两种增容导线的性能及应用研究

文中利用斜抛物线公式结合拐点温度计算方法,搭建了适用于铝包殷钢芯导线和碳纤维复合芯导线的张力弧垂计算模型,从机械特性、弧垂特性、拐点温度、载流量、覆冰过载能力等方面对比了铝包殷钢芯导线和碳纤维复合芯导线性能差异,分析总结了两种导线的优劣性,对输电线路线路增容改造导线选型具有一定的参考意义.     

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.     

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。     

输电线路增容导线弧垂特性真型试验研究

随着输电线路新建和改造工程需求的多样化,增容导线将逐步应用于各电压等级的交直流输电线路工程。现有的输电线路设计通常采用经验公式来评估线路的弧垂,且仅在实验室开展过长60 m的小档距试验验证,与工程实际相差较大。为充分掌握典型增容导线的温升-弧垂特性,为输电线路导线选型提供依据,在昆明特高压实验基地搭建了国内首个200 m大档距真型塔试验线路耐张段,对普通铝包钢芯铝绞线和3种具有代表性的增容导线(铝包钢芯耐热铝合金绞线、铝包殷钢芯耐热铝合金绞线、碳纤维复合芯软铝绞线)共4种导线进行了详细的温升-弧垂特性对比试验研究。研究表明,碳纤维复合芯软铝绞线和铝包殷钢芯耐热铝合金绞线具有较优的弧垂特性,均出现明显的温度迁移点,碳纤维复合芯软铝绞线迁移点温度在75℃左右,铝包殷钢芯耐热铝合金绞线迁移点温度在105℃左右。     

碳纤维复合芯导线在500 kV新建线路中应用的技术经济分析

为研究碳纤维复合芯导线在500 kV新建架空输电线路工程中的应用前景,以500 kV典型单回交流线路为案例,针对常规630 mm2铝截面钢芯铝绞线,按照等载流量的原则,选取360~450 mm2铝截面的3种碳纤维复合芯软铝型线,计算对比分析碳纤维复合芯导线的载流量、弧垂特性、覆冰过载能力、负荷特性和摇摆角情况,比较各参选导线方案的初投资,采用年费用法分析参选导线的经济性,通过计算得到碳纤维复合芯导线的临界价格,总结碳纤维复合芯导线经济性方面的优势。     

倍容量导线的张力弧垂特性分析计算

倍容量导线由内含有36%~38%镍的铁镍合金来代替普通钢芯的铝包殷钢线,外使用超耐热或特耐热铝合金线所组成,其工作温度可达210~240℃,输送容量可达普通钢芯铝绞线的2倍。文章通过分析高耐热铝合金导体及其殷钢芯各自不同的机械物理特性,提出了导线“拐点温度”及拐点温度以上张力、弧垂计算的一些方法,并通过110 kV常清线路改造,充分体现倍容量导线的优越特性。     

碳纤维复合芯梯形软铝导线的研究开发

结合中国电力科学研究院碳纤维梯形软铝导线的研制、试验情况,介绍了该导线的生产流程,重点对碳纤维复合芯的研制、梯形软铝单丝拉制和导线绞制的关键工艺进行阐述。 通过该导线的性能试验分析,说明其具有自阻尼特性好、低弧垂、导电率高、载流量大、抗冰雪能力强的优点。 随着国产碳纤维技术日趋成熟,碳纤维梯形软铝导线具有很好应用前景。     

湿热条件对输电线路碳纤维复合材料芯柔量的影响

针对输电线在服役条件下长期受到导线自重和外力作用的影响,使主承力单元的碳纤维复合材料芯发生蠕变效应,研究输电线用碳纤维复合材料芯在不同温度和湿度下的蠕变行为。首先,介绍典型的树脂基纤维复合材料蠕变预测模型,分析各模型的适用性及特点;其次,利用动态机械热分析仪开展不同温度和湿度下的碳纤维复合材料芯蠕变试验;最后,通过现有蠕变预测模型分析其试验结果,得到碳纤维复合材料芯在不同温度和湿度下的蠕变应变和蠕变柔量演化。     

碳纤维复合材料芯导线在国内推广应用的技术经济分析

根据国内近年来碳纤维复合材料芯导线的应用情况,提出了碳纤维复合芯导线的推荐线型;通过对220kV改造线路和500kV新建线路模型的计算分析,得出在改造线路和新建线路工程中,应用碳纤维复合芯软铝导线与常规钢芯铝绞线的技术经济比较结果,并进一步对碳纤维复合芯软铝导线价格构成及未来推广应用条件进行了分析。     

碳纤维复合芯导线在500kV线路增容改造中的应用

以500kV天金线增容改造为例,从导线的载流量、杆塔荷载、弧垂特性及覆冰过载能力等方面对铝包钢芯耐热铝合金绞线和碳纤维复合芯导线进行综合比较,论述了碳纤维复合芯导线在500kV线路增容改造工程中的应用优势.     

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。     

碳纤维复合芯导线 在大跨越增容工程中的应用

维持现有路径,不对杆塔进行改造,仅更换增容导线是大跨越增容的理想方案。碳纤维复合芯(Aluminium Conductor Composit Core,ACCC)和耐热铝合金线(Aluminium Conductors Steel-Reinforced,ACSR)绞制的导线,具有重量轻、拉重比大、强度大、低弧垂、载流量大和耐腐蚀性能好等特点,可以满足线路大约双倍的增容要求。由于碳纤维复合芯的特殊性质,导线迁移点温度的计算和复合芯失效情况下的张力弧垂验算是大跨越工程中运用的关键技术,且部分配套金具需特殊考虑,如悬垂线夹和耐张线夹。     

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。     

特高压交流线路中铝包覆碳纤维复合芯导线选型研究

特高压交流线路具有运行电压高、输送容量大、线路损耗低的特点,铝包覆碳纤维复合芯导线具有弧垂小、线损低、耐高温、输送容量大、储备容量大、负荷转移强等特点。根据二者优势互补的特性,选取4种型号的铝包覆碳纤维复合芯导线与钢芯铝绞线进行电气特性、机械特性及经济性三个方面比较。通过技术经济分析,得出铝包覆碳纤维复合芯导线在特高压交流线路应用的合理性。     

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。     

架空导线用混杂纤维增强复合芯力学性能的研究

介绍了采用混杂纤维增强复合材料来替代架空导线传统增强材料——钢芯,以提高导线的载流量、力学性能及安全系数。简述了玄武岩纤维、碳纤维等混杂纤维增强复合材料加强芯的制备过程,并研究了复合芯制备工艺条件对芯棒的力学、热老化和热膨胀性能的影响。研究结果表明:随着复合加强芯(简称复合芯)中纤维含量的增加或拉挤速度的降低,复合芯弯曲强度和弯曲模量随之增加;短期热老化不会使复合芯的力学性能发生明显下降,而且能够进一步提高复合芯的固化程度;复合芯的热膨胀系数很小,仅为钢的1/4,能大大减少架空导线的高温弧垂现象。     

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。     

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。     

JRLX/T型碳纤维复合芯导线的特性及工程应用

碳纤维复合芯导线因材料和结构与一般钢芯铝绞线不同,其应力、弧垂特性、输送容量、电能损耗等具有明显的优越性。从不同设计条件下的10 000多个导线应力弧垂计算数据中摘录了一些有代表性的数据,分析了该导线在输电线路新建、增容改造工程中的应用,阐明了该导线的实用性和经济性。     

碳纤维复合芯导线在内蒙古电网的适用性分析

碳纤维复合芯导线具备优越的节能增容效果,环境适用能力强。与相同规格的钢芯铝绞线等常规导线相比,具有质量轻、抗拉强度高、耐高温、弧垂小、线膨胀系数低的特点,与常规导线具有相同截面积情况下其导体截面大,抗腐蚀性能强,若用于各类输变电增容及改造工程中,可对现有杆塔及输电走廊等设施进行充分利用,在大幅度提高传输容量的同时有效减少输电走廊的土地使用面积,优化土地资源利用,从而降低电网整体投资,缩减改扩建周期,减少停电损失。针对目前内蒙古电力(集团)有限责任公司在电网建设方面存在的问题,结合其他网省公司输电线路新建、改造工程中碳纤维复合芯导线应用经验,建议将碳纤维复合芯导线用于内蒙古电网输电线路增容、扩建、改建工程,符合新形势下电网建设可靠、安全、节约的理念。