绞型碳纤维芯导线接续金具创新性分析范文

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摘要：绞合型碳纤维芯导线在原有钢芯铝绞线配套耐张接续金具基础上进行改进，解决绞合型碳纤维芯导线配套接续金具结构问题，独特的结构使其在复杂地形（大跨越、大高差、重冰区地段）、特殊气候地区应用时具有各种优越性能。

关键词：绞合型碳纤维芯；接续管；耐张线夹；结构

0引言

2013年7月3日，在海南电网福丰I线220kV增容改造项目中，我国第一条绞合型碳纤维芯导线成功架空运行，此导线在海南北部尤其于海口地区有极为重要的供电任务。绞合型碳纤维复合芯主要由碳纤维丝和基体树脂组成。规定数目的线股按正规结构（7股、19股、37股）绞合在一起，制成绞合型碳纤维复合芯。采用绞型碳纤维复合线芯制成的铝绞线，可以成倍提高导线输送容量。但在解决输电线路输送容量的过程中，其配套耐张接续金具的压接并不完全适用原有钢芯铝绞线的压接工艺，对绞型碳纤维复合芯导线的配套接续金具进行研究讨论，并给出对应的压接施工方法。

1性能结构特点

和应用已久的棒型碳纤维芯软铝绞线相比，克服了棒型碳纤维芯软铝绞线的柔软性弱、结构稳定性差、易缩芯、抗压性能低、配套金具连接复杂、造价昂贵等问题。棒型碳纤维芯弯曲半径一般测试值为50倍的导线直径，而绞合型碳纤维芯弯曲半径的一般测试值低至25倍导线直径；绞合型碳纤维芯由单股碳芯绞制而成，股与股之间各位一体，避免像棒形碳纤维芯那样当芯线发生损坏断裂，整个承力体结构稳定性将遭受极大破坏。

2种导线承力体的裂痕发展过程

绞合型碳纤维芯的绞线结构可更好地分散转移压力，增加其抗侧压能力；其接续金具的压接工艺类似于传统钢芯铝绞线，操作简单。而棒型碳纤维芯导线的连接金具只能采用特殊的夹具式连接设备进行安装，施工工艺复杂，同时楔形金具价格是压接型金具价格的3倍以上[1]。基于种种优越的性能和经济性，绞合型碳纤维复合芯导线必将有广泛的应用前景。2配套耐张接续金具的创新性研究棒型碳纤维芯导线连接金具结构复杂、施工工艺繁琐、技术要求高。耐张线夹包括外压接铝管、内衬管、楔形夹、楔形夹座、钢锚5个零件，芯线结构上的巨大差异，不能顺利过滑车实现远距离张力放线以及昂贵的造价，使其不能应用于绞合型碳纤维复合 芯导线。因此，在传统钢芯铝绞线配套接续金具的基础上，研究适用于绞合型碳纤维复合芯导线的压接型接续金具十分必要。

2.1绞合型碳纤维芯导线接续管的新设计

和传统钢芯铝绞线接续管类似，绞合型碳纤维芯导线接续管包括外压接管、连接管、芯线保护套管，比传统多了1个芯线保护套管。但由于绞合型碳纤维复合芯导线独特的线芯结构，必须在钢芯铝绞线接续管的基础上加以改进方能配合使用。（1）针对绞合型碳纤维芯导线接续管的芯线保护装置做出结构性设计：改变传统的圆筒状结构为外梭状绞合碳芯保护连接装置，外表面锥形设计，材料为软铝，且加工外螺纹，外表面锥度5°左右；内表面为螺旋梅花状设计，与绞合碳芯外表面吻合；这个保护连接装置由上下两部分通过设计均匀间隔的且上下配合的凸起和下凹结构紧凑配合，使夹紧过程中碳芯受力均衡；螺旋梅花状设计的内表面有对称的两组将螺旋梅花状结构改进后的锁紧结构，在夹紧碳芯过程中整体产生均匀塑性变形，增大了摩擦力，将芯线锁紧防止脱芯。（2）以2套中通的拧紧装置代替传统连接管。内锥形外圆柱状设计，总长度在绞合碳芯保护连接装置长度的（1/4～1/2），外径略小于外压接管中心内表面内经；且该拧紧装置内表面设计成与绞合碳芯保护连接装置外表面锥度一致的锥面，锥面设计内螺纹与绞合碳芯保护连接装置外表面的外螺纹配合连接；拧紧装置小端口一侧设计六边形转动结构，通过拧紧2套拧紧装置将2段绞合碳芯连接、固定在绞合碳芯保护连接装置内，施工简单且不再用液压装置进行压接。除碳芯部分利用扳手拧紧外，外压接管两端的压紧过程与传统无异。

2.2绞合型碳纤维芯导线耐张线夹新设计

（1）针对绞合型碳纤维芯导线耐张线夹的芯线保护装置做出所示结构设计：外锥形锥面有螺纹的内螺旋的绞合碳芯保护锥套由上下两部分组成，通过设计间隔的且上下配合的凸起和下凹配合连接，绞合碳芯保护套筒的内螺旋梅花状沟槽与绞合型碳纤维复合芯外表面紧密吻合。（2）内表面锥形设计且锥面有螺纹，钢锚根部外表面设有螺纹与外锥形（锥面设有螺纹）的内螺旋绞合碳芯保护锥套的锥度吻合，通过螺纹配合连接。拧紧钢锚使钢锚在连接绞合碳芯保护锥套时，当钢锚端头每到达绞合碳芯保护锥套上标记的某一刻度值时，钢锚对绞合碳芯达到某一确定的压力值，通过转动钢锚在绞合碳芯保护锥套上的到达不同的刻度位置实现线夹对绞合碳芯夹紧力可调的功能；当线夹在连接不同型号或者不同跨距的绞合型碳纤维复合芯导线时，其所达到的拉紧力各不相同，线夹对绞合碳芯的径向夹紧力也不同，这些不同的夹紧力值可以通过线夹调节实现（标记刻度压力值大小通过前期不断地压力试验所得）。除碳芯部分需人工转动钢锚夹紧，外压接管以及钢锚部分的压接过程与传统无异。

3结束语

碳芯保护装置独特的配合结构在受夹紧力时产生塑性变形，使得碳芯受力更加均匀、更不易被损伤、摩擦力变得更大、避免了脱芯等故障，同时避免使用液压装置对碳芯部分进行压接，极大降低劳动强度。绞合型碳纤维复合芯导线各项性能优异，特别是新型高稳定性的绞线结构，能实现输电线路的增容、扩容，在特高压、大跨越、大高差、重冰区地段线路工程中具有非常好的应用前景。随着我国电力行业的不断发展，新型导线及其配套金具在输电线路工程制造、安装、运行、验收等各种工艺技术的不断优化，其在输电线路中推广应用将带来巨大的社会效益，对增加线路输送容量和提高电网安全可靠性具有重要意义

参考文献

［1］吴雄文，陈创，陈泽师，邢波，黄威，王清明．绞合型碳纤维芯导线的性能及施工工艺研究［J］.中国电业，2014（4）：58-61.

作者:刘荣见 赵士杰 杨坤池 刘衍平 杜冲 郭伟 周超 周鑫 单位:云南电网有限责任公司电网规划研究中心