综述
0.引言
针对目前电网中部分输电线路输送能力不足、部分老旧线路技术改造困难的情况,为有效利用目前电网的输电线路,考虑应用新型碳纤维复合芯导线,提高电网的输电能力。
我国是一个缺电的国家,输电线路已不堪承受传输容量快速扩大的需求,由于过负荷造成的停电、断电故障频频发生,电力传输成为电力工业发展的“瓶颈”,各国均在研究新型架空输电线路用导线,以取代传统的钢芯铝绞线[1]
目前增容导线包括耐热铝合金导线(TACSR)、殷钢芯耐热铝合金金绞线(ZTACIR)、间隙型钢芯耐热铝台金(GTACSR),铝基陶瓷纤维馏绞线(ACCR)、碳纤维芯复合材料合成芯软铝导线(JRLX/T)彩虹 周杰伦 歌词,碳纤维复合芯软铝导线(ACCC)等种类[2]
各种增容导线的特点各不相同,相比较而言碳纤维复合芯软铝导线(ACCC)是从材料和结构上的总体更新,具有较多优势,具有更为广阔的发展前景。
1. 项目背景
1.1国内外ACCC导线的研究现状
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本世纪初,日本和美国相继取得了新型碳纤维复合芯铝导线研究的成功。并于2004年首次挂网试运行。据目前所了解的资料,国外碳纤维复合芯软铝导线的生产厂家有两个,均在美国,分别是CTC公司(Composite Technology Corporation)和水银电缆公司(Mercury Cable & Energy LLC)。其中美国CTC公司研制的碳纤维复合芯软铝导线(型号为ACCC/TW)。
2004年8月首次在安装在试验线段上,2005年1月正式在实际线路工程上应用。迄今为止,国外共有15条线路(均为单回路)使用该种导线,在这15条线路中,美国有13条,其中试验线路1条[3]
2006年我国开始引进美国CTC(Composite Technology Corporation)本溪旅游公司生产的碳纤维复合芯软铝导线。国内挂网运行的碳纤维导线线路有近60条,除了2009年上半年建成投运的万泉一顺义III线送电线路是500 kV电压等级之外,其余线路都是220 kV及以下电压等级[4]。(04-003)
综上所述,可见具备研制碳纤维复合材料芯导线能力的只有美国、日本和中国;碳纤维复合材料芯导线在国外应用的线路数量和单线公里数都远少于在中国的应用数量[3]游子吟的意思
1.2国内主要ACCC导线的生产厂家
2005年开始,国内多家单位开始了碳纤维芯复合导线的研究工作,主要包括:远东电缆有限公司、中国电力科学研究院、华北电科院与河北硅谷合作开发、辽宁省电力公司与哈玻院合作开发、常州鸿泽澜线缆有限公司、航天四院43所等。
目前商业化的只有美国CTC公司授权远东电缆有限公司和河北硅谷化工有限公司两家公司。万顺III线工程中的1.2 km线路采用了由河北硅谷提供的碳纤维复合芯导线,其余的线路都是由远东电缆公司提供的碳纤维复合芯导线[4]
1.3项目主要研究内容
结合目前的电网现状及碳纤维复合芯导线的应用案例,调研、了解一些新线路建设和老线路改造的成功经验,详细了解并掌握碳纤维复合芯导线的技术特性、施工工艺要求、运行需注意的事项以及未来它在华东地区的应用前景。
2 项目相关资料的具体分析
2.1文献资料的汇总
经过前期的网上检索和初步整理,有关碳纤维复合芯导线的文献、资料共计70篇,其中英文文献19篇,中文文献51篇。在所检索到的文献中主要涉及ACCC导线的以下5各方面的内容,分别是:
(1)多种增容导线与ACCC导线的比较(19篇);
(2)ACCC导线的性能分析(29篇);
(3)ACCC导线的金具及施工注意事项(12篇);
(4)ACCC导线运行中所出现的问题(6篇);
(5)ACCC导线具体应用的案例(9篇);
其中几乎所有的文献、资料对ACCC导线的性能特点都有不同层次的说明介绍。由于导线
的研制、应用还处在初级阶段,相关的运行、施工经验还明显不足,因此涉及这些方面的文献、资料十分缺乏,需要在日后的调研工作中补充、完善。
2.2文献资料具体分析
2.2.1多种增容导线的比较
    这部分的文献资料列举了几种用于增加传输容量的新型导线,如耐热铝合金绞线(TACSR)、铝基陶瓷纤维复合导线(ACCR)、殷钢耐热铝合金导线(ZTACIR)、间隙型钢芯耐热铝合金导线(GTACSR)、碳纤维复合芯软铝导线(ACCC)。经过载流试验、高温拉断力试验、耐腐蚀试验等试验项目的分析,比较各项技术参数后,认为ACCC导线具有强度大,导电率高、载流量大,弛度小、线膨胀系数小,重量轻,耐腐蚀,耐高温等多项优势[2]
2.2.2 ACCC导线的性能特点
在诸多文献资料中,涉及这一部分内容的文献数目最多。综合各种资料,普遍被认可的ACCC导线的性能特点有:强度大,导电率高、载流量大,弛度小、线膨胀系数小,重量
轻,耐腐蚀,耐高温等。
还有一些性能特点有待进一步论证,如:不易覆冰,综合造价低、寿命长等。
图一 碳纤维复合芯导线图
2.2.3 ACCC导线的施工及金具
2.2.3.1ACCC导线的施工要求
碳纤维导线由轻型的碳纤维复合芯和梯型铝合金绞线组成。由于导线材料和结构的不同,
与常规导线架线施工相比,碳纤维导线在导线配盘、导线展放、紧挂线等方面对施工工器具、施工工艺都有特殊要求[5]
根据碳纤维复合芯导线的结构特点,其施工工艺及机具配置应符合以下要求:
(1)导线表面为软铝绞层,不耐磨,易变形,须采用张力放线施工工艺。
(2)碳纤维复合芯表面较光滑,软铝绞层易变形,施工时易出现松股、起灯笼、抽芯等现象,须使用接触面积较大的专用卡线器或预绞丝型紧线器。
    (3)碳纤维复合芯导线与常规钢芯铝绞线相比抗弯性能差,弯曲半径过小易对碳纤维复合芯产生损伤,须选用较大轮径的张力机和放线滑车。
(4)碳纤维复合芯的连接不能采用液压连接型式,只能采用专用部件进行连接。
(5)由于直线接续管较长,碳纤维复合芯导线通过放线滑车时容易产生弯曲变形,直线接续管只能采取分散接续施工工艺[6]
2.2.3.2ACCC导线的金具研制
国内引进使用该导线不到6年,2006年辽宁省境内的前草线220 kV线路所采用的该导线与金具全部为国外进口。国外进口金具存在造价高、运输不方便及进口过程中相互沟通不便等问题。
开发国产碳纤维导线以及配套金具已迫在眉睫,成功研制碳纤维复合芯导线的金具后,将简化增容工作,大幅度降低工程造价。目前,我国已有多家科研单位开始自主研ACCC导线的配套金具产品,并取得了一定成果。其中耐张夹和接续管是ACCC导线的主要金具,也是金具研制的主要内容和方向[7]
目前,有关ACCC导线金具研制的论文比较少,可以了解到的相关信息也十分有限,需要在下一步的调研中补充完善。
2.2.4 ACCC导线运行中的问题
在检索到的文献中,突出反映的ACCC导线在运行表现的突出问题是碳纤维复合芯的“竹节”现象。所谓“竹节”现象是指当温度的升高,碳纤维芯与玻璃纤维层的界面结合力被破坏,造成两者局部错位,温度降至常温后,芯棒表面就会留下残余变形——“竹节”的现象
.这种残余变形量将随温升温度、热循环次数的增加而变大[8]
除此之外,在ACCC导线的施工建设和日常运行维护中还会遇到其他一些问题,如下:
1)施工过程相对比较复杂,施工质量要求高,尤其以金具压接最为突出,除需专用金具,还应特别注意不要损伤导线。所以,在运行时的备品备件、应急抢修等方面均存在一定的难度。
2)碳纤维复合芯导线在电力线路中应用的时间还较短,目前主要应用在220 kV及以下电压等级电网改造和新建线路的部分项目中,可以说仍处于试验阶段,设计运行方面经验不足,如导线的防振、高温下碳纤维芯的强度损失及其加速老化、导线接头连接金具的可靠性问题,仍需要进一步研究。
3)碳纤维复合芯导线还未获得可靠的寿命年限,在复杂的野外气象条件下长期运行,不排除由有机物构成的碳纤维芯是否会出现酸腐蚀、电化学腐蚀、疲劳断裂等不可预见事故的可能。碳纤维复合芯导线的运行维护、导线探伤、导线损坏修复等问题还需要实践积累加以解决[9]
2.2.5 ACCC导线项目具体的应用案例
在我国的应用江苏远东电缆有限公司于2005年成立了远东复合技术有限公司,引进美国CTC公司技术合作生产ACCC导线。2006年7月,远东复合技术有限公司ACCC碳纤维复合导线项目举行奠基,我国成为继2004年美国商业应用以后,第二个开发应用该技术的国家。
2006年7月,我国首条220KV碳纤维复合芯导线在福建省龙岩电业局园田塘变电站至曹溪变电站220KV线路挂网运行,导线全长5.2km。工程利用原线路铁塔及大部分金具瓷瓶等原设备,改造后使该线路输送容量提高了一倍。工程正式施工与常规导线工程改造相比至少缩短了3个月的工期。既满足了增容要求,同时缩短了改造旧线路的施工、停电时间。
2007年2月,由福建南平市电业局投资引进的ACCC导线,在南平市区220KV古杨II线较密集地段挂网并正式投入运行,导线全长3.9km。
2006年10月,江苏无锡110KV孟村至陆区4.1km长的ACCC导线顺利建成竣工投运,这是我国首次在110KV线路工程中使用碳纤维复合材料导线。应用此种新型导线,对于需要较
大载流量的苏南地区来说,效益十分明显。以无锡地区为例,常规的110KV回线路新建的综合造价约为80万元km,而采用碳纤维复合芯铝绞线,其每公里的投资仅需约50万元,能够节约近40%的费用,可大大减少工程投资。
2007年,浙江宁波送变电建设公司对220KV河慈、河溪线两回导线实施增容改造,总长35km的普通钢芯铝绞线被换成远东复合技术有限公司和美国CTC公司生产的ACCC碳纤维复合芯导线,这种导线在浙江省内是首次采用,如此长距离的应用在全国也属首次。改造后,两条线路共增容30万KVA,极大地缓解了慈溪地区困扰已久的电网卡脖子问题,对慈溪地区迎峰度夏期间减少拉限电起到了重要作用。
此外,在辽宁和深圳220KV电力线路上ACCC导线也已挂网运行,还有一些省市的220KV或110KV采用ACCC导线的线路增容改造项目也正在进行中。各项工程的顺利实施,为大面积推行ACCC碳纤维复合芯导线积累了宝贵的经验。ACCC导线技术在我国展现了良好的应用前景[10]
3.项目调研的方向
王者荣耀黄忠经过前期论文的检索及相关资料的查阅,对碳纤维复合芯导线的技术背景、国内外科研现状,导线性能的特点及应用情况有了比较全面的认识。结合项目研究的目标和内容,计划下一阶段调研工作的重点也应放一下几个方面上:隐蔽的角落结局
(1)ACCC导线架设施工的难点和重点;
(2)ACCC导线运行中常发生的故障现象和解决方案;
(3)ACCC导线的运行寿命;
(4)ACCC导线在500KV及以上线路的发展前景
(5)ACCC导线整体经济性(包括建设成本和运行维护成本)的分析

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