碳纤维芯软铝绞线的特性研究与应用

碳纤维芯软铝绞线是一种新型的架空输电线,与钢芯铝绞线相比具有重量轻、强度大、耐腐蚀、大容量、低弧垂等优点。本文根据上海电缆研究所架空线实验室对碳纤维软铝绞线的试验研究成果,综合分析碳纤维软铝绞线推广应用的价值及其前景。

绞型碳纤维芯导线过滑轮应力分析

随着电网升级改造的推进,一种新型绞合型碳纤维芯导线以独特的结构及优越的增容性能,使其在复杂地形、气候地方推广应用时体现出优越性能。但在过滑车时会存在过大的弯曲应力问题。为此采用有限元软件建立绞合型碳纤维复合芯导线JLRX1/JFB-315/40过滑车分析模型,分析在25%拉断力下与滑车保持30°包络角时各单股的弯曲应力及变形问题。

绞型碳纤维芯导线接续金具创新性研究

绞合型碳纤维芯导线在原有钢芯铝绞线配套耐张接续金具基础上进行改进,解决绞合型碳纤维芯导线配套接续金具结构问题,独特的结构使其在复杂地形(大跨越、大高差、重冰区地段)、特殊气候地区应用时具有各种优越性能。

碳纤维芯耐热导线及其在750kV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750 kV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750 kV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750 kV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。

特高压输电线路垂直排列八分裂铝包覆碳纤维芯导线电场特性研究

为探讨新型导线在1 000 kV特高压电网中的适用性,针对某型号铝包覆新型碳纤维复合芯导线与钢芯铝绞线,依据垂直排列方式的特高压铁塔结构和八分裂导线的布置方法,建立了两种三相八分裂导线模型,通过有限元方法进行数值模拟计算,对比分析了在特高压输电条件下两类导线的电场特性。结果表明,新型碳纤维复合芯导线电学性能不仅满足相关的行业标准,较传统钢芯铝绞线还具有较好的电场强度特性,为新型碳纤维复合芯导线应用于特高压电网提供了依据。

基于模糊熵的碳纤维复合芯导线缺陷X射线图像增强研究

碳纤维复合芯导线作为一种先进的输电线材,在承载高负载输电方面发挥着重要作用。然而其不耐弯折等原因,导致正在工作中的导线断线等危害线路安全的情况发生。本文提出针对碳纤维复合芯导线缺陷X射线图像的一种提高对比度的方法,使缺陷部位X射线图像增强。该方法先利用引导滤波对图像进行预处理,然后对图像进行平滑处理,计算出图像的模糊熵,利用局部直方图均衡化重新分配图像像素的灰度级,增强该区域的对比度,最后将计算后的模糊熵映射到[0, 1]的区间内,得到最终图像。通过与传统直方图均衡化、灰度变换和对比度限制自适应直方图均衡化(CLAHE)处理算法对比,证明本文算法具有更好的增强效果。

碳纤维复合芯电缆国内外技术研发现状及工程应用进展

碳纤维复合芯铝绞电缆是一种容量大、损耗低、节能环保的新型复合芯导线。它具有重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀、线损小、弛度低、热膨胀系数小等一系列优异性能。国外技术研发以美国和日本较为成熟,并在工程实际应用。国内的技术研发近3年取得了突破性进展,部分企业已批量生产,产品已在百余条电网中挂网运行。

碳纤维复合芯导线缺陷检测技术现状及进展

碳纤维复合芯导线有着低密度、高强度、高弹性模量、低线损等诸多优点,可以大幅度提升线路的运输容量,但是因为不耐弯折与其他人为因素使得其内部存在各种缺陷,最终导致断线事故的发生,严重危害线路的运行安全。分析了碳纤维复合导线的应用现状,总结了几种碳纤维复合芯导线的常用无损检测技术,针对各种技术的原理和特点进行了分析,简要叙述了相关技术的优点与不足。最后指出碳纤维复合芯导线的无损检测技术依然需要大量的研究工作。

绞合型碳纤维复合芯导线的弧垂特性分析计算

绞合碳纤维芯复合导线(ACMCC)作为第二代碳纤维复合芯架空导线,具有更好的柔软性、抗疲劳性、绞线结构的稳定性、更好的抗压性和比棒式碳纤维芯直径大等特点。文章通过分析绞合碳纤维复合芯导线的特性,提出了导线“拐点温度”及拐点温度以上张力、弧垂计算的方法,并通过实例计算,分析研究绞合型碳纤维芯导线优越的弧垂特性。

碳纤维复合芯导线应用于特高压大跨越线路的脱冰工况仿真

当远距离输电工程横穿长江黄河时,需在该区域架设特高压大跨越架空输电线路。由于档距较长、不平衡张力较大等原因,该线路在发生脱冰跳跃时存在更大的安全隐患,而应用轻质、强度高的碳纤维复合芯导线有望降低其运行风险。该文利用清华大学自主研发的三自由度非线性仿真平台,基于导线的脱冰工况,对1000k V特高压大跨越应用同型号的碳纤维复合芯导线与钢芯铝合金导线两种情形进行仿真计算。结果表明:应用碳纤维导线可以降低特高压大跨越线路的弧垂,将不平衡张力降为原来的50%左右,降低绝缘子受力,虽然相间距离有所减小,但通过安装合适的抑制措施可以使其满足7 m的安全要求。因此,在特高压大跨越线路中应用碳纤维复合芯导线可以提升线路发生脱冰跳跃时的力学安全性。

高铁用超高绝热性能夹芯碳纤维复合材料的制备及其性能研究

本文研究了一种具有超高绝热性能的电磁防护碳纤维夹芯复合材料制备方法,使用电磁屏蔽碳纤维复合材料为蒙皮,二氧化硅/聚酰亚胺气凝胶为芯材,阻燃环氧树脂为粘合剂。通过调节配方改变材料的厚度、密度、导热性能、力学性能等指标,从而获得满足性能要求的材料。以厚度为20 mm的复合材料为例,其密度约为0.15 g/cm3~0.26 g/cm3;在10 kHz~18 GHz频段,材料的电磁屏蔽效能 ≥ 40 dB,室温热导率约为0.021 W/m.k,压缩杨氏模量和屈服强度分别超过7.21 MPa和0.334 MPa,具有优异的热稳定性(可以在150℃下稳定使用),和良好的阻燃性能(满足DIN-5510相关标准)。

碳纤维复合芯导线耐张线夹发热原因分析

碳纤维复合芯导线耐张线夹在线路运行中有发热现象,具体发热部位为耐张线夹引流板,其中4颗不锈钢螺栓温度最高,部分达到400℃左右。为防止因发热而产生线路故障,已对问题线路做了应急处理。为分析耐张线夹引流板发热原因,同时为消除后续耐张线夹发热引发线路故障提供理论支撑,现对发热耐张线夹做相应的试验分析。

光纤多股集束型碳纤维复合芯导线耐张线夹的研制

针对光纤多股集束型碳纤维复合芯导线的结构特点,采用液压式压接方法开发了配套金具耐张线夹,研究了影响耐张线夹握力和光纤光传输性能的因素。在结构设计上,该耐张线夹的钢锚有光纤通道,芯棒衬管采用多孔结构设计,具有受力均匀,握力大、兼顾光纤保护的突出优势。试验表明压接长度、液压压力、结构尺寸和搭接长度对耐张金具的握力和光纤光传输性能有重要影响,通过优化结构和压接参数,该配套金具可以与导线有效连接,具有较高的握力,且保证芯棒内植光纤的光传输性,这对于光纤多股集束型碳纤维复合芯导线的推广应用具有重要的意义。

碳纤维复合芯导线耐张线夹断裂分析

对某220 k V输电线路碳纤维复合芯导线的失效耐张线夹进行结构检测,发现铝管压接标示线定位错误造成压接后局部应力集中,线夹装配不符合规范要求。通过开展耐张线夹楔型夹握力、铝管握力和引流板温升试验,分析了线夹装配、温升对其握力的影响,指出引流板装配不良在大电流下发热使得楔型夹握力下降,铝管升温、承载并断裂致使碳纤维复合芯棒从楔型夹中脱落。提出碳纤维复合芯导线耐张线夹安装和安全运行的技术要求。

新型碳纤维复合芯铝合金导线的特性研究

采用拉挤成型工艺制备了碳纤维增强环氧树脂复合材料导线芯,在外部绞合铝绞线制备成导线。并对线芯的密度和拉伸强度以及导线的应力应变曲线和弧垂等性能做了研究。结果表明,碳纤维复合芯的密度仅为1.60g/mm3,断裂强度高达2874MPa,大大超过普通钢芯;由于在拉伸过程中复合芯只表现出弹性变化,而铝绞线要发生弹塑性变形,使导线的应力应变曲线上存在斜率的突然变化;线芯的热膨胀系数比铝绞线要小的多,使在温度升高到一定值时导线的弧垂基本不再增加,从而允许导线在更高的温度下使用。现场应用情况表明,新型导线完全可以取代传统钢芯导线,改造输电线路。

新型复合导线用碳纤维芯材的制备工艺

新型碳纤维复合芯导线是近年来输变电工程领域出现的一种可替代传统钢芯导线的全新产品,其核心技术是碳纤维复合芯的成型工艺。对影响碳纤维复合芯成型工艺的纤维体积含量、纤维和树脂的界面性能、模具内的非稳态温度场及拉挤模具的工艺要求进行了研究。

考虑股线接触与摩擦行为的710 mm^2碳纤维复合芯导线(ACCC)股线损伤分析

利用扫描电镜观察710 mm^2碳纤维复合芯导线(ACCC)过滑车试验后股线的磨损形貌,分析滑车底径对股线损伤的影响及股线损伤机制.同时,考虑股线间的接触与摩擦行为,建立导线全尺寸模型进行导线过滑车非线性动力学有限元分析.试验结果表明:导线过滑车后股线出现塑性变形与磨损,在股线表面初始磨损处以黏着磨损的形式扩展,且股线损伤随滑车底径的增大有所改善;数值分析表明:股线等效塑性应变与摩擦能量损耗开始于导线过滑车时的弯曲过程,且随滑车底径增大而减小,股线损伤的模拟结果与试验情况吻合.在此基础上,研究股线间摩擦系数对股线损伤影响,得到股线损伤随摩擦系数的减小而减小.研究初步认为滑车底径为30倍导线直径时股线损伤在可接受范围内.

碳纤维复合芯导线与钢芯铝绞线的起晕特性对比试验

为研究碳纤维复合芯导线(ACCC)的起晕特性,基于小电晕笼电晕测量系统进行了ACCC-600/71单根导线和LGJ-630/45钢芯铝绞线单根导线起始电晕特性的对比试验。试验结果表明:在干净及人工涂污下,ACCC-600/71导线的起晕电压均要高出LGJ-630/45导线起晕电压,说明ACCC-600/71导线确实能够降低线路损耗,在节能、环保方面具有良好运行性能;表面污秽会降低导线表面粗糙度系数,从而大幅度降低起晕电压,且污秽物颗粒度越大影响程度越高。

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。

碳纤维复合芯导线损伤检测

针对碳纤维复合芯导线抗剪切强度低、易劈裂,其损伤无法用肉眼识别,易造成断线事故的问题,探讨利用超声波和红外线对碳纤维复合芯棒损伤进行检测的可行性,实际测试结果证明,利用超声检测短距离碳纤维复合芯棒的缺陷是可行的。