【正文】 下弧垂 增量 不到 鋼芯鋁絞線 的 1/10，減少架空線交跨距離。 （ 1） 強度高 。同時進行相關(guān)經(jīng)濟比較，用較少的投資取得理想的效益。 國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀 我國是個缺電的國家，輸電線路已不堪承受傳輸容量快速擴容的需求，由于過負荷造成的停電、斷電故障頻頻發(fā)生，電力傳輸成為電力工業(yè)發(fā)展的 “ 瓶頸 ” ，各國均在研究新型架空輸電路用導線，以取代傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線。 目前世界上只有美國 、 日本 、韓國 開發(fā)出 新型 殷鋼芯 倍容量導線和新型合成導線，國內(nèi) 的產(chǎn)品研制和應用開始起步 。 從節(jié)能、降低成本、增加輸送容量、提高電網(wǎng) 安全運行等方面綜合看，推廣應用具有很大的經(jīng)濟和社會效益。 用碳纖維復合芯替代傳統(tǒng)的鋼芯，抗拉強度是一般鋼絲的 倍 ，允許提高桿塔間的跨距，以降低工程成本。 3 （ 3）重量輕 。 ACCC 導線 的 合成碳纖維 芯 是非鐵磁性材料，不存在磁 損 和渦流損耗 。 圖 ACCC 導線與鋼芯鋁絞線的斷面比較圖 （ 5）耐腐蝕性能好。 4 2 研究方法和 技術(shù)方案 項目 研究方法 對常州電網(wǎng)中部分輸送能力不足、改造困難的線路，應用碳纖維復合芯導線。 項目應用 實施方案 根據(jù) 電網(wǎng)規(guī)劃及運行情況，選定 現(xiàn)有導線截面小且需增容的線路 之一 “ 110kV常白線”上 試用，在不改變現(xiàn)有路徑通道 、不對桿塔進行改造 的情況下， 更換為 ACCC碳纖維復合芯導線 。 導線輸送容量的限制給電網(wǎng)運行方式的靈活調(diào)整帶來困難。按最高允許溫度 +70℃、基準環(huán)境溫度 +25℃時，長期允許載流量 510A，按照常州地區(qū) 最高 環(huán)境溫度 +40℃ 校正后為 435A，允許輸送容量為 82900kW。 部分規(guī)格的 導線 已由 上海電纜研究所進行了試驗，現(xiàn)有資料的 部分 參數(shù) 參考 美國 CTC 公司提供的數(shù)據(jù)。全線平均檔距 210 米，最大檔距 289 米。 根據(jù)原桿塔設計條件和線路交跨情況，初步確定導線的選型和截面匹配，確定合適的安全系數(shù)、最大使用張力。 表 導地線安全系數(shù) 及設計 張力 型 號 最大使用 張 力 平均運行 張 力 安全系數(shù) 原 LGJ185 20953 N 15715 N ACCC/TW Lin431 20703 N 15941 N （ ≤ 22%RTS） 新架導線的 弧垂 最高氣溫時不超過原導線弧垂， 確保現(xiàn)有的各種 交叉跨越 設施均滿足安全限距的要求。 表 碳纖維復合芯導線與原導線參數(shù)對比 表 項 目 ACCC/TWLin431 LGJ185 單絲根數(shù) (芯／鋁 ) 1 ／ 16 7 ／ 28 直 徑 (mm) 單位重量 (kg/m) 655 774 綜合截面 (mm2) 鋁截面 (mm2) 計算拉斷力 (kN) 設計安全系數(shù) 3 最大使用張力 (kN) 平均運行張力 (kN) 20℃直流電阻 (Ω /km) 最高允許溫度 (℃ ) 200 70 根據(jù)導線的線膨脹系數(shù)與溫度、應力的對應變化關(guān)系， 分析導線機械特性，進行應力、弧垂計算，架線施工張力弧垂計算。 導線的耐張 線夾、引流板為 ACCC/TW 導線配套的專用線夾， 預絞絲護線條 、 T 接線夾等有南京線路器材廠專門設計。對導、地線連接管及耐張管進行檢驗性壓接試驗。根 據(jù)現(xiàn)場情況搭設跨越架 ,安裝防磨滾筒。本工程利用原 線路LGJ185 導線作為牽引繩張力展放 ACCC 導線。 10 導線性能試驗 專項性能試驗 對本項目采用的 Lin431 規(guī)格 ACCC/TW 導線 專門委托上海電纜研究所 開展了以下 8 項 性能 試 驗 。 導線高溫 （ 140～ 200℃） 拉力試驗 試驗目的：測試 ACCC/TW 導線在 高溫條件下 的 總 拉力。 試驗結(jié)果： 導線的最終彈性 模 數(shù) 平均值 為 GPa； 碳纖維復合芯 的最終彈性 模 數(shù) 平均值 為 GPa； 繪制出 導線 應力 — 應變曲線圖。 試驗結(jié)果： 測量導線弧垂和張力隨溫度變化的情況，分別 繪制出該 ACCC/TW 導線在加載不同初始張力（ 15%RTS、 25%RTS、 35%RTS）下的 弧垂 — 溫升曲線 和張力 —溫升曲線 。 試驗結(jié)果： 碳纖維復合芯經(jīng)過不同加熱溫度和不同加熱時間后的拉力結(jié)果 ，芯仍能保持合適的拉力 （ 未加熱時的 90%以上 ）。 借鑒 的 其他項目試驗 借鑒其他規(guī)格 的 ACCC/TW 導線 已 進行的 試 驗有 以下一些。 碳纖維復合芯鹽霧腐蝕試驗 試驗目的：通過在強腐蝕氣氛的腐蝕試驗，評估碳纖維在自然條件下的耐腐蝕性能。 試驗結(jié)果 ：在受控制的壓力負荷作用下有一定的 變形 ， 鋁絲部分變形較大，碳纖維復合芯變形較小 。 導線微風振動疲勞試驗 試驗目的：評估線路的振動疲勞性能。 13 試驗結(jié)果： 復合芯梯形單線同芯層鋁導線 ACCC/TW 與鋼芯鋁絞線 LGJ 的可見電暈和無線電干擾電壓試驗結(jié)果 基本一致，鋼芯鋁絞線略優(yōu)于復合芯梯形單線同芯層鋁導線，兩者均滿足 220kV 輸電線路的運行要求。 圖 負荷 試驗方式下現(xiàn)場 接線 圖 148 m 11 8 10 常州變出線電纜 385 m 1389 m ACCC Lin431 LGJ185 ACCC 常白線 27 （跳線搭頭接通） 滆湖線 22 （跳線搭頭接通） 至滆湖變 至湖塘變 LGJ185 至采菱變 LGJ300 至工業(yè)園變 LGJ300 14 線路巡視復查 為保證調(diào)試成功，運行單位線路工區(qū)組織一次特殊巡視，對 110kV 常白線主線段各處的導線、絕緣子、桿塔狀況、通道情況、交叉跨越情況等再做一次復查，及時消除不安全因素。 ⑶、常州變：常白線 713 開關(guān)轉(zhuǎn)為副母運行。 ② 湖塘變：合環(huán)調(diào)滆湖線供電，武湖線轉(zhuǎn)為備用（自投啟用）。 夏季 試驗 ： 2020 年 8 月 15 日 ， 上午 9： 00 ～ 下午 16： 00。 測高 設備：全站儀、激光測高儀。 表 冬季 試驗 現(xiàn)場監(jiān)測記錄 時 間 電流值 (A) 導線 溫度 (℃ ) 弧垂值 (m) 10:10 10:20 10:30 10:45 10:55 11:05 11:15 13:00 13:10 13:30 14:10 14:45 15:10 15:15 15:30 16:00 0 0 （ 2）夏季 試驗： 測量檔距 289 米；環(huán)境氣溫：上午陰 28℃，下午晴 32℃。 強度高 用碳纖維復合芯替代傳統(tǒng)的鋼芯，抗拉強度 可達到 2399MPa， 是一般鋼絲（ 1240MPa） 的 倍 。 經(jīng)過熱膨脹試驗 （試樣長度 50 米） ， 測試出 ACCC/TW 導線的 線膨脹系數(shù) α ： ? 拐點溫度（ 80℃ 左右）以下為 10 6（ 1/℃ ） ； ? 拐點溫度 （ 80℃ 左右） 以上為 106（ 1/℃） 。 下 圖 是 另一規(guī)格的 ACCC/TWDrake1020導線 與直徑相近的 LGJ400/35導線進行高溫 弧垂 ─溫升比較試驗的曲線圖 （測試檔距 50 米） 。 可見， 碳纖維復合芯導線 與 常規(guī) 鋼芯鋁絞線 相比具有顯著 的低弧垂特性。但鋁面積達 218mm2，與原 LGJ185 導線（鋁面積 ）相比， 單位鋁截面積對應導線重量為常規(guī) 鋼芯鋁絞線 的 70%。 繪制出導線應力 — 應變曲線見下圖。 考慮補償初伸長的等效溫度 用公式 Δt e = ε e ／ α 近似計算，降溫值 為 25～ 30℃ 。 根據(jù)前述，整根 ACCC 導線高溫拉力試驗的情況， ACCC 導線在 140℃高溫下，能夠保持不小于計算拉斷力的拉力。 外層采用導電率不小 于 63%IACS 的鋁線。 在 無風、無日照和自然對流條件下 ， 實驗室測試數(shù)據(jù)見下表。因此，該 碳纖維復合芯 導線長期運行在 140℃是比較合適的，對拉斷力沒有損失 ，此時輸送電流已達到 相同直徑鋼芯鋁絞線的 2 倍以上 。 ACCC導線與 原 LGJ185 導線 弧垂 計算值 對比 表 原 LGJ185 導線 弧垂 ─ 溫度變化 計算 表 檔距 (m) 調(diào)試時氣溫 （ 5℃） 年平均氣溫 （ 15℃） 最高氣溫 （ 40℃） 最高允許溫度（ 70℃） 100 150 200 250 300 表 ACCC 導線 弧垂─溫度變化計算表 檔距 (m) 調(diào)試氣溫 (5℃ ) 年平氣溫 (15℃ ） 最高氣溫(40℃ ) 導線運行溫度 70℃ 100℃ 120℃ 150℃ 180℃ 100 150 200 250 300 27 各溫度范圍 ACCC 導線弧垂變化 計算 情況 按本項目工程的線路設計條件， 以典型的代表檔距 200 米計算， 計算 出的拐點溫度 102℃ ，弧垂 。 在拐點溫度 以上， 當 ACCC 導線溫度從 102℃升至 200℃，弧垂相應從 米增至 米， 增量 米， 即 導線溫度每升高 10℃，弧垂約增加 米。結(jié)合 前述 的 原理 分析，到拐點溫度以上，導線的機械張力都由 碳纖維芯 承受，其熱膨脹和彈性伸長取決于 碳纖維芯 線。 導線 施工 和安裝的特殊 工藝 放線施工 采用張力放線的方式。 導線的表面絕對要避免接觸地面。12 的尼龍繩纏繞在張力機的輪槽上將導線引出張力機輪；導線引出后解開尼龍繩，將導線頭的專用網(wǎng)套連接器與旋轉(zhuǎn)連接器連接，再與原線路 LGJ185 導線頭用網(wǎng)套連接器相連；在距單頭網(wǎng)套 連接器尾端 50mm 處用 12 號鍍鋅鐵絲綁扎不少于 200mm，在網(wǎng)套連接器的外表包裹上橡膠套管，并用鐵絲綁牢。開始時慢速牽引導線，牽引機逐步增大牽引力及速度。12 尼龍繩臨時錨固導線；倒出盤上余線，卸下空盤。 割完線后，安裝、壓接耐張線夾，組裝耐張絕緣子串。） 跳線安裝 安裝步驟和工藝要點： 跳線壓接完成后，采用在兩側(cè)耐張串上兩點人力吊裝的方法安裝跳線，跳線安裝時，引流板的連接面應平整，光潔，安裝應符合以下規(guī)定：耐張線夾引流板 的光潔面必須與引流線夾連板的光潔面接觸；應使用汽油清洗連板表面污垢，并應涂上一層導電脂，用細鋼絲刷清除涂有導電脂的表面氧化膜；保留導電脂，裝上引流線夾，再應逐個均勻地擰緊連接螺栓。 在滿足放線段導線架空高度的情況下，選擇較小的張力進行放線；在交叉跨越處采取防磨措施。 導線壓接工藝 液壓前，避雷線的線頭清洗、剝線、穿管及壓接等執(zhí)行《架空送電線路導線及避雷線液壓施工工藝規(guī)程》 (SDJ22687)。 圖片 導線切割 耐張線夾內(nèi)套 切割完成后，將導線插入耐張線夾外套和內(nèi)套。然后，用線剪、卡環(huán)或手鋸將線芯上面的兩層鋁線股切除。然后，整體滑進，鍥型夾的端頭與鋁線截面留出 的距離。 34 圖片 聯(lián)結(jié)環(huán)安裝 耐張線夾的擰緊 當板手擰緊耐張線夾和鍥型夾座后，理想的結(jié)果是：在靠近導線一端，應該有1 英寸（ ）左右的線芯暴露出來，鍥型夾應該從夾頭座端向外拉出大約 1/8英寸（ ）左右 。將絕緣油膏涂抹到內(nèi)套上，然后，將耐張線夾本體頂緊。 36 圖片 壓 接 耐張線夾 耐張線夾的壓緊 靠近聯(lián)結(jié)環(huán)一端的兩個 壓接 。 圖片 導線牽引角度 導線表面不能被磕損，導線應該能夠通暢地從滑輪槽通過 。 放線過程中，滑輪槽應該用橡膠條襯好，在安裝過程中保護導線表面。 圖片 預絞絲型緊線裝置