、技术参数及应用实例,得出ACCC导线具有高强度、高容量、耐高温、耐腐蚀、线损低、低弧垂等技术特性,提出金具国产化研制的设想,供采用ACCC碳纤维复合芯铝绞线的研究、设计、施工参考。     

900 mm2大截面导线压接管优化设计研究

锦屏-苏南±800 kV特高压直流输电工程首次大量应用四层铝股结构900 mm^2大截面导线,由于铝钢比大,导线中铝线承担的拉力相对较大,按传统经验设计的压接管对导线的握力不满足标准的要求.为最大程度减小压接引起的铝线强度损失,提高金具对导线的握力,进行了金具的优化设计研究.在分析握力影响因素的基础上,设计了基于不同内径和拔梢长度的铝管的正交试验方案,金具与同一导线压接后进行握力试验,对试验结果进行二元回归分析,得到内径和拔梢长度对金具握力的影响规律.对于900/40导线配套的压接管,在一定范围内增加铝管内径和拔梢长度有利于提高金具握力.推荐了优化的压接管尺寸用于金具制造,工程抽检结果表明优化后金具的性能达到了预期效果.     

钢铝绞制复合型大截面导线的综合弹性系数计算

针对钢铝绞制复合型导线的特点,采用推理方法从股线的连续性、各项同性入手,建立了离散、各向异性导线的泊松比计算公式,获得了大截面导线的截面刚度计算公式及复合型导线材料的机械特性各项指标,实现了复合导线预期结果,为导线力学精确计算及架线施工提供了参考依据。     

±660 kV直流1 000 mm2大截面导线架设技术探讨

大截面导线对节能降耗,建设"资源节约型、环境友好型"电网具有重要意义,西北(宁东)—华北(山东)±660 kV输电线路采用4×JL/G3A-1000/45导线方案经济上合理,技术上先进。针对1 000 mm2大截面导线结构和架线技术与扩径导线的不同,主要介绍架线设备的选型、张力放线、导线压接、紧线和附件安装等施工技术要点及施工注意事项。实践证明,采用"一牵四"方案架设1 000 mm2大截面导线,作业安全、高效、环保。     

碳纤维电热元件的阻温特性研究

研究了发热芯线型、预处理工艺、黏结剂浓度和支撑芯的存在对碳纤维电热元件阻温特性的影响。结果表明：支撑芯的脱离、保护气氛下的瞬时高温除杂工序、采用多股线型的发热芯及适宜浓度黏结剂的定型处理可以使碳纤维电热元件获得较为稳定的阻温变化特性,降低电阻变化率;优化制备工艺,可以使无芯碳纤维电热元件的阻温特性与碳毡元件媲美,其电阻变化率较小。     

内嵌逆流柱型风帽阻力特性冷态试验研究

基于660 MW循环流化床(CFB)锅炉原型风帽,结合冷态试验与理论分析,研究了内嵌逆流柱型风帽的结构尺度、风帽局部阻力分配特性、背压及多风帽布置方式对风帽阻力的影响.基于大量试验数据,结合Levenberg-Marquardt(LM)算法和通用全局优化算法,获得了风帽阻力计算模型.结果表明:风帽阻力除了与风速有关外,还与风帽的结构尺度有关;在风帽局部(如芯管、风帽头小孔、环缝、折转处和芯管小孔)阻力分配中,芯管小孔风速的影响最为显著;风帽阻力随着背压的升高呈单调减小趋势,多风帽布置方式对其阻力的影响不明显;通过该模型计算得到的风帽阻力计算值与试验值基本吻合.