铝包覆型碳纤维复合芯导线在高压输电线路中的应用分析

铝包覆型碳纤维复合芯导线具有弧垂小、载流量大、线损低、耐弯折及易压接等优点,在旧线路增容改造、新建线路及新能源送出线路等工程中具有广阔应用前景。分别对220 kV增容线路、500 kV新建线路及220 kV新能源送出线路3种应用场景进行技术经济分析,论证铝包覆型碳纤维复合芯导线在高压输电线路中应用的可行性及优越性。

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。

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。

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。

铝包覆碳纤维复合芯导线性能研究

碳纤维导线以其重量轻、强度高、热膨胀系数低、输送容量大等特点在电力系统有巨大的应用潜力,但由于碳纤维芯棒抗剪切力差、金具压接施工工艺复杂等缺点限制其发展。采用碳纤维芯棒铝包覆技术及新型耐热树脂制备了一种新型碳纤维导线,实验研究表明:与钢芯铝绞线相比,新型碳纤维导线拉伸性能提高明显,铝截面积增大,线膨胀系数小,同时有效提高了碳纤维芯棒抗剪切力,明显减小弯曲半径,解决了现场压接施工工艺复杂的难题,大大提高了新型碳纤维导线使用推广性能,具备替代传统钢芯铝绞线的能力。

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。

表面构型对输电导线覆冰碰撞特性的影响分析

导线结冰严重影响着电网运行安全,局部碰撞系数是表征输电导线覆冰增长速率的关键指标,以往对传统钢芯铝绞线或其简化圆柱模型的覆冰增长特性进行了分析,碳纤维复合芯导线(Aluminum Conductor Composite Core,ACCC)作为一种发展迅速的新型导线,其局部碰撞系数和覆冰增长过程鲜有研究。首先基于商用有限元软件Fluent实现了对覆冰增长数值模拟,并通过与模拟试验结果对比,验证了仿真方法的有效性。随后,利用经过验证的数值模拟方法,对ACCC模型和简化的圆导线模型的覆冰增长特性进行了对比研究,模拟得到了二者表面的液滴碰撞系数分布,讨论了不同的雨滴中值直径和风速变化对碰撞系数的影响,获取了ACCC模型的结冰冰形。结果表明:风速低时ACCC模型的局部碰撞系数显著小于圆模型,覆冰初期,冰形受导线表面构型影响十分显著;当导线表面被覆冰完全包裹后,圆模型冰形比ACCC模型冰形阻力系数整体低15.3%,且在多个风攻角下呈现驰骋不稳定性。研究结果对于获取ACCC覆冰增长特性,了解不同表面构型导线覆冰致灾机理具有重要价值。

新型碳纤维复合芯导线在输电线路中的应用分析

新型碳纤维复合芯导线具有良好的力学性能和电气特性,与等径钢芯铝绞线相比,其主要有芯线强度高、导电率高、载流量大、质量轻、耐腐蚀、弧垂小等优点;与普通碳纤维导线相比,新型碳纤维复合芯导线采用铝包覆技术,在配套金具、导线压接和施工工艺等方面都有较大改进。以110~500 kV新建线路为例,对185~800 mm^2截面的新型碳纤维复合芯导线进行了全面的经济性比较。研究结果得到:对于500 kV新建双回线路,推荐采用JLRX1/F2A-710/50、JLRX1/F2A-800/50导线;对于220 kV新建双回线路,推荐采用JLRX1/F2A-400/50、JLRX1/F2A-450/50导线;对于110 k V新建双回线路,推荐采用JLRX1/F2A-300/40、JLRX1/F2A-360/40导线。

低风压绞合型碳纤维复合芯导线在沿海台风地区的应用分析

为解决沿海台风地区架空输电线路的增容和抗风要求,对钢芯铝绞线与低风压绞合型碳纤维复合芯导线的风阻系数、电气性能、机械性能和经济性进行了分析比较,明确沿海台风地区的导线最佳选型规则。对比结果表明:在台风条件下,低风压绞合型碳纤维复合芯导线的风阻系数显著低于普通结构钢芯铝绞线,抗风性能优异;电气性能和机械性能的数据对比表明,满足对地距离的同时,采用低风压绞合型碳纤维复合芯导线可提高一倍以上输送容量。在沿海台风地区采用等直径的低风压绞合型碳纤维复合芯导线能够减少输电线路中导线的分裂根数,减少杆塔等基建费用,抗风性能优异,提高输送容量1倍以上且节能效果良好,经济效益显著。

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。

碳纤维复合芯架空导线压接工艺应用研究

碳纤维复合芯导线(ACCC-DOVE)是目前输变电系统理想的取代传统钢芯铝铰导线、铝包钢导线、铝合金导线的新产品。本文对JLRX1/F1A-280/45纤维增强树脂基复合芯软铝型导线进行了压接试验研究,介绍了碳纤维复合芯架空导线结构和技术参数、压接装备、工艺条件和施工注意事项,可为该产品推广应用起到指导和借鉴作用。

碳纤维复合芯铝导线国产金具的研制与应用

根据碳纤维复合芯导线的特点,采用特殊的楔型夹与楔型座对碳纤维碳芯进行锁紧,实现碳纤维复合芯与耐张线夹、接续管等金具的可靠连接。解决了导线在高温230℃状态下热胀冷缩及长期蠕变过程中金具对导线的握力稳定问题、碳纤维复合芯导线的补修问题。研制了输电线路的耐张线夹、接续管及变电站用耐张线夹、T型线夹,进行了金具的性能试验。试验结果表明研制的金具可为输电线路的安全运行提供可靠保障。

铝型线填充率对径向传力的影响研究

碳纤维复合芯导线由碳纤维复合芯棒和铝型线构成,型线铝股结构型式填充率高,与圆线铝股传力性能不同,目前针对碳纤维复合芯导线填充率对径向传力影响的相关研究空白。本文对卡线器夹嘴夹紧时导线的受力状态进行了有限元仿真模拟,利用ABAQUS软件建立不同填充率导线结构模型,仿真得到不同填充率下导线铝型线和芯棒的应力情况,仿真结果表明导线夹持受力状态下,铝型线填充率会对导线外部受力向芯棒传递造成一定影响,随着填充率减小,导线铝型线和芯棒压应力逐渐变大。研究结果可作为1 660 mm2碳纤维复合芯导线用卡线器夹嘴长度优化设计参考依据。