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。

ACCC在输电线路改造中应用的技术经济分析

结合我国220 kV改造线路的典型参数,分析了应用型线同心绞碳纤维复合材料芯软铝绞线(ACCC,JLRX/T)的技术经济性及其优点,并调研了其在国内外的应用情况。分析结果表明:ACCC的应用从技术上讲是可行的,从经济上讲是合理的;ACCC的出现为解决线路增容和减少输电走廊等问题提供了一种新的途径。

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。

碳纤维复合芯铝绞线导线的应用和金具的研制

介绍了碳纤维复合芯铝铰线(ACCC)的高强度、高容量、耐高温、耐腐蚀、线损低、低弧垂等技术特性和应用情况,提出金具国产化研制的设想,可供采用ACCC碳纤维复合芯铝绞线的研究、设计、施工参考。

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。

圆形耐热硬铝合金碳纤维复合芯导线在500kV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。

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。

碳纤维复合芯软铝导线在油田输电线路增容改造中的应用

近几年来,随着油田建设的不断发展,电力负荷快速增长,出现了制约电力输送容量的诸多问题,如油田电网网架结构不尽合理,电网电源和负荷分布不均匀,过载比较突出等,已建输电线路已经不能满足运行要求。碳纤维复合芯软铝导线凭借其耐高温、质量轻、强度大、线损小和载流量大等特点,在油田输电线路中逐渐被广泛选用。工程实例表明,碳纤维复合芯软铝导线更适用于线路增容改造,利用原线路杆塔,通过更换相同截面积的导线即可达到增容一倍的效果,节约投资的同时也节省了施工时间和土地资源。

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。

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。

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。

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。

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.

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。

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。

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。

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。