顧俊杰，袁 奇

（上海市電力公司檢修公司輸電檢修中心，上海 200063）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，上海電能的需求量也在迅速增長。為了充分利用現(xiàn)有輸電線路走廊和線路設(shè)施，盡可能地提高輸電線路的輸送容量，自2008年2月起，上海首次在220 k V吳都2294／2295線和閔都2285／2287線路增容改造工程中，使用碳纖維復(fù)合芯鋁絞線（ACCC），有效緩解了閔行南部地區(qū)電網(wǎng)載流量的瓶頸問題。

1 碳纖維復(fù)合芯鋁絞線概況

1.1 主要技術(shù)參數(shù)

ACCC的結(jié)構(gòu)較為新穎，有利于提高直線管、耐張線夾與導(dǎo)線的壓接強(qiáng)度；芯棒與鋁股之間不存在接觸電位差，能夠保護(hù)鋁導(dǎo)體免受電腐蝕；由梯形截面形成的外表面，遠(yuǎn)比鋼芯鋁絞線表面光滑，有利于提高導(dǎo)線的電暈起始電壓，減少電暈損失、降低電暈噪聲和無線電干擾水平。

1）導(dǎo)線結(jié)構(gòu) ACCC的芯線是由碳纖維為中心層和玻璃纖維包覆制成的單根芯棒，外層與鄰?fù)鈱愉X線股為梯形截面。

2）技術(shù)參數(shù) 采用ACCC線路輸送大負(fù)荷時(shí)，由于承受絕大部分張力的芯線采用碳纖維材料，在溫度快速上升時(shí)，芯線不會(huì)隨著溫度的上升而伸長，弧垂幾乎不會(huì)發(fā)生變化，確保了交叉跨越線路的安全距離［1］。例如：碳纖維復(fù)合芯鋁絞線（ACCC／TW-1020）的截面為516.7 mm2，外徑為28.14 mm，計(jì)算拉斷力為182 245 N，碳芯直徑為9.50 mm，單位重量為1 556 kg／km，綜合彈性系數(shù)拐點(diǎn)溫度前為40 338 N／mm2，拐點(diǎn)溫度后為12 932 N／mm2，最大使用應(yīng)力為36 450 N，在20℃下直流電阻不大于0.054 0Ω／km［2］。

1.2 主要技術(shù)特點(diǎn)

1）導(dǎo)電率高 ACCC不存在類似鋼絲導(dǎo)線引起的磁損和熱效應(yīng)，在輸送相同負(fù)荷的條件下，運(yùn)行溫度低，可以減少輸電損失約6%。

2）抗拉性好 ACCC的碳纖維混合固化芯棒，是普通鋼絲抗拉強(qiáng)度的2倍。

3）重量輕 ACCC的比重是鋼絲導(dǎo)線的1／4，在等同外徑下的鋁截面積是常規(guī)導(dǎo)線的1.29倍，單位長度重量要比常規(guī)導(dǎo)線輕10%～20%。

4）耐腐蝕 ACCC與環(huán)境親和，避免了運(yùn)行時(shí)鋁線與鍍鋅鋼線間的電腐蝕現(xiàn)象，有效延緩了導(dǎo)線的老化，使用壽命高于普通導(dǎo)線2倍。

5）弧垂低 ACCC與普通鋼芯鋁絞線相比，具有明顯的弧垂控制特性。在高溫條件下弧垂不到鋼芯鋁絞線的1／2，可以有效減少架空線的空間走廊，提高線路運(yùn)行的安全性和可靠性。

6）價(jià)格偏高 ACCC的價(jià)格大約是普通鋼芯鋁絞線的5倍，同樣容量的線路成本高于普通鋼芯鋁絞線。

2 增容改造中的應(yīng)用

2.1 工程案例

利用原有輸電走廊和桿塔，采用ACCC替代原有400 mm2普通鋼芯鋁絞線，達(dá)到改造后的輸電容量在原有基礎(chǔ)上翻一番，避免前期線路改造工作的困難和減少對周邊環(huán)境的影響。

1）吳都2294／2295線路增容工程 2008年2月至3月期間，擬將當(dāng)時(shí)的220 k V金都站至吳涇電廠2294／2295單導(dǎo)線（A2至A21號(hào)塔，400 mm2），更換為單根碳纖維復(fù)合芯鋁絞線（ACCC／TW-1020）。該兩條線路為同桿雙回合桿線路，全長為6.992 km，有23基基礎(chǔ)。

2）閔都2285／2287線路增容工程 2008年3月至4月期間，擬將當(dāng)時(shí)的220 k V金都站至閔行電廠2285／2287單導(dǎo)線（400 mm2），更換為單根碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線（ACCC／TW-1020）。該兩條線路為同桿雙回合桿線路，全長為16.403 km，有52基基礎(chǔ)。

2.2 施工關(guān)鍵點(diǎn)

與傳統(tǒng)輸電導(dǎo)線相比，由于ACCC重量輕、強(qiáng)度高、線損低、弧垂小、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，其特殊的材質(zhì)與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在線路增容改造中，更換導(dǎo)線時(shí)要采取相配套的特殊施工工藝。

1）導(dǎo)線展放采用張力放線 在吳都2294／2295線路和閔都2285／2287線路增容改造工程中，遇到路徑沿線重要跨越多，加上ACCC／TW-1020型導(dǎo)線表面采用軟鋁材質(zhì)，內(nèi)芯較脆、彎曲半徑不能過小等約束，因此在施工時(shí)要避讓障礙物，避免與地面摩擦，防止ACCC表面損傷，如圖1所示?，F(xiàn)場施工時(shí)采用舊導(dǎo)線連接ACCC的張力放線方式。采用該方式，既可保證施工期間導(dǎo)線對跨越物的安全距離，又可有效保護(hù)導(dǎo)線，并能提高放線效率，縮短工期，減少停電時(shí)間，提高供電可靠性。

圖1 ACCC表面被磨損

在牽張場布置時(shí)，要盡量避免新線展放過程中過45°以上轉(zhuǎn)角，因?yàn)閺?fù)合芯碳棒過大轉(zhuǎn)角時(shí)極易斷裂，一旦斷裂，重新壓接，工藝較為復(fù)雜。由此可見，張力放線可以消除展放導(dǎo)線時(shí)的一些隱患，但是張力放線長度受到一定限制，影響放線的效率，需要在實(shí)際施工中加以提前考慮。

雖然在畜牧業(yè)的不斷發(fā)展中，為能跟上時(shí)代的腳步，在基層防疫部門建立了一些獸醫(yī)實(shí)驗(yàn)室，但由于技術(shù)人員不到位等多種原因給實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展和進(jìn)步帶來一些問題。這些問題成為阻礙實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的最基本因素，如果不及早解決就會(huì)對實(shí)驗(yàn)室的長久性產(chǎn)生影響。

2）張力機(jī)主輪的選型及布置 由于ACCC內(nèi)芯采用碳纖維復(fù)合材料，造成內(nèi)芯的抗彎曲強(qiáng)度較弱，彎曲半徑不能過小，否則極易開裂，所以張力機(jī)主輪的盤徑至少是導(dǎo)線直徑的40倍。在布置張力機(jī)時(shí)，主輪到第一個(gè)鐵塔的距離，應(yīng)該是放線滑車高度的3倍。另外，由于ACCC外層鋁絞線為右向的，在張力機(jī)和線盤的放線過程中，導(dǎo)線要從張力機(jī)的左邊纏入，從右邊放出，再連接到第一個(gè)放線輪上。

3）使用特制滑輪組 由于ACCC內(nèi)芯碳棒的特殊性，導(dǎo)線在放線滑車上的包絡(luò)角不能大于25°，曲率半徑必須得到有效控制，特別是遇到大轉(zhuǎn)角鐵塔時(shí)，必須使用特制的滑輪組。為此，針對直線桿及耐張桿的施工要求，采用特制的滑輪組，放線時(shí)導(dǎo)線滑車采用單排7滑輪組，如圖2所示?；喗M由7個(gè)小滑輪組成，各滑輪按一大半徑的圓弧等距排列。新型滑輪很好地控制了導(dǎo)線的彎曲半徑，使得導(dǎo)線在小滑輪上的包絡(luò)角很小，有效控制了滑車的摩阻系數(shù)，而且提高了放線的速度和質(zhì)量。

圖2 特制七滑輪組

4）耐張管壓接 在放線過程中耐張線夾壓接后，ACCC頭部可能會(huì)出現(xiàn)形似“燈籠”的起殼現(xiàn)象，如圖3所示。依據(jù)ACCC內(nèi)芯的特點(diǎn)，此處碳芯保護(hù)層的老化速度可能會(huì)加快。該問題雖經(jīng)廠家派駐的外籍技術(shù)人員確認(rèn)為正常，但因緊線后ACCC受力將恢復(fù)常態(tài)，因此仍建議廠家能從導(dǎo)線的生產(chǎn)工藝角度進(jìn)行改進(jìn)［3］。

圖3 壓接后出現(xiàn)起殼現(xiàn)象

圖4 鋼管連接器的螺紋爆裂

5）直線管壓接 直線壓接管連接器在連接時(shí)較難控制，主要是鋼管金具的螺紋較細(xì)，施工中經(jīng)常出現(xiàn)螺紋爆裂現(xiàn)象，給施工帶來不便，如圖4所示。

6）預(yù)絞絲緊線金具 由于ACCC外層與鄰?fù)鈱愉X線股采用軟鋁，所以不能承受鉗壓。倘若在緊線和錨線時(shí)使用常規(guī)的卡線器，勢必會(huì)對導(dǎo)線表面造成損傷。為了保護(hù)碳纖維導(dǎo)線，必須使用預(yù)絞絲緊線金具進(jìn)行緊線，如圖5所示。

圖5 預(yù)絞絲緊線金具

7）防繞鋼絲繩 由于新舊導(dǎo)線的扭力不同，即使加裝了旋轉(zhuǎn)連接器，連接后的鋼絲繩仍可能出現(xiàn)散股現(xiàn)象，所以在耐張塔處連接舊導(dǎo)線和錨線等導(dǎo)線，需要用防繞鋼絲繩連接。

圖6 網(wǎng)套緊固夾

3 線路運(yùn)行分析

ACCC在220 k V吳都2294／2295和閔都2285／2287輸電線路上運(yùn)行4年多，積累了一定的線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

3.1 兩種鋁絞線的性能比較

對具有相同直徑（約為28.1 mm）的ACCC的各種參數(shù)與普通鋼芯鋁絞線的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較與分析。

1）線芯性能 ACCC的線芯材料抗拉強(qiáng)度大、彈性模量小、線芯比重輕、芯線熱膨脹系數(shù)小，在整體機(jī)械性能上要比普通鋼芯鋁絞線優(yōu)異［4］，如表1所示。

表1 兩種鋁絞線線芯比較

2）鋁線性能 ACCC與普通鋼芯鋁絞線的鋁線性能比較，如表2所示。與普通鋼芯鋁絞線相比，ACCC采用梯形截面的軟鋁絞線，提高了有效截面積和導(dǎo)電率，雖然鋁線抗拉強(qiáng)度下降許多，但由于其特殊的設(shè)計(jì)機(jī)理和運(yùn)行方式，沒能破壞導(dǎo)線整體的機(jī)械性能［1］。

表2 兩種鋁絞線性能比較

3.2 ACCC凈空距離的理想效果

ACCC與普通導(dǎo)線凈空距離對比效果顯著［6］，如圖7所示。

圖7 ACCC與普通導(dǎo)線凈空距離對比

由圖7可知，在理論條件下，ACCC具有極好的確保足夠交跨距離的優(yōu)勢。當(dāng)使用ACCC對原有線路進(jìn)行增容升級時(shí)，比同等直徑的普通鋼芯鋁絞線的載流量要約2倍［5］，并且可沿用原有線路的桿塔和基礎(chǔ)，不需要增建新的電力桿塔，從而大大節(jié)省土地等資源成本，而且安裝簡單、快速，對環(huán)境幾乎沒有影響。可見ACCC的這些特點(diǎn)對于環(huán)境敏感區(qū)域、人口密集區(qū)域以及大跨越地區(qū)的線路增容升級或線路新建來說尤為重要。

3.3 ACCC大負(fù)荷運(yùn)行

2009年11月1日，因兩棟民房位于閔都2285／2287線2—3檔弧垂中心，為判斷凈空距離是否滿足安全運(yùn)行要求，對其進(jìn)行測量，該檔檔距為339 m，代表檔距為370 m，環(huán)境溫度為24℃。第一棟民宅處，實(shí)測導(dǎo)線對地為13.95 m，換算到40℃，導(dǎo)線對地為13.72 m，房屋高8.60 m，房屋對導(dǎo)線距離為5.12 m；第二棟民宅處，導(dǎo)線對地距離為14.67 m，換算到40℃，導(dǎo)線對地距離為14.48 m，房屋高也為8.60 m，房屋對導(dǎo)線距離為5.88 m。根據(jù)兩處實(shí)測結(jié)果，線路雖然仍可安全運(yùn)并對下方房屋不造成影響，但已小于運(yùn)行規(guī)程規(guī)定的6 m最小垂直距離要求。

2010年8月10日再次復(fù)測，環(huán)境溫度為36℃，第一棟民宅處，導(dǎo)線對地距離為13.56 m，換算到40℃，導(dǎo)線對地距離為13.50 m；房屋高為8.60 m，房屋對導(dǎo)線距離為4.90 m；第二棟民宅處，導(dǎo)線對地距離為14.43 m，換算到40℃，導(dǎo)線對地距離為14.38 m；房屋高為8.60 m，房屋對導(dǎo)線距離為5.78 m。實(shí)測結(jié)果仍小于運(yùn)行規(guī)程規(guī)定的6 m最小垂直距離要求。

表3 導(dǎo)線跨越民宅實(shí)測距離比較

由表3可知，使用ACCC后，相比原來普通鋼芯鋁絞線的跨越距離確實(shí)有一定的提高，但是碳纖維導(dǎo)線的特優(yōu)效果并非十分明顯；跨越高度雖然不影響線路的安全運(yùn)行并對下方房屋不造成影響，但是仍小于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值6 m。

4 結(jié)語

ACCC的載流量約是普通鋼芯鋁絞線的2倍，因其自身的工藝結(jié)構(gòu)和物理特性，能在一定程度上提高載流量，提高線路輸送能力，加之可以沿用原有線路的桿塔和基礎(chǔ)，不需要增建新的電力桿塔，從而大大節(jié)省了土地等資源成本，而且安裝簡單、快速，對環(huán)境幾乎沒有影響［3］。

ACCC的上述特點(diǎn)，對于環(huán)境敏感區(qū)域、人口密集區(qū)域以及大跨越地區(qū)的線路增容升級或新建線路來說，具有較大優(yōu)勢。但是，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，其大負(fù)荷下的弧垂控制并未達(dá)到理想效果［6］，若線路走廊發(fā)生較大變化，安全距離不足時(shí)，仍然需要對桿塔進(jìn)行升高，才能徹底消除距離不足的隱患，加之單價(jià)遠(yuǎn)高于普通鋼芯鋁絞線數(shù)倍，所以在選擇使用ACCC碳纖維復(fù)合芯鋁絞線時(shí)，需要進(jìn)行綜合考慮。

［1］ 李哲明.復(fù)合材料線芯鋁導(dǎo)線的應(yīng)用［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2006（30）增刊.

［2］ 李海威，廖懷東.耐熱導(dǎo)線材料的耐熱機(jī)理及在輸變電工程擴(kuò)容上的應(yīng)用［J］.四川建材，2006（4）：274-275.

［3］ 蒲曉羽，張?jiān)贫?耐熱導(dǎo)線在輸電技術(shù)中的研究與應(yīng)用［J］.華北電力技術(shù)，2007（2）：8-12.

［4］ 黃國飛，季世澤，蔣華君.碳纖維芯軟鋁絞線的特性研究與應(yīng)用［J］.電線電纜，2007，8（4）：10-14.

［5］ 尤傳永.增容導(dǎo)線在架空輸電線路上的應(yīng)用研究［J］.電力設(shè)備，2006，7（10）：1-7.

［6］ 楊韜，馬慶強(qiáng).新一代復(fù)合導(dǎo)線——ACCR的特點(diǎn)及其應(yīng)用［J］.電力設(shè)備，2007，8（12）：84-87.