资源描述：
《复合材料电缆总结》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、复合材料电缆1复合材料电缆芯的研究背景20世纪90年代日本开发了复合材料合成芯导线，产品分为碳纤维芯铝绞线（ACFR）和碳纤维芯耐热铝合金绞线（TACFR）两种，前者在实际线路试验了四年多。复合材料线主要由碳纤维和热硬化性树脂构成。用12000根直径为7u的PAN系碳纤维涂上未硬化的热硬化性树脂绞在一起，在缠上有机纤维形成一根股线，然后用7根股线绞成合成绞线、再经过最后的热处理使树脂完全硬化，最后形成复合材料芯线。试验证明，这种新型复合材料芯导线的抗拉强度远远超过了钢芯铝绞线（ACSR），在常温下的应力-伸长特性呈现弹性体，没有塑性变形，
2、破断时的伸长量比钢绞线小，约为1.6%，耐热性基本与ACSR相同[1]。美国新型复合材料合成芯导线开发研究较为成功的是CTC公司，2003年该公司又推车了型号为ACCC的复合材料合成芯导线-碳纤维复合芯绞线。它的新鲜是由碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的单根芯棒，碳纤维采用聚酰胺耐火处理、碳化而成；高强度、高韧性配方的环氧树脂具有很强的耐冲击性、耐抗拉应力和弯曲应力。将碳纤维与玻璃纤维进行预拉伸后，在环氧树脂浸渍，然后在高温模子中固化成型为复合材料芯线。芯线外层与邻外层为梯形截面铝线股。导线已完成常规的型式试验，具有良好的机械特性和电学特
3、性[1]。与钢芯铝绞线类似，ACCC导线中电能传输主要依靠导体部分铝单线完成，碳纤维复合芯主要承担导线自身重量以及风力、导线应力等机械力[2]。由于外层软铝线的线膨胀系数(23×10-6/°C)超出碳纤维复合芯的线膨胀系数(1.6×10-6/°C)的14.4倍,导线表面温度达到150°C及以上情况下,软铝线由于热膨胀伸长量很大,基本上不承受拉力,所有的拉力均由碳纤维复合芯承担[3]。1.1碳纤维复合芯电缆的优点碳纤维复合芯电缆与传统的钢芯铝绞电缆相比较具有以下优点[2]:(1)重量轻:碳纤维复合芯的密度约为1.90g/cm3,钢的密度
4、为7.8g/cm3。前者是后者的1/4。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。(2)强度高,破断力大。ACCC的拉伸强度约2399MPa,是普通钢丝的1.97倍,是高强度钢的1.7倍。试验表明,破断力提高了30%。ACCC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,可提高使用寿命。(3)导电率高,载流量大。相同直径ACCC中的铝线截面积是常规ACSR的1.29倍,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;A
5、CCC的铝线为梯形截面,而ACSR为圆形截面,前者易紧凑密排;ACCC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,导电率可提高3.3%。(4)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,呈现出更小的交流电阻。一般来说,可减少输电损耗6%左右。同时由于ACCC采用梯形铝线,使其外表比ACSR的圆形铝线更加光滑,提高了表面粗糙系数,从而提高了导线的电晕起始电压,减少了电晕损失。(5)耐腐蚀,使用寿命长。碳纤维复合芯棒避免了钢芯在通电时铝线与镀锌钢丝之间的电化学腐蚀,
6、使铝导线长期使用而耐老化。同时,碳纤维芯棒外层为绝缘的玻璃纤维层,有的还在玻璃纤维层外围包覆聚四氟乙烯层或喷涂绝缘物质,使芯棒与铝线完全绝缘,两者之间不存在接触电位差,使铝导线免受电腐蚀(参看图2)。图2碳纤维复合芯铝绞电缆的截面结构图(6)线膨胀系数小,弛度小。ACCC的线膨胀系数为1.6×10-6/°C左右,ACSR为11.5×10-6/°C,两者相差甚远。条件试验表明,当温度由261°C上升到186°C时,ACSR导线的弛度从236mm增加到1422mm,增加5倍左右,而ACCC导线仅从198mm增加到312mm,仅增加0.57
7、倍。显然,ACCC的弛度变化仅为ACSR的9.6%。这表明,ACCC电缆可适应昼夜温差、冬夏温差的变化环境,是一种安全型的高端产品。（7）便于导线展放和施工[5]。ACCC导线的外层导电线路部分与常规ACSR导线有相同直径和螺旋状结构，放线安装完全可按安装常规的方法进行，现有的杆、塔等构件不必改造。导线的剖视图当然ACCC导线也存在缺点。例如：因ACCC导线采用高温退火纯铝锥梯形排列，铝十分松软，故应采用各种措施严防铝线起股和磨损。复合芯易折断，在施工和实验时，裸露复合芯稍不注意就会折断，故在牵引过程中应平稳缓慢，减少冲击力。目前，AC
8、CC导线价格约是普通钢芯铝绞线的4—5倍，价格过高也在部分程度上影响了该项技术的推广应用。2碳纤维复合芯梯形软铝导线的研制碳纤维复合芯梯形软铝导线的研制包括碳纤维复合芯的研制、梯形软铝单丝拉
