碳纤维复合芯导线施工中所遇问题的探讨与解决

　　摘要：通过对500kV绥中电厂-高岭3号送电线新建工程碳纤维复合芯导线段施工中所遇问题进行分析，查找原因，提出需要进一步改进的施工方法及注意事项。
　　关键词：碳纤维导线；工艺；工器具
　　前言：随着经济的发展及国家提倡的节约型管理，一种新型的导线技术应需而生：碳纤维复合芯导线。碳纤维复合芯软铝导线与相同规格的普通钢芯铝绞线相比具有强度高、导电率高，线膨胀系数小、弛度小、重量轻，耐腐蚀、使用寿命长、降低线路成本，具有广泛的应用前景。
　　一、依托工程概况：
　　500kV绥中电厂至高岭3号送电线新建工程线路起点为绥中电厂，终点为500kV高岭换流站，路径总长度为16.35km，其中利用原迁绥线旧线路约8.695km，本次新建线路长度约为7.655km，并在旧线路15#~16#中间增加一基耐张塔,杆塔编号为16-1#。新建段导线采用LGJ-400/35钢芯铝绞线(32#-47#，6.226km)及JL/F-300(碳纤维复合芯铝绞线28#-32#，1.429km)，四分裂，全线架设双地线，LBGJ-150-40AC铝包钢绞线。利旧段仅进行“调爬”处理即只更换线路的部分绝缘子。碳纤维复合芯导线段地势比较平坦，跨越果园4处。
　　二、导线结构及施工特性：
　　2.1导线结构及物理特性
　　本工程所采用的碳纤维复合芯导线由二层铝材、一根碳纤维棒绞制而成，其中最外层铝材为圆型，次外层外梯形，两层绞制方向相反。
　　
　　导线具体参数如下表所示：表2-1
　　型号 外径
　　
　　mm 截面积
　　
　　mm2 单位
　　重量
　　kg/m 综合
　　膨胀系数
　　1/℃ 破断
　　张力
　　（kN） 备注
　　      
　　JL/F-300 22.5 343.14 0.9000 16.3×10-6 111.150 
　　2.2碳纤维复合芯导线对施工的要求
　　2.2.1放线时，要求放线滑车直径大于导线直径的20倍；轮槽深度大于导线直径的1.25倍；轮槽口宽度应大于导线直径的2.4倍且应保证顺利通过各种联接器；导线的弯曲半径>1.2m。
　　2.2.2张力机的轮径应大于导线直径的40倍。
　　2.2.3张力机的主轮距离第1个杆塔的距离应该放线滑车高度的3倍。
　　2.2.4为了最大程度上保护导线不受损伤，放线架、张力机、第1组放线滑车要在同一条直线上。
　　2.2.5碳纤维复合芯铝绞线采用的铝材为“软铝”，故导线进行展放时，施工全过程应处于架空状态，压接时锚线末端不许接触地面，无法避免接触地面时应预先在地面做保护处理，如在地面铺上纸、彩条布等。
　　2.2.6因导线外层铝线为右向，所以在张力机放线时导线要从张力机左边缠入，从右边放出后连接到牵引板上。
　　2.2.7采用卡线器进行锚线时，锚线长度距离端头18m外，且对尾端进行保护，避免硬物碰伤导线。
　　2.2.8使用直线接续管时，不得使直线管通过放线滑车（本工程暂无直线接续管）。
　　三、施工过程及遇到问题
　　3.1施工准备
　　根据《110～500kV架空送电电路施工及验收规范》GB50233-2005以及业主项目部的科技立项要求，本工程28#-32#（档距和为1.429km）采用碳纤维复合芯绞线，导线由XXX电缆厂提供，配套金具由上海XX（直线金具）、江苏XX（耐张金具）提供。导线展放采取张力放线的型式，28#为牵引场、32#为张力场，牵引方式“一牵四”。按照导线供货厂家的施工要求，张放导线所需使用的张力机轮径应大于导线直径的40倍，按照表1-1的导线参数以及我公司的资源配置情况，张力机轮径为1500mm。
　　3.2导线展放
　　因本区段导线采用定长设计，且施工要求张力机的主轮距离第1个杆塔的距离应该放线滑车高度的3倍，但按照档距累计及张力机布置位置，发现导线供货长度不够，因此在展放过程中需要用其它线轴与展放中的导线用蛇皮套、旋转连接器连接后满足放线需要。在展放过程中发现蛇皮套内的导线铝股有伸长现象，伸长后导致碳纤维芯棒内缩，参照网省兄弟单位的经验安装芯棒夹头可避免，但因厂家供货数量及施工工期的限制，参照线路长度及芯棒伸缩的长度比对，本工程未安装芯棒夹头。
　　3.3导线紧线
　　在左相导线展放完成后，立即安排测工进行导线的紧线工作，因没有专用的紧线卡线器，在施工前监理单位安排与施工单位、生产厂家一起对传统卡线器与碳纤维复合芯导线的锚线进行了可行性试验，试验结果表明传统的卡线器会对导线的铝股造成一定程度的压痕，但按照供货厂家的意见，压痕处不影响送电投运。
　　下图即为压痕图。
　　图3-1传统卡线器对导线铝材产生的压痕图。
　　在紧线完成后，因天气已晚没有安排压接施工。第2日即在导线放置12小时后，测工考虑到锚线时未对碳纤维芯进行锚固处理，而且碳纤维复合芯导线自身铝材较软，锚固过夜后会有一定程度的伸长，于是对紧后的导线进行了复测工作，发现弧垂有较大变化，见表3-1，重新紧线后在碳纤维芯棒上划印压接，压接后弛度变化不大，右相及中相参照左相施工，紧线后直接碳纤维芯上划印、压接，但未悬挂12小时，其结果与左相悬挂过夜差距微小。
　　左相紧线及过夜后弛度差异表表3-1
　　序号 标准弧垂 紧线时
　　温度 紧线后
　　弧垂 过夜后
　　弧垂 差值 备注
　　1 9.28m 20℃ 9.33m 10.02m 0.69m 
　　3.4压接施工
　　因碳纤维复合芯导线所使用的耐张管与传统的有很大区别：碳纤维复合芯导线施工的配套压接管的受力钢锚采用了“螺栓式”的连接方式，主要拉力承受靠内层的弹性夹芯与碳纤维芯间的摩擦。各部组件见下图：
　　
　　图3-2耐张金具各部组件图
　　为了保证施工质量，在作业时邀请供货单位现场指导施工。在第1根导线压接完成后“松锚”时，发现有起“灯笼股”的现象，见图3-3，发现此现象后，施工班组立即停止松锚，查找原因，最后将原用于松锚的绞磨更换成有较大长度卷桶的绞磨，这样在松锚时消除了磨绳的抖动现象，也再无“灯笼”的现象出现，前期的“灯笼”也随导线承受张力后而自动复原。
　　
　　3.5附件安装
　　碳纤维复合芯导线的附件安装与传统导线的安装方式无区别，弧垂达到标准后在导线上画印儿，将预绞丝护线条中心与导线上的画印儿点对齐缠绕后安装悬垂线夹。为了更好的保护铝股不受破坏，提线器均采用挂胶型，使用过程中橡胶有破损则及时更换。
　　安装间隔棒时因需要缠绕两层护线条，且有一层在间隔棒外侧，施工时按照供货单位提供的施工图片并在地面进行试验后进行高空安装。
　　四施工经验：
　　4.1张力机的选择：本工程选用的张力机轮径为1500mm，在施工过程中未发现导线有松股的现象出现，但在施工前查阅其他兄弟单位施工经验介绍时发现使用1400mm轮径的张力机有松股现象，因此建议在施工选择张力机时应适当提高张力机轮径的要求，由40d改为70d-50（单位mm，d为导线直径）。
　　4.2因施工时发现导线的配盘长度不足，在此向供货厂家提供建议：生产前与设计及施工单位沟通，根据设计所需要的档距长度及施工现场张牵场的实际情况生产，如此可以将导线的长度较为合理的生产，可以避免长度不足或过长。
　　4.3导线金具供货时，耐张金具（钢锚、楔型夹头、楔型夹座）应多配备几套，留做紧线工具用，这样能够避免使用传统卡线器锚线、紧线时对导线造成的损伤，而在紧线后仅用传统卡线器做临锚处理使传统卡线器的动荷变为静荷，更大限度的保护导线。
　　4.4为避免导线牵引时导致碳纤维芯棒内缩需要安装芯棒夹头，芯棒夹头在订货、供货时应充分考虑，以避免芯棒内缩。
　　4.5紧线、断线、压接的时间间隔因尽量缩短，导线断线前划印儿工作宜在碳纤维棒上进行，防止铝股的伸长导致各子线间弧垂不均匀变化。
　　4.6因施工经验、施工方法及施工工器具的限制，目前而言碳纤维复合芯导线的施工进度较慢，但随着碳纤维复合芯导线的广泛应用，对施工方法、施工工艺及施工工器具的研究将会更加深入，施工进度可获更大的提高。
　　参考文献：
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　　[3]李瑞,余虹云,余长水,曹钧;碳纤维复合芯铝导线应用时需注意的问题;电力设备.2008.9
　　[4]黄先绪;ACCC碳纤维复合芯铝绞线导线应用探讨;《湖北电力》2006年第S2期