絞型碳纖維芯導線接續金具創新性分析范文

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摘要：絞合型碳纖維芯導線在原有鋼芯鋁絞線配套耐張接續金具基礎上進行改進，解決絞合型碳纖維芯導線配套接續金具結構問題，獨特的結構使其在復雜地形（大跨越、大高差、重冰區地段）、特殊氣候地區應用時具有各種優越性能。

關鍵詞：絞合型碳纖維芯；接續管；耐張線夾；結構

0引言

2013年7月3日，在海南電網福豐I線220kV增容改造項目中，我國第一條絞合型碳纖維芯導線成功架空運行，此導線在海南北部尤其于海口地區有極為重要的供電任務。絞合型碳纖維復合芯主要由碳纖維絲和基體樹脂組成。規定數目的線股按正規結構（7股、19股、37股）絞合在一起，制成絞合型碳纖維復合芯。采用絞型碳纖維復合線芯制成的鋁絞線，可以成倍提高導線輸送容量。但在解決輸電線路輸送容量的過程中，其配套耐張接續金具的壓接并不完全適用原有鋼芯鋁絞線的壓接工藝，對絞型碳纖維復合芯導線的配套接續金具進行研究討論，并給出對應的壓接施工方法。

1性能結構特點

和應用已久的棒型碳纖維芯軟鋁絞線相比，克服了棒型碳纖維芯軟鋁絞線的柔軟性弱、結構穩定性差、易縮芯、抗壓性能低、配套金具連接復雜、造價昂貴等問題。棒型碳纖維芯彎曲半徑一般測試值為50倍的導線直徑，而絞合型碳纖維芯彎曲半徑的一般測試值低至25倍導線直徑；絞合型碳纖維芯由單股碳芯絞制而成，股與股之間各位一體，避免像棒形碳纖維芯那樣當芯線發生損壞斷裂，整個承力體結構穩定性將遭受極大破壞。

2種導線承力體的裂痕發展過程

絞合型碳纖維芯的絞線結構可更好地分散轉移壓力，增加其抗側壓能力；其接續金具的壓接工藝類似于傳統鋼芯鋁絞線，操作簡單。而棒型碳纖維芯導線的連接金具只能采用特殊的夾具式連接設備進行安裝，施工工藝復雜，同時楔形金具價格是壓接型金具價格的3倍以上[1]。基于種種優越的性能和經濟性，絞合型碳纖維復合芯導線必將有廣泛的應用前景。2配套耐張接續金具的創新性研究棒型碳纖維芯導線連接金具結構復雜、施工工藝繁瑣、技術要求高。耐張線夾包括外壓接鋁管、內襯管、楔形夾、楔形夾座、鋼錨5個零件，芯線結構上的巨大差異，不能順利過滑車實現遠距離張力放線以及昂貴的造價，使其不能應用于絞合型碳纖維復合 芯導線。因此，在傳統鋼芯鋁絞線配套接續金具的基礎上，研究適用于絞合型碳纖維復合芯導線的壓接型接續金具十分必要。

2.1絞合型碳纖維芯導線接續管的新設計

和傳統鋼芯鋁絞線接續管類似，絞合型碳纖維芯導線接續管包括外壓接管、連接管、芯線保護套管，比傳統多了1個芯線保護套管。但由于絞合型碳纖維復合芯導線獨特的線芯結構，必須在鋼芯鋁絞線接續管的基礎上加以改進方能配合使用。（1）針對絞合型碳纖維芯導線接續管的芯線保護裝置做出結構性設計：改變傳統的圓筒狀結構為外梭狀絞合碳芯保護連接裝置，外表面錐形設計，材料為軟鋁，且加工外螺紋，外表面錐度5°左右；內表面為螺旋梅花狀設計，與絞合碳芯外表面吻合；這個保護連接裝置由上下兩部分通過設計均勻間隔的且上下配合的凸起和下凹結構緊湊配合，使夾緊過程中碳芯受力均衡；螺旋梅花狀設計的內表面有對稱的兩組將螺旋梅花狀結構改進后的鎖緊結構，在夾緊碳芯過程中整體產生均勻塑性變形，增大了摩擦力，將芯線鎖緊防止脫芯。（2）以2套中通的擰緊裝置代替傳統連接管。內錐形外圓柱狀設計，總長度在絞合碳芯保護連接裝置長度的（1/4～1/2），外徑略小于外壓接管中心內表面內經；且該擰緊裝置內表面設計成與絞合碳芯保護連接裝置外表面錐度一致的錐面，錐面設計內螺紋與絞合碳芯保護連接裝置外表面的外螺紋配合連接；擰緊裝置小端口一側設計六邊形轉動結構，通過擰緊2套擰緊裝置將2段絞合碳芯連接、固定在絞合碳芯保護連接裝置內，施工簡單且不再用液壓裝置進行壓接。除碳芯部分利用扳手擰緊外，外壓接管兩端的壓緊過程與傳統無異。

2.2絞合型碳纖維芯導線耐張線夾新設計

（1）針對絞合型碳纖維芯導線耐張線夾的芯線保護裝置做出所示結構設計：外錐形錐面有螺紋的內螺旋的絞合碳芯保護錐套由上下兩部分組成，通過設計間隔的且上下配合的凸起和下凹配合連接，絞合碳芯保護套筒的內螺旋梅花狀溝槽與絞合型碳纖維復合芯外表面緊密吻合。（2）內表面錐形設計且錐面有螺紋，鋼錨根部外表面設有螺紋與外錐形（錐面設有螺紋）的內螺旋絞合碳芯保護錐套的錐度吻合，通過螺紋配合連接。擰緊鋼錨使鋼錨在連接絞合碳芯保護錐套時，當鋼錨端頭每到達絞合碳芯保護錐套上標記的某一刻度值時，鋼錨對絞合碳芯達到某一確定的壓力值，通過轉動鋼錨在絞合碳芯保護錐套上的到達不同的刻度位置實現線夾對絞合碳芯夾緊力可調的功能；當線夾在連接不同型號或者不同跨距的絞合型碳纖維復合芯導線時，其所達到的拉緊力各不相同，線夾對絞合碳芯的徑向夾緊力也不同，這些不同的夾緊力值可以通過線夾調節實現（標記刻度壓力值大小通過前期不斷地壓力試驗所得）。除碳芯部分需人工轉動鋼錨夾緊，外壓接管以及鋼錨部分的壓接過程與傳統無異。

3結束語

碳芯保護裝置獨特的配合結構在受夾緊力時產生塑性變形，使得碳芯受力更加均勻、更不易被損傷、摩擦力變得更大、避免了脫芯等故障，同時避免使用液壓裝置對碳芯部分進行壓接，極大降低勞動強度。絞合型碳纖維復合芯導線各項性能優異，特別是新型高穩定性的絞線結構，能實現輸電線路的增容、擴容，在特高壓、大跨越、大高差、重冰區地段線路工程中具有非常好的應用前景。隨著我國電力行業的不斷發展，新型導線及其配套金具在輸電線路工程制造、安裝、運行、驗收等各種工藝技術的不斷優化，其在輸電線路中推廣應用將帶來巨大的社會效益，對增加線路輸送容量和提高電網安全可靠性具有重要意義

參考文獻

［1］吳雄文，陳創，陳澤師，邢波，黃威，王清明．絞合型碳纖維芯導線的性能及施工工藝研究［J］.中國電業，2014（4）：58-61.

作者:劉榮見 趙士杰 楊坤池 劉衍平 杜沖 郭偉 周超 周鑫 單位:云南電網有限責任公司電網規劃研究中心