考虑接触摩擦与各向异性性能的碳纤维复合芯导线(ACCC)径向耐压性能的有限元分析

为了确定碳纤维复合芯导线(正交各向异性复合材料)在架线压接施工过程中合理的压接载荷范围,研究该复合材料的径向力学性能,确保架空导线在电网中的安全稳定运行。使用ANSYS软件以1∶1的比例建立了Ф7.5mm的碳纤维复合芯棒的各向异性材料模型与耐张线夹的三维有限元模型,利用Tsai-Wu失效准则判定复合芯棒失效行为,同时考虑了复合芯棒与外层铝绞线、耐张线夹之间的接触与摩擦行为,对复合芯棒的压接施工过程进行了非线性静力学有限元分析。结果表明:在碳纤维复合芯导线压接施工过程中,单模压力如果小于24MPa,则芯棒易从金具腔中拉脱;如果压力大于28MPa,则复合芯易被压碎;但是复合芯在金具靠近楔形夹一侧由于应力集中更容易压损,该侧压力应相对较小,在21MPa^23MPa为宜。

架空导线用纤维增强复合材料芯现状及未来

纤维增强复合材料具有强度高、密度小、低膨胀、耐腐蚀等显著优点,是良好的架空导线加强芯材料。本文梳理了架空导线用纤维增强复合材料芯的发展历程,分析了各类纤维增强复合材料芯的优势和劣势,厘清了各种材料的发展脉络及其技术逻辑,分析了当前纤维增强复合材料研究、应用中的不足,指出了未来研究的关键技术和关注点。

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。

碳纤维复合芯导线在架空线路上的应用

碳纤维复合芯导线(ACCC)是一种全新概念的架空线路用导线,具有重量轻、强度高、热稳定性好、弛度小、载流量大和耐腐蚀的特点。通过对其与普通钢芯铝绞线(ACSR)的性能比较,及其在南通电网上首次应用的介绍,研究了ACCC的施工、运行情况,以及在应用中存在的问题。

架空导线的几种防腐措施

架空导线在运行的过程中,容易受到腐蚀因素的影响,从而诱发导线的腐蚀断裂。因此,对导线采取有效的防腐措施,具有重大的经济价值和社会效益。防腐油脂在ACSR等架空导线中已经得到了普遍的使用,关于架空导线用防腐油脂特性的国家标准也正在制订之中。采用铝包钢线、锌-5%铝-混合稀土合金镀层钢丝,以及碳纤维复合芯作为导线加强芯,能够保护铝导体免受电化学腐蚀,提高导线寿命。常温固化的FEVE氟树脂涂料具有优异的耐候和耐腐蚀性能,其在架空导线防腐的应用,具备技术上的可行性,也开拓了氟碳树脂的市场空间。

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。

架空导线用碳纤维复合芯棒强度的有限元模拟

利用有限元分析软件,引入界面相建立了架空导线用碳纤维复合芯棒四相(基体相、界面相、碳纤维相和玻璃纤维相)有限元模型,计算了芯棒的抗拉强度。通过试验验证表明,所建有限元模型对碳纤维复合芯棒的抗拉强度数值模拟精度达98%以上。充分表明该模型与试验结果吻合良好,验证了该有限元模型的合理性及适用性。

电力工程中的碳纤维增强树脂基复合材料应用研究

为更好地促进碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的深入应用,在阐述CFRP材料基本概念及其性能特点的基础上,从电力工程土建结构加固、碳纤维加热电缆以及碳纤维复合芯导线等方面出发,总结介绍了CFRP材料在电力工程中的应用现状。基于CFRP复合材料在目前应用中存在的价格偏高、难以实现产业化应用等问题,从复合材料组分控制、耐冲击性优化、界面性能研究以及恶劣环境下的长期性能等角度,指出了CFRP材料未来的发展方向。该文总结的碳纤维增强树脂基复合材料的应用现状与发展建议,有助于推动其在电力工程中的进一步深入研究。

碳纤维复合芯导线的性能与应用研究

阐述碳纤维复合芯导线(ACCC)的基本结构,将ACCC与传统钢芯铝绞线(ACSR)在结构、材料性能、弧垂—温升曲线、安装曲线方面进行对比。结果表明,ACCC铝线截面积、最高工作温度、载流量均高于ACSR,在工程中应用ACCC可有效提高线路的送电能力。

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。

不同金具结构对碳纤维导线性能的影响

针对某新型碳纤维导线的配套液压式金具以及传统楔形金具,利用有限元分析方法对不同连接方式的金具结构开展建模计算,并对金具作用下导线的力学性能进行了分析。通过对比两种金具结构下特高压输电线路碳纤维导线的应力及变形分布特征,确定新型液压式金具可以明显减少碳棒表面的应力集中现象,表明采用液压方式的金具具有更好的力学性能,有益于保护碳纤维导线的完整性。

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。

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。

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。

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。

液压金具对碳纤维导线的影响研究

为研究液压式金具在不同工作状况下对于特定新型碳纤维复合芯导线性能的影响规律,基于有限元分析方法,针对不同典型工况下的液压式耐张线夹及接续管模型开展数值模拟计算。分别对比分析了金具对于导线各部分结构应力及变形的影响,得到不同工作条件下碳纤维导线的力学特性。结果表明多工况下各部分应力与变形分布较为均匀,梯度变化不明显,说明新型液压式金具可以降低碳纤维导线在安装等过程中的应力集中现象,具有较好的力学性能。同时,随着约束条件的减弱,碳纤维芯棒的最大应力值也出现下降趋势,体现出液压金具在不同工况下的适用性。

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.

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。

碳纤维复合芯软铝绞线拉断力试验的影响因素

碳纤维复合芯软铝绞线作为一种新型的架空导线,与传统的钢芯铝绞线相比,具有强度大、重量轻、热膨胀系数小、低损耗、载流量大、耐腐蚀及自阻尼良好等特性。不佳的金具安装质量和碳纤维复合芯软铝绞线试样的制作质量,使得碳纤维复合芯软铝绞线的拉断力试验结果不能反映其真实的性能情况。详细阐述碳纤维复合芯软铝绞线拉断力试验的影响因素以及相关标准要求,让架空输电线路设计人员更多地了解碳纤维复合芯软铝绞线的特性,扩大其应用范围。