《《碳纤维复合芯导线的应用研究》报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《碳纤维复合芯导线的应用研究》报告.doc（22页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
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8、虑应用新型碳纤维复合芯导线，提高电网的输送能力。 1.2 国内外技术现状 我国是个缺电的国家，输电线路已不堪承受传输容量快速扩容的需求，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路用导线，以取代传统的钢芯铝绞线。 目前世界上只有美国、日本、韩国开发出新型殷钢芯倍容量导线和新型合成导线，国内的产品研制和应用开始起步。碳纤维合成芯导线在国外的应用不长，美国CTC公司生产的ACCC碳纤维合成导线于2004年8月开始试用和运行，国内运行经验还较少。 1.3 项目主要研究内容 结合常州电网现状，分析一些老线路的公司技改、基建和业扩工程，选择在现有
9、导线截面小且需增容的线路上试用新型碳纤维合成芯导线，在不改变现有路径、通道的情况下，既要大幅度提高线路输送容量，又要确保线路的安全运行。同时进行相关经济比较，用较少的投资取得理想的效益。 从节能、降低成本、增加输送容量、提高电网安全运行等方面综合看，推广应用具有很大的经济和社会效益。有助于构造安全、环保、高效节约型输电网络。 1.4 项目技术原理 碳纤维复合芯导线(ACCC)，采用高性能碳纤维复合材料作为导线芯材，具有强度高、重量轻、膨胀系数小、耐腐蚀和耐高温等特点。 (1)强度高。用碳纤维复合芯替代传统的钢芯，抗拉强度是一般钢丝的1.9倍，允许提高杆塔间的跨距，以降低工程成本。 (2)线膨胀
10、系数小，弧垂小。复合材料芯线膨胀系数仅为钢芯的1/8。在相同的实验条件下，随着温度的上升，导线弧垂变化量仅为常规钢芯铝绞线的9.6%，高温下弧垂增量不到钢芯铝绞线的1/10，减少架空线交跨距离。 (3)重量轻。复合材料芯比重为传统钢芯的1/4，ACCC导线单位长度重量约为常规钢芯铝绞线的6080%，自重的减轻可使导线荷载减少约25%。 重量轻和低弧垂的特性可以降低杆塔高度，减轻铁塔结构强度要求，节省线路综合造价。 (4)导电率高，载流量大，运行温度高。 ACCC导线的合成碳纤维芯是非铁磁性材料，不存在磁损和涡流损耗。与钢芯铝绞线相比，在相同外径时，复合芯铝绞线允许缠绕超过28%截面积的铝线。A
11、CCC导线外层采用导电率不小于63%IACS的铝线，铝导体为耐高温退火铝，200下能有效运行，常规钢芯铝绞线使用温度极限最大100。 由于铝截面增大和提高导线工作温度，导线的综合载流量理论上可提高至2倍。 图1.4.4 ACCC导线与钢芯铝绞线的断面比较图 (5)耐腐蚀性能好。 ACCC导线的复合芯由玻璃纤维绝缘材料制成，具有较高的耐腐蚀性能，与铝线之间接触也不存在电腐蚀问题，可以解决长期运行中的腐蚀问题。 1.5 项目研究目标 应用新型合成导线，能够利用现有杆塔等设施，成倍地大幅度提高传输容量，减少传输中电力的损耗，同时可以减少土地资源、有色金属资源等消耗。为研究其特性，积累使用和运行经验，
12、本项目开展碳纤维合成芯导线的应用和研究。 2 研究方法和技术方案 2.1 项目研究方法 对常州电网中部分输送能力不足、改造困难的线路，应用碳纤维复合芯导线。 选择在现有导线截面小且需增容的线路上试用碳纤维合成芯导线，在不改变现有路径、通道的情况下，既要大幅度提高线路输送容量，又要确保线路的安全运行。同时进行相关经济比较，用较少的投资取得理想的效益。 项目的研究拟通过以下几个方面来开展： (1) 研究导线的机械力学特性，重新校核线路平断面，保证安全距离; (2) 研究导线的载流特性，确定线路的最大允许工作电流，核算线路在电网各种特殊运行方式下的过负荷能力; (3) 分析导线的弧垂与温度、应力、代
13、表档距的对应变化关系; (4) 导线架线施工和安装的特殊工艺; (5) 研究各种特殊金具的配置; (6) 进行带负荷运行调试，分析线路运行特殊要求; (7) 进行相关经济比较。 2.2 项目应用实施方案 根据电网规划及运行情况，选定现有导线截面小且需增容的线路之一“110kV常白线”上试用，在不改变现有路径通道、不对杆塔进行改造的情况下，更换为ACCC碳纤维复合芯导线。 常白线上现状接2个110kV变电所，分别是：110kV采菱变，2x50MVA主变;110kV工业园变，2x50MVA主变。另原先还接有110kV湖塘变(2x40MVA)，因输送容量不足，现已临时断开。 图2.2 改造前110k
14、V常白线接线图 原LGJ-185导线只能满足带一个变电所2台主变的要求，遇故障或检修，带3台50MVA主变，需输送787A，LGJ-185导线就已不能承担。导线输送容量的限制给电网运行方式的灵活调整带来困难。 主线段线路已运行有20多年，通道复杂，线下房屋密集，原通道改造(换塔换大导线)很困难。该现状很适合应用碳纤维复合芯导线。 原线路导线均为LGJ-185。按最高允许温度+70、基准环境温度+25时，长期允许载流量510A，按照常州地区最高环境温度+40校正后为435A，允许输送容量为82900kW。 表2.2.1 现状线路输送容量表2.2.2 改造后拟达到输送容量增容改造实施：将常州变出线
15、前段架空线的主线原LGJ-185导线更换为ACCC导线，长度1.8km。 2.3 项目实施成果 1、完成110kV常白线更换ACCC导线的设计和安装;2、对所选的ACCC导线进行各项机械和电气性能试验; 3、进行线路运行加负荷调试试验; 4、开展ACCC导线耐高温、大载流量、低弧垂等方面性能的研究。 3 项目研究和实施过程 3.1 线路前期设计阶段 3.1.1 收集碳纤维复合芯导线的技术资料，研究其机械特性、电气特性。部分规格的导线已由上海电缆研究所进行了试验，现有资料的部分参数参考美国CTC公司提供的数据。本项目选定型号的ACCC/TW导线另外进行多项机械及电气性能试验。 3.1.2 结合原
16、线路资料，重新测定线路平断面，掌握交叉跨越情况。 110kV常白线主线段从220kV常州变常白线采菱支接塔，长度1.8公里，杆塔均为双回路(与110kV遥常线同杆架设)，10基杆塔，为钢管杆和铁塔混合线路。全线平均档距210米，最大档距289米。 设计时，全线重新测量了平断面，详细掌握各类交叉跨越情况。线路经过地区现为城区，下面房屋较多，交跨复杂，线路交叉跨越建筑物、电力线、通信线、城市道路等共42次。 3.1.3 确定导线的型式截面、安全系数及应力、弧垂计算。 根据原杆塔设计条件和线路交跨情况，初步确定导线的选型和截面匹配，确定合适的安全系数、最大使用张力。拟选择Linnet431型(218
17、mm2)截面的碳纤维复合芯导线，直径(18.29mm)和单位长度重量(653kg/km)均不大于原LGJ-185导线的直径(19.02mm)和单位长度重量(774kg/km)。导线的安全系数取3.5，最大使用张力20.7kN，不超过现有杆塔使用条件(23.0kN)。导地线安全系数、最大使用应力及平均使用应力见下表。 表3.1.3.1 导地线安全系数及设计张力型 号最大使用张力平均运行张力安全系数原LGJ-18520953 N15715 N3.0ACCC/TW-Linnet43120703 N15941 N（22%RTS）3.5新架导线的弧垂最高气温时不超过原导线弧垂，确保现有的各种交叉跨越设施
18、均满足安全限距的要求。这些条件保证主线段所有杆塔均不需进行改造，得以充分利用。 碳纤维复合芯导线的铝面积218平方米，大于原LGJ-185导线182.4平方米的铝面积，载流能力大大增加。下表反映了本次选定的碳纤维复合芯导线与原导线参数的对比情况。 表3.1.3.2 碳纤维复合芯导线与原导线参数对比表项 目 ACCC/TW-Linnet431 LGJ-185 单丝根数(芯铝) 1 16 7 28 直 径 (mm) 18.29 19.02 单位重量 (kg/m) 655 774 综合截面 (mm2) 246.6 216.76 铝截面(mm2) 218.4 182.4 计算拉断力 (kN) 72.4
19、6 61.6 设计安全系数 3.5 3 最大使用张力(kN) 20.70 20.95 平均运行张力(kN) 15.94 15.72 20直流电阻(/km) 0.128 0.163 最高允许温度() 200 70 根据导线的线膨胀系数与温度、应力的对应变化关系，分析导线机械特性，进行应力、弧垂计算，架线施工张力弧垂计算。 3.1.4 配合适的金具、附件 本工程ACCC/TW导线所用耐张线夹，为专用配套的耐热型线夹，内层不锈钢，外层铝合金。根据导线发热特性，选择专用的ACCC/TW导线配套耐热型耐张线夹。配置合适的悬垂金具和耐热型预绞丝护线条，合理组合附件安装。导线的耐张线夹、引流板为ACCC/T
20、W导线配套的专用线夹，预绞丝护线条、T接线夹等有南京线路器材厂专门设计。 3.2 安装施工阶段 3.2.1 施工技术准备 本线路采用张力展放导线。架线前检查各施工段的平断面图、明细表等,认真对施工场地进行调查、熟悉交叉跨越情况。合理布置张力场和牵引场的位置。对导、地线连接管及耐张管进行检验性压接试验。架线作业指导书经审批，架线前进行技术交底。进行牵、张场预选，本工程分为二牵，从110kV常白线G1电缆终端塔G8支接塔为第一牵，从G8支接塔G10支接塔的架空主线部分为第二牵。 表3.2.1 牵、张场预选表序号牵、张场现场桩号控制桩号放线段长度（m）导线盘长（m）1牵引场G1电缆终端塔G1G814
21、101510张力场G8支接塔2牵引场G10支接塔、G8支接塔G8G10390420 3.2.2 架线 架线前调查清楚沿线的交叉跨越等障碍物，进行线路通道清理。根据现场情况搭设跨越架,安装防磨滚筒。 选择和布置牵张场。采用一台牵引机、一台张力机进行导线展放施工，一牵一展放方式。为了避免ACCC导线与原线路旧导线之间的磨碰。本工程利用原线路LGJ-185导线作为牵引绳张力展放ACCC导线。 下面是几张现场安装图片。 3.2.3 其他安装 进行紧线和挂线施工，弧垂调整，导、地线液压，附件安装，导线跳线安装等。于2006年11月完成110kV常白线增容改造ACCC导线的安装施工，并投入运行。3.3 导
22、线性能试验3.3.1 专项性能试验 对本项目采用的Linnet431规格ACCC/TW导线专门委托上海电缆研究所开展了以下8项性能试验。 3.3.1.1 导线握力试验(常温) 试验目的：测试ACCC/TW导线安装专用楔型线夹后的握着力。 试验结果： 无中间接续的试样，握力试验结果为81.4kN; 有中间接续的试样，握力试验结果为81.0kN。 证明ACCC/TW导线安装专用楔型线夹后的握力满足不小于90%计算拉断力(72.46kN)的要求。 3.3.1.2 导线高温(140200)拉力试验 试验目的：测试ACCC/TW导线在高温条件下的总拉力。 试验结果：ACCC/TW导线试样在140高温通电
23、加热3小时后，直接做拉力试验，高温拉断力为74.6kN，与计算拉断力相比没有损失;160高温通电加热3小时后，高温拉断力下降为64.0kN，为计算拉断力(72.46kN)的88%;180高温通电加热3小时后，高温拉断力下降为56.8kN，为计算拉断力(72.46kN)的78%;在200高温通电加热38小时后，直接做拉力试验，高温拉断力下降为4850kN，约为计算拉断力(72.46kN)的66%69%。 这个结果说明，ACCC/TW在160高温以上，拉断力距不小于90%计算拉断力的要求有一定的损失，随着温度上升，损失逐步加大。 3.3.1.3 导线应力应变试验 试验目的：测定ACCC/TW导线的
24、应力应变特性。 试验结果： 导线的最终弹性模数平均值为66.3 GPa; 碳纤维复合芯的最终弹性模数平均值为113.3 GPa; 绘制出导线应力应变曲线图。 3.3.1.4 导线热膨胀试验 信 试验目的：测定ACCC/TW导线的热膨胀系数。 试验结果：(试样长度50米) 拐点温度(80左右)以下该导线实测线膨胀系数为13.010-6(1/); 拐点温度(80左右)以上该导线实测线膨胀系数为1.6510-6(1/)。 3.3.1.5 导线弧垂特性试验 试验目的：用以评估ACCC/TW导线在实验室条件下的高温弧垂特性。 试验结果：测量导线弧垂和张力随温度变化的情况，分别绘制出该ACCC/TW导线在
25、加载不同初始张力(15%RTS、25%RTS、35%RTS)下的弧垂温升曲线和张力温升曲线。 3.3.1.6 导线蠕变试验 试验目的：确定ACCC/TW导线的蠕变特性。 试验结果： 得出蠕变方程式;计算出在15%、25%和35%的张力下10年(87600小时)后的蠕变量; 绘制出蠕变曲线。 3.3.1.7 碳纤维复合芯耐热性能检验 试验目的：测试碳纤维复合芯的耐热性能。 试验结果：碳纤维复合芯经过不同加热温度和不同加热时间后的拉力结果，芯仍能保持合适的拉力(未加热时的90%以上)。 3.3.1.8 导线载流量测试及计算 试验目的：测试ACCC/TW导线在实验室条件下的载流量;计算ACCC导线在
26、不同环境条件下的载流量。 试验结果：测出无风、无日照和自然对流条件的实验室测试数据; 计算得出导线载流量的理论计算数据表(分别为在国内常用参数条件下和在IEC61597-1995推荐的参数条件下)。 分析：与钢芯铝绞线相比，ACCC/TW导线得载流量有比较明显得提高，而且导线允许得使用温度更高(最高200)以及具有低弧垂的特性，因此，ACCC/TW导线载流能力有明显优势。 3.3.2 借鉴的其他项目试验 借鉴其他规格的ACCC/TW导线已进行的试验有以下一些。 3.3.2.1 导线高温(150)拉力试验 试验目的：测试ACCC/TW导线在150温度下的拉断力。 试验结果：在150温度下，ACC
27、C/TW导线能够满足不小于计算拉断力的90%。 分析：由于复合芯的热膨胀系数比外层软铝线的热膨胀系数小的多，在150高温下，所有拉力都加载在复合芯上，铝线由于热膨胀伸长量很大，基本不承受拉力，所以高温下导线的拉力与复合芯的拉力基本一致。 3.3.2.2 碳纤维复合芯盐雾腐蚀试验 试验目的：通过在强腐蚀气氛的腐蚀试验，评估碳纤维在自然条件下的耐腐蚀性能。 试验结果：试样表面完好，无可见腐蚀现象;试验前后试样重量基本没有变化。 证明碳纤维复合芯在5%NaCl盐雾气氛下360h试样无腐蚀。 3.3.2.3 导线及复合芯压扁试验 试验目的：测试ACCC/TW导线及碳纤维复合芯在一定的压力负荷作用下损坏
28、程度;分别比较ACCC/TW导线与钢芯铝绞线和碳纤维复合芯与钢芯的抗压性能。 试验结果：在受控制的压力负荷作用下有一定的变形，铝丝部分变形较大，碳纤维复合芯变形较小。 证明了ACCC/TW导体承受压力而不会产生严重损坏的能力，这种压力在ACCC/TW导线的正常处理、安装或运行中均可能遇到。 3.3.2.4 导线过滑轮试验 试验目的：验证线路张力放线对ACCC/TW导线的影响，包括表面是否存在损伤，线股是否存在松股、起灯笼现象，以及铝线强度是否有明显变化等。 试验结果：ACCC/TW导线未见起灯笼现象，也未见明显松股，但软铝线表面有擦痕;过滑轮后铝单丝抗拉强度均在6090MPa范围内，铝线强度没
29、有明显的提高。 3.3.2.5 导线微风振动疲劳试验 试验目的：评估线路的振动疲劳性能。 试验结果：通过耐振疲劳试验。3根试样分别经过3x107次连续振动疲劳试验后，对悬垂线夹处的导线进行拆股观察，未见有任何开裂断股现象。 3.3.2.6 导线的电晕及无线电干扰试验 试验目的：测试ACCC/TW导线的电晕熄灭电压和无线电干扰电压;比较型线与圆线在电晕及无线电干扰的水平。试验结果：复合芯梯形单线同芯层铝导线ACCC/TW与钢芯铝绞线LGJ的可见电晕和无线电干扰电压试验结果基本一致，钢芯铝绞线略优于复合芯梯形单线同芯层铝导线，两者均满足220kV输电线路的运行要求。 3.4 导线运行调试试验 3.
30、4.1 加负荷试验方式下现场的接线 为掌握实际运行中的ACCC导线载流性能和弧垂特性，拟将电网按以下形式改接，临时接入110kV湖塘变，试验结束后再断开。预计最大负荷约15万kW左右。 试验时间：冬季2006年 12月 20 日; 夏季2007年 8月15 日。 图3.4.1 负荷试验方式下现场接线图 3.4.2 线路巡视复查 为保证调试成功，运行单位线路工区组织一次特殊巡视，对110kV常白线主线段各处的导线、绝缘子、杆塔状况、通道情况、交叉跨越情况等再做一次复查，及时消除不安全因素。为保证两条线路搭接顺利，线路工区负责对110kV常白线#1#27原#36段相位进行现场复核，武进供电公司负责
31、对110kV滆湖线#22湖塘变滆湖变段相位进行现场复核，确保线路接通时相位一致。 3.4.3 运行方式调整过程 、8：30 110kV常白7550线、滆湖7731线临时搭通工作结束后，线路工区梁整民向调度汇报：110kV常白7550线、滆湖7731线已临时搭通，保证相位正确，线路可以送电。 、拆除110kV常白7550线、滆湖7731线各侧接地线。 、常州变：常白线713开关转为副母运行。 、调度通知测试现场指挥：110kV常白7550线准备带负荷。 、采菱变：由芳采线合环调常白线供电，芳采线712开关转为热备用(自投启用)。、武调： 工业园变：合环调常白线供电，遥工线转为备用 (自投启用)。
32、 湖塘变：合环调滆湖线供电，武湖线转为备用(自投启用)。 、调度通知测试现场指挥：110kV常白7550线已带全部负荷、测试工作结束后由现场指挥向调度汇报：110kV常白7550线带负荷测试工作结束，110kV常白7550线、滆湖7731线可以停电，拆开临时搭头线。 、线路搭头拆开后，调度恢复正常运行方式。 3.4.4 现场测试工作 3.4.4.1 测试时间 冬季试验：2006年 12月 20 日，上午9：00 下午16：00。 夏季试验：2007年 8月15 日，上午9：00 下午16：00。 3.4.4.2 现场测量内容 选定代表性两档，按照不同时间段负荷和电流的变化情况，进行ACCC/T
33、W导线弧垂和温度的跟踪测量。 第1档： #5# 6，档距289米; 第2档： #9#10;档距195米。 测温设备：红外热像仪。 测高设备：全站仪、激光测高仪。 另外，对以下附件相应进行测温，以观测附件的温升变化：A处：#5塔导线悬垂线夹;B处：#10支接塔，主线ACCC耐张线夹、工业园侧LGJ-300/25导线耐张线夹、采菱侧LGJ-185导线耐张线夹; C处：#1终端塔，电缆接线端子、LGJ-185导线。 3.4.4.3 相关测试记录举例 例：测量档号： #5 #6。 (1)冬季试验：测量档距 289 米;环境气温：上午阴5，下午阴10。 表3.4.4.3-1 冬季试验现场监测记录时 间
34、电流值(A) 导线温度() 弧垂值(m) 10:10 10:20 10:30 10:45 10:55 11:0511:15 13:00 13:10 13:30 14:10 14:45 15:10 15:15 15:30 16:00 0 274.2 452.4 505.7 778.1 732.4 711.4 744.7 738.9737.7722.5 718.4 468.2 296.5213.9 0 5.0 6.1 7.9 14.9 32.5 30.8 35.6 46.7 46.9 48.7 44.1 40.4 21.6 17.5 12.1 9.2 4.06 4.28 4.44 5.17 6.5
35、5 6.49 6.62 6.84 6.85 6.86 6.82 6.80 6.02 5.75 4.62 4.16 (2)夏季试验：测量档距 289 米;环境气温：上午阴28，下午晴32。 表3.4.4.3-2 夏季试验现场监测记录时 间 电流值(A) 导线温度() 弧垂值(m) 9:3010:00 10:30 10:5011:00 11:15 11:30 13:00 13:30 13:50 14:20 14:4515:05 15:30网 16:00543.8 560.8 755.9 740.7 708.4 685.6 646.3 743.0 765.8 781.7 788.1 795.7 42
36、1.3 591.2 282.4 32.0 32.2 49.8 49.3 51.8 51.1 47.4 49.4 51.4 56.0 56.4 56.8 38.6 42.4 30.5 6.59 6.62 6.88 6.85 6.92 6.87 6.75 6.87 6.88 6.96 6.97 6.98 6.63 6.70 6.55 经复核线路断面，温度变化下现有的各种交叉跨越设施均满足安全限距的要求。 4 研究成果和效益 4.1 导线机械性能的研究 碳纤维复合芯导线(ACCC)，采用高性能碳纤维复合材料作为导线芯材来代替钢芯，与钢芯铝绞线相比，在相同的外径时，复合芯铝绞线允许缠绕超过20%的导电
37、铝线。机械性能上具有以下一些特点。4.1.1 强度高用碳纤维复合芯替代传统的钢芯，抗拉强度可达到2399MPa，是一般钢丝(1240MPa)的1.9倍。 抗拉强度的提高允许提高杆塔间的跨距，以降低工程成本。 4.1.2 线膨胀系数小，弧垂小 复合材料芯的线膨胀系数为1.610-6(1/)。钢芯铝绞线一般为2010-6。 经过热膨胀试验(试样长度50米)，测试出ACCC/TW导线的线膨胀系数： 拐点温度(80左右)以下为13.010-6(1/); 拐点温度(80左右)以上为1.6510-6(1/)。 由于复合芯的热膨胀系数比外层软铝线的热膨胀系数小的多，在一定的温度(即拐点温度)以上，导线的所有
38、机械张力都将由碳纤维复合芯来承受，此温度时铝导体部分的应力变为零。铝线由于热膨胀伸长量很大，基本不承受拉力，整根导线的热膨胀和弹性伸长取决于复合芯的热膨胀和伸长率。所以整个导线的热膨胀很小，线长变化很小，随着温度的上升，弧垂增加得很小。 下图是另一规格的ACCC/TW-Drake1020导线与直径相近的LGJ-400/35导线进行高温弧垂温升比较试验的曲线图(测试档距50米)。 图4.1.3 两种绞线弧垂温升曲线比较图 可以分析出，在相同的实验条件下，温度从50上升到130，LGJ-400/35导线弧垂从190mm增加到620mm，提高了2.3倍;ACCC/TW-Drake导线弧垂从175mm
39、增加到245mm，提高了0.4倍。ACCC/TW导线的弧垂变化量仅为常规钢芯铝绞线的1/6。温度越往上升，ACCC/TW导线的弧垂变化量越小，基本不增加。 可见，碳纤维复合芯导线与常规钢芯铝绞线相比具有显著的低弧垂特性。能减少架空线走廊的交跨绝缘距离，提高运行安全和可靠性。 4.1.3 重量轻 复合材料芯比重仅1.9/cm3，为传统钢芯的1/4。 本次选择的Linnet431型的碳纤维复合芯导线，直径18.29mm，与原LGJ-185钢芯铝绞线19.02mm接近，单位长度重量653kg/km，小于原LGJ-185导线774kg/km。但铝面积达218mm2，与原LGJ-185导线(铝面积182
40、.4mm2)相比，单位铝截面积对应导线重量为常规钢芯铝绞线的70%。自重的减轻可使导线荷载减少约25%。重量轻和低弧垂的特性可以降低杆塔高度，减轻铁塔结构强度要求，节省线路综合造价。 4.1.4 碳纤维复合芯导线单丝性能表 单丝性能符号碳纤维合成芯导线铝线碳纤维芯直 径mm4.165.97强 度N80570000导 电 率IACS630延 伸 率2030线密度kg/dm32.7031.935线膨胀系数10-6/23 (0-200)1.6 (15-200)4.1.5 碳纤维合成芯导线参数表 序号参 数符 号网导线1规格Linnet 431kcmil2标称截面mm22183铝线数量16碳纤维芯数量
41、14计算截面mm2246.4铝线mm2218.4碳纤维芯mm2285碳纤维芯直径mm5.97整根导线直径mm18.296导线质量kg/km655芯质量kg/km52备网铝质量kg/km6037额定强度kN72.468弹性模量MPa66300 (拐点温度以下)12932 (拐点温度以上) 9 线膨胀系数10-6 1/13 (拐点温度以下)1.65 (拐点温度以上) 10塑性及蠕变伸长10-45.12（25%RTS）11最小弯曲半径mm5494.1.6 ACCC/TW导线的应力应变特性 根据应力应变特性试验的结果，测试出： l 导线的最终弹性模数平均值为66.3 GPa; l 碳纤维复合芯的最终弹
42、性模数平均值为113.3GPa。绘制出导线应力应变曲线见下图。 n 信 图4.1.6 ACCC/TW导线应力应变曲线图 4.1.7 ACCC/TW导线的蠕变特性 蠕变试验的结果，得出以下蠕变方程式: 绘制出蠕变曲线见下图。 图4.1.7 ACCC/TW导线蠕变曲线图 对导线架设后的塑性伸长，仍可采用降温法来补偿。考虑补偿初伸长的等效温度用公式 t e = e / 近似计算，降温值为2530。 4.2 导线耐热性能的研究 ACCC/TW导线外层铝导体为耐高温退火铝，200下能有效运行，常规钢芯铝绞线使用温度极限最大100。对碳纤维复合芯的耐热性能检验，经热老化试验，芯的耐热性能如下表。表4.2.
43、1 碳纤维复合芯热老化试验值表 试验温度() 试验时间 拉断力(kN) 与计算拉断力百分比 160 400 h 72.2 100% 180 400 h 67.7 93% 200 50 h 69.2 96% 200200 h 68.7 95% 200 400 h 66.6 92% 结果表明，碳纤维复合芯经过不同加热温度和不同加热时间后，恢复正常温度后，芯仍能保持不小于90%计算拉断力的拉力。根据前述，整根ACCC导线高温拉力试验的情况，ACCC导线在140高温下，能够保持不小于计算拉断力的拉力。 表4.2.2 ACCC/TW导线高温下拉力试验值表 试验温度() 试验时间 拉断力(kN) 与计算拉断力百分比 140 3 h 74.6 100% 160 3 h 64.0 88% 180 3 h 56.8 78% 200 3 h 48.0 66% 经分析，由于复合芯的热膨胀系数比外层软铝线的热膨胀系数小的多，在140高温下，所有拉力都加载在复合芯上，所以高温下导线的拉力与复合芯的拉力基本一致。 当温度达到160，ACCC导线高温拉断力下降为计算拉断力的88%，随着温度的进一步上升，拉断力下降得较多，核算高温运行时的导线安全系数是十分必要的，最重要的是恢复常温后仍能保持满足要求的拉断力，以确保气