碳纤维复合芯电缆

 

       碳纤维复合芯铝绞电缆 (见图1)① ( ACCC--Alu-minum conductor composite core reinforced cable) 是传统钢芯铝绞电缆( ACSR) 的更新换代产品。这种新型电缆具有一系列优异性能，是电缆的高端产品。日本和美国已经研发成功ACCC电缆，并在电网中得到实际应用。我国从美国已购买这种电缆，在多种电网中开始试用。同时，我国已开始研制ACCC，以取代传统的ACSR 电缆，这必将使我国架空输电技术提高到一个新水平。

 

       碳纤维复合芯导线系列主要优点有：强度为普通导线的2倍。普通钢丝的抗拉强度为1240Mpa，而碳纤维铝绞线的碳纤维混合固化芯棒，抗拉强度约为2399MPa是前者的两倍。试验表明，破断力提高了30%，碳纤维铝绞线强度高，承载外力主要由碳纤维复合芯来承担，铝绞线几乎不受拉力，可提高线缆的使用寿命。　　

 

       导电率高，载流量大。相同直径的产品比常规钢芯铝绞线载流量提高29%左右。这是基于以下几个原因：碳纤维复合芯强度高于钢芯，因而芯棒直径比钢芯细，容纳铝线多，导电截面积大；碳纤维复合导线的铝线为梯形截面，易紧凑密排，而钢芯铝绞线为圆形截面；碳纤维铝绞线外层铝线可采用导电率为63%的JACS软铝线，与硬铝线61%的IACS相比，导电率可大大提高。同时由于碳纤维铝绞线不存在钢丝材料引起的磁损和热效应，而且在输送相同负荷的条件下，具有更低的运行温度，可以减少约6%的输电损耗。　　

 

       线路损耗小。碳纤维复合材料是一种非磁性材料，当导线通过交流电时不会产生磁滞损耗和涡流损耗，交流电阻更小。同时由于碳纤维铝绞线采用梯形铝线，使其外表比钢芯铝绞线的圆形铝线更加光滑，从而提高了导线的电晕起始电压，减少了电晕损失。

 

       低弧垂，降低两倍以上垂度。碳纤维铝绞线与钢芯铝绞线相比具有显著的低弛度特性，在高温条件下弧垂不到钢芯铝绞线的1/2，能有效减少架空线的绝缘空间走廊，提高了导线运行的安全性和可靠性。

 

       重量轻10-20%：碳纤维复合芯导线的比重约为钢的1/4，在相同的外径下，碳纤维铝绞线的截面积为常规钢芯铝绞线的1.29倍，但碳纤维铝绞线的单位长度重量比常规的钢芯铝绞线重量轻10-20%，显示了碳纤维导线重量轻的优点，因此，架空电缆的杆塔跨距可增长，减少塔杆数约为16%左右，同时减少占地面积。

 

       耐腐蚀，使用寿命是普通导线的两倍。碳纤维复合材料与环境亲和，同时避免了导体在通电时铝线与镀锌钢线之间的电化腐蚀问题，有效地延缓了导线的老化，使用寿命达到普通 导线的两倍。节约一半铝材的消耗。按每年电力电路200万吨铝用量计算，能节约铝材近100万吨。从保护环境、改善人类生态环境角度分析，具有划时代的意义。特别是国内冬季天气恶劣，大部分地区受冰冻灾害影响严重，而碳纤维复合导线抗震动、抗覆冰、重量轻、强度高、弧垂小、载流量大等优良性能，在冰雪灾害环境中表现则更为出色。

       碳纤维复合电缆芯，其属于电缆加工技术领域。包括导体，包覆在导体外层的绝缘层，所述导体为双层结构，由碳纤维复合芯，外包覆铜包皮构成；导体和绝缘层之间为隔离层。所述碳纤维复合芯由碳纤维和粘结剂复合而成，粘结剂由改性环氧树脂、固化剂、促进剂、增韧剂、防老化剂组成。由于碳纤维电缆芯的重量轻，其重量低于采用纯铜结构导体，能够实现更长的架空距离，这样节省了电缆的支撑柱的数量，进而降低了施工成本。

       输电工程用架空导线由承力芯和铝单丝构成。理想的承力芯应具有抗拉强度高、弧垂低、密度小等特点，理想的铝单丝应具有高导电性能。碳纤维复合芯具有高比强度、高比模量等特点，且耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变，还有导电、传热和热膨胀系数小等优异性能，其在输电线路中应用为导线的承力芯；高导电率(63% IACS)的软铝单丝是未来理想的导电材料。