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|轉至：輸電趣壇
碳纖維被尊稱為“材料之王”，
也譽為“黑色黃金”
正是因為它的聲名在外，
這個材料被國內各種廠商給玩壞了：
比如：
199元錢一臺的碳纖維書桌
99.9一副的碳纖維眼鏡
19.9包郵的碳纖維頭盔：
但是看到“碳纖維”的制造過程后，
我和我的小伙伴們都驚呆了?。?/span>
因此，
網(wǎng)上也有了各種神評論，
這些神評論都以“眾所周知”開頭：
言歸正傳，
那么究竟什么是碳纖維材料？
碳纖維，
一種含碳量很高的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。
具有質量輕，強度高，耐高溫，和低熱膨脹的優(yōu)點。
這些特點在導線線芯看來完美契合，全是優(yōu)點。
架空輸電線路導線主要需要具備二個性能：
機械性能 和 電氣性能！
機械性能稱之為“剛”，
電氣性能稱之為“柔”。
所謂“剛柔并濟”，
就是同時具備良好的機械性能和電氣性能！
以最常見的鋼芯鋁絞線為例：
鋼絞線機械強度高、導電性能差，
因此主要承擔機械荷載，
鋁絞線機械性能較低，導電性能好，
因此主要傳送電能；
又因為交流電的集膚效應，
電流喜歡集中在導體表面，
所以鋼絞線布置在內，
鋁絞線布置在外。
我們在選擇鋼芯時有很多選擇：
考察的指標主要有兩個：
1、強度高
2、重量輕
這樣的直接好處是導線弧垂小，
有利于減小塔高和塔數(shù)，
從而降低投資。
而上文提到碳纖維的主要特點即是：
質量輕，強度高。
因此碳纖維作為鋼芯材料非常契合，
碳纖維導線的研發(fā)與推廣應運而生。
碳纖維導線全稱為：
碳纖維復合材料芯架空導線，
指由多根軟鋁單線或耐熱鋁合金單線
與碳纖維復合材料芯同心絞制而成的架空導線。
▲ 鋼芯鋁絞線（左）和碳纖維復合芯導線（右）
▲ 碳纖維復合芯導線
碳纖維復合芯導線的主要特點為：
一、重量輕、強度高、弧垂小。
普通鍍鋅鋼絲的密度為7.8kg/dm3，
強度在1240Mpa-1340Mpa之間，
而碳纖維復合芯的密度為2.0kg/dm3，
是鍍鋅鋼絲的1/4，
強度分為兩個等級：2100Mpa和2400Mpa。
可見碳纖維復合芯導線的重量輕，強度高。
正是因為碳纖維復合芯導線重量輕、強度高
所以線路弧垂小。
碳纖維復合芯導線具有顯著的低弧垂特性，
在高溫條件下弧垂不到鋼芯鋁絞線的1/2，
能有效減少架空線的絕緣空間走廊。
▲碳纖維導線與其它導線弧垂對比圖
二、耐熱導線
碳纖維復合芯導線一般設計成耐熱導線，
主要有如下原因：
1、碳纖維芯最高使用溫度可以達到180 ℃，甚至更高，而硬鋁線的長期運行溫度僅為70 ～ 80 ℃，因此碳纖維芯可選擇與更加耐受高溫的軟鋁相配合。普通的鋼芯鋁絞線電導率為61 % IACS，節(jié)能型復合導線的電導率63% IACS以上。
2、碳纖維導線不存在鋼絲材料引起的磁損和熱效應，相同截面導線在輸送相同負荷的條件下，具有更低的運行溫度，可以減少輸電損失6%。相同直徑(28.14mm)時碳纖維導線的鋁截面為常規(guī)ACSR導線的1.29倍，因此可提高載流量29%。
3、常規(guī)ACSR導線由于受軟化特性和弛度特性的局限，工作溫度的提高非常有限，提高載流量主要依靠增大導體截面；而碳纖維導線的軟化特性和低馳度特性與耐熱鋁合金導線及殷鋼耐熱鋁合金導線相當，但其電阻相對較小，因此在相同的導線外徑尺寸下，由于鋁截面增大和提高導線工作溫度（150～180℃），導線的綜合載流量從理論上來說可以提高至2倍，碳纖維導線的短路允許溫度甚至可達200℃。
▲碳纖維導線弧垂隨溫度變化特性
因為上述原因，
碳纖維導線特別適用于增容改造工程，
利用碳纖維導線弧垂特性好、輸送容量大，
導線荷載小等特點，
使得增容改造工程無須新建鐵塔，
減少了本體投資。
1、碳纖維線芯作為復合材料耐久性較差，
容易發(fā)生脆斷，
可靠性不如常規(guī)導線，
且斷線后后果嚴重。
▲碳纖維導線斷線現(xiàn)場
2、碳纖維復合芯導線在生產(chǎn)、運輸、
施工、運行環(huán)境等相關環(huán)節(jié)中容易碳芯受損且不易檢測。
會直接影響線路安全運行。
3、碳纖維線芯導線價格較高，
為同規(guī)格鋼芯鋁絞線價格的2-2.5倍。
碳纖維導線線芯是碳纖維復合芯，
因此線芯的接續(xù)以及和耐張線夾的連接不同于普通導線，
連接設備和施工工藝相對復雜。
且如上文所述線芯容易受損且危害較大，
因此對施工水平和施工質量要求相對較高，
以耐張線夾為例，
施工工藝和流程大致如下：
1、準備材料
楔接式耐張線夾包括耐張線夾主體鋁管、
鋼錨、楔形夾、楔形夾座、內襯管、引流管。
▲ 碳纖維復合芯導線耐張線夾
2、畫印記
將預連接的導線端部用鋼鋸鋸齊，
在導線端頭處量取楔形夾+25mm的導線長度，
并畫好印記，
印記處導線側用膠布將導線纏繞，
防止剝除鋁股時散股。
▲用楔形夾量取導線畫印記
3、剝線
在印記處將鋁股分層鋸割，
去除鋁股，
不應損傷碳纖維復合芯。
用潔布擦去碳纖維復合芯上的油污，
再用專用細砂紙輕輕打磨碳纖維復合芯表面，
然后用干布將粉末擦凈。
檢查芯棒表面應完好，
端頭無劈裂。
4、穿管
用潔布將導線表面擦凈，
擦拭長度不小于主體鋁管長度的3倍，
將內襯管、耐張線夾主體鋁管依次穿入導線端頭。
5、碳纖維復合芯連接方法
a）先將碳纖維復合芯穿入楔形夾座，
再穿入楔形夾，
且碳纖維復合芯露出楔形夾約5mm。
將夾住碳纖維復合芯的楔形夾整體推進楔形夾座內，
并回拉楔形夾座，
使楔形夾與楔形夾座配合緊，
▲碳纖維復合芯穿入楔形夾座、楔形夾
b）將鋼錨擰入楔形夾座，
并用扳手擰緊。
檢查鋁股端部與楔形夾座間應露出碳纖維復合芯20mm；
檢查鋼錨絲扣與楔形夾座間應有不少于2扣的剩余空扣。
▲安裝鋼錨
6、鋁管的壓接
由于鋁管的壓接與普通導線相同，
故此處不再贅述。