碳纖維導(dǎo)線施工典型缺陷及運行注意事項

碳纖維導(dǎo)線全名叫碳纖維復(fù)合芯鋁絞線(ACCC)，該導(dǎo)線從本世紀(jì)初開始運用至今只有較短的十多年，有一定的應(yīng)用經(jīng)驗。碳纖維導(dǎo)線具有強度高，重量輕，彈性模量高，線膨脹系數(shù)小，弧垂小，線損小，載流量大(允許溫度高)，耐腐蝕，使用壽命長等的特點。特別適合于濱海、礦山地區(qū)腐蝕強度大、污穢強度高、導(dǎo)線易舞動的使用環(huán)境。

該導(dǎo)線的發(fā)展背景是原有輸電線路輸送能力已不能滿足負(fù)荷的快速增長，更換為截面較大、載流量大的導(dǎo)線或新建專線勢在必行。拆除舊有線路、改造桿塔再架設(shè)新導(dǎo)線的傳統(tǒng)方法成本高，工期長，或原有線路通道下征地困難，導(dǎo)致新架線路將無法使用原有線路通道，給電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)帶來極大困難，一定程度的提高了工程造價并延長了建設(shè)周期;線路架設(shè)過程中的長時間停電，也極大影響了電網(wǎng)的供電可靠性和設(shè)備可用系數(shù)。為解決上述矛盾，尋找一種既能利用原有線路通道又能最大程度減少桿塔改造，同時還能大幅提高線路輸送能力的工程施工方法成為唯一出路，在此情況下有了碳纖維導(dǎo)線。

碳纖維導(dǎo)線有他的許多優(yōu)點，但也有他的不足之處，如大部分碳纖維導(dǎo)線碳纖維芯單芯(據(jù)了解，現(xiàn)在在發(fā)展碳纖維芯絞線)，施工中易受損，因在鋁絞內(nèi)部，不宜發(fā)現(xiàn)，受損后對以后的運行會遺留一點的安全隱患。今天小編就收集的一些易出現(xiàn)的問題的案例與大家做下分享，主要是施工階段的，并就運行中的一些注意事項做簡單說明。

缺陷類型1：表面毛刺

情況介紹：某500kV架空輸電線增容改造，將原鋼芯鋁絞線更換碳纖維導(dǎo)線。在施工時，碳纖維導(dǎo)線導(dǎo)線到貨后，進(jìn)行開盤驗收發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線表面起毛刺。
原因分析：廠家生產(chǎn)加工過程中工藝存在瑕疵，造成導(dǎo)線表面出現(xiàn)毛刺。
造成后果：線路投運后會造成電暈和尖端放電現(xiàn)象。
建議：物資到貨后應(yīng)逐盤進(jìn)行驗收。

缺陷類型2：斷股

情況介紹：某500kV架空輸電線增容改造，將原鋼芯鋁絞線更換碳纖維導(dǎo)線。在架線施工時，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線有斷股，該斷股處未發(fā)現(xiàn)施工受力痕跡。
原因分析：廠家生產(chǎn)加工過程中工藝存在瑕疵，導(dǎo)致出廠時導(dǎo)線就出現(xiàn)斷股。
造成后果：線路投運后會產(chǎn)生散股以及拋股的現(xiàn)象。
建議：物資到貨后應(yīng)逐盤進(jìn)行驗收，三跨段應(yīng)重點驗收。

缺陷類型3："燈籠"、鼓包

情況介紹：某220kV輸電線路增容改造工程，將原1× LGJ-400/35 型鋼芯鋁絞線導(dǎo)線更換為1×JRLX/T-400型碳纖維導(dǎo)線。在架線施工過程中出現(xiàn)導(dǎo)線"燈籠"、鼓包現(xiàn)象。
原因分析：碳纖維導(dǎo)線是由內(nèi)層碳纖維芯和外層鋁線絞制而成，碳纖維導(dǎo)線在展放或收緊的過程中，由于張力的作用，碳纖維導(dǎo)線表面的鋁線會發(fā)?"蠕變伸長"(鋁線各股之間會有空隙，受力使導(dǎo)線各線股之間靠的更緊，空隙變小，雖然導(dǎo)線長度為變，但整根導(dǎo)線伸長了)，內(nèi)層碳纖維芯棒由于強度高，變形量小。外層鋁線與內(nèi)層碳纖維芯棒會發(fā)生相對的滑移，當(dāng)滑移收到阻礙時或一側(cè)耐張線夾壓接完成后，會導(dǎo)致碳纖維導(dǎo)線表層鋁股出現(xiàn)"燈籠"(鼓包)。
造成后果：(1)碳纖維導(dǎo)線鋁線出現(xiàn)"燈籠"(鼓包)，對于運行中的線路，一般難以修復(fù)，鋁線松散后也導(dǎo)致碳纖維芯長期暴露在空氣中，如果運行環(huán)境惡劣，對碳纖維芯不利;(2)鋁線出現(xiàn)"燈籠"(鼓包)，由于運行過程中張力的變化，會使表面各層鋁線受力不均勻，導(dǎo)致鋁線斷股。
建議：(1)各個導(dǎo)線廠家的在加工過程中的技術(shù)指標(biāo)不一樣，會導(dǎo)致成品導(dǎo)線的絞制松緊程度不一樣，在作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行廠家技術(shù)交底，嚴(yán)格按照廠家的作業(yè)要求展放收緊導(dǎo)線;(2)在緊線掛線的施工過程中應(yīng)使用專用預(yù)絞式耐張工具，減少拉頭和卡線器的使用，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象;(3)大耐張段施工過程中，在緊線畫印前，在滿足耐張段線長的情況下，應(yīng)將緊線側(cè)導(dǎo)線余線開斷后再緊線，使"蠕變伸長"的鋁線盡可能在開斷處跑掉。

缺陷類型4：斷線

情況介紹：某220kV輸電線路增容改造，將原 2 × LGJ-300/25 型鋼芯鋁絞線導(dǎo)線更換為240/30 雙分裂碳纖維復(fù)合芯鋁絞線導(dǎo)線。在架線施工過程中發(fā)生斷線，均為采用空中壓線的導(dǎo)線在掛線后從耐張線夾的壓接區(qū)內(nèi)(管口附近)斷裂。

原因分析：經(jīng)過相關(guān)試驗、解剖斷線耐張線夾等方式查證斷線原因，從試驗結(jié)論分析，主要存在碳纖維導(dǎo)線的碳芯徑向耐壓試驗不合格問題。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29324-2012、國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 1851-2012均要求徑向耐壓標(biāo)準(zhǔn)為"截取長度不小于100mm的復(fù)合芯棒，以1mm/min至21mm/min加載速度平穩(wěn)加載至破壞，復(fù)合芯棒應(yīng)承受不小于30kN的壓力，其端部應(yīng)不開裂和脫皮")，但試驗的碳纖維導(dǎo)線不滿足該項要求，該型號導(dǎo)線的供應(yīng)商自身生產(chǎn)的碳纖維芯無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，目前國標(biāo)中關(guān)于碳棒的徑向耐壓試驗要求，國內(nèi)絕大多數(shù)的供應(yīng)商只有Φ7.5及以上的規(guī)格碳棒能滿足，對Φ6的碳棒進(jìn)行徑向耐壓試驗很難達(dá)到試件為100mm不小于30kN的要求。綜合相關(guān)試驗結(jié)論和調(diào)查情況，分析斷線原因主要集中在壓接過程中可能存在過壓和其他壓接工藝問題，以及導(dǎo)線產(chǎn)品質(zhì)量問題。
造成后果：斷線
建議：碳纖維導(dǎo)線在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《碳纖維復(fù)合芯架空導(dǎo)線施工工藝及驗收導(dǎo)則(試行)》中的相關(guān)規(guī)定。

缺陷類型5：外側(cè)刮傷

缺陷描述：某500kV輸電線路增容改造，將原 LGJ-400/35 鋼芯鋁絞線導(dǎo)線更換為JLRX/F2A-460/40-26碳纖維導(dǎo)線，線路竣工驗收過程中發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線磨損、裂痕。
原因分析：導(dǎo)線在運輸、展放過程中被尖銳物剮蹭后導(dǎo)致碳纖維外層軟鋁刮傷、蹭傷。
造成后果：影響外觀質(zhì)量，還會產(chǎn)生電暈，嚴(yán)重時導(dǎo)線會灼傷，甚至引起斷線事故。
建議：物資到貨后應(yīng)逐盤進(jìn)行驗收、導(dǎo)線展放后應(yīng)逐檔進(jìn)行驗收。

缺陷類型6：散股

缺陷描述：某500kV輸電線路增容改造，將原 LGJ-400/35 鋼芯鋁絞線導(dǎo)線更換為JLRX/F2A-460/40-26碳纖維導(dǎo)線，線路竣工驗收過程中發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線跑股。
原因分析：導(dǎo)線在展放過程中經(jīng)過滑輪時因展放角度過小或滑輪型號不匹配導(dǎo)致過線時受到擠壓而松股;導(dǎo)線展放完成后，附件安裝時提線過緊擰曲導(dǎo)線導(dǎo)致松股。
造成后果：影響外觀質(zhì)量，還會產(chǎn)生電暈，嚴(yán)重時導(dǎo)線會灼傷，甚至引起斷線事故。同時還會影響導(dǎo)線強度。
建議：物資到貨后應(yīng)逐盤進(jìn)行驗收、導(dǎo)線展放后應(yīng)逐檔進(jìn)行驗收。

缺陷類型7：磨損

缺陷描述：某500kV輸電線路增容改造，將原 LGJ-400/35 鋼芯鋁絞線導(dǎo)線更換為JLRX/F2A-460/40-26 碳纖維導(dǎo)線，線路竣工驗收過程中發(fā)現(xiàn)在預(yù)絞絲尾端有環(huán)形磨損痕跡。
原因分析：一是導(dǎo)線預(yù)絞絲綁扎時最后幾股不易就位，采用螺絲刀等工具起撬時劃傷，二是預(yù)絞絲綁扎后發(fā)現(xiàn)位置不對再次拆除預(yù)絞絲時施工保護(hù)不到位損傷導(dǎo)線。
造成后果：影響外觀質(zhì)量，還會產(chǎn)生電暈，嚴(yán)重時導(dǎo)線會灼傷，甚至引起斷線事故。同時還會影響導(dǎo)線強度。
建議：應(yīng)重點加強對預(yù)絞絲附近導(dǎo)線的驗收工作。

匯總

 通過以上3個工程7類缺陷匯總，發(fā)現(xiàn)了以下兩方面問題：

1.碳纖維質(zhì)量問題，由于廠家未嚴(yán)格按照相應(yīng)規(guī)程規(guī)范加工，導(dǎo)致產(chǎn)品部分參數(shù)不合格，給施工過程乃至運行中帶來了不可預(yù)估的隱患。
2.施工工藝不良問題，部分施工單位仍然采用的是傳統(tǒng)導(dǎo)線的施工方法，導(dǎo)致碳纖維導(dǎo)線鼓包、斷股甚至斷線。
以上兩個問題給運行當(dāng)中了一定的安全隱患，尤其是產(chǎn)品質(zhì)量問題，依據(jù)目前的案例來看，主要是碳棒不滿足規(guī)范要求，然而碳棒是承力部分，不合格的碳棒勢必造成導(dǎo)線機械性能下降，即便施工工藝良好，運行過程中遇到不良工況，也極易發(fā)生斷線事故。

 作為運行單位，在碳纖維的運用方面需要注意以下幾方面事項：
1.由于碳纖維導(dǎo)線雖然發(fā)展十多年，但在工程中運用不多，運行經(jīng)驗欠缺，重要跨越、大跨越不建議采用碳纖維導(dǎo)線，可選擇同等載流能力的鋁合金芯高導(dǎo)電率鋁絞線。
2.從嚴(yán)初設(shè)審查，尤其是增容項目，必須要有詳細(xì)的導(dǎo)線比選方案，慎重選用碳纖維導(dǎo)線。對確定使用碳纖維導(dǎo)線的工程，了解設(shè)計單位所提供的碳纖維導(dǎo)線的定位溫度以及最高允許溫度，了解對應(yīng)的導(dǎo)線弧垂特性，以及導(dǎo)線連接器選用方式等。
3、由于重要跨越一旦出現(xiàn)問題，影響太大，為了重要跨越所在耐張段能夠安全可靠運行，重要跨越原則上不得使用碳纖維導(dǎo)線，可采用同等載流能力的鋁合金芯高導(dǎo)電率鋁絞線。
4.嚴(yán)格執(zhí)行《碳纖維復(fù)合芯架空導(dǎo)線施工工藝及驗收導(dǎo)則(試行)》，掌握施工單位的壓接工藝，抽查壓接質(zhì)量，500kV線路做好逐檔走線，220kV線路采取無人機沿線拍照等方式，做好中間環(huán)節(jié)及竣工環(huán)節(jié)驗收，把好驗收關(guān)。
5、對施工單位在施工過程中與碳纖維導(dǎo)線有硬接觸的地方，比如卡線器卡在導(dǎo)線上的位置等，提出痕跡記錄要求，避免出現(xiàn)問題后發(fā)生扯皮。
6.對于已投運的碳纖維線路，檢修過程中盡量避免使用飛車出線，防止出現(xiàn)鋁股變形，同時適當(dāng)備一些適用于碳纖維導(dǎo)線斷股的高溫預(yù)絞式補修條。
7、探索可以檢測芯棒破損的實用方法，因芯棒目前為單芯，從破損開始到斷線，暫無有效的檢測手段，所以，探索有效的檢測方法，掌握碳棒破損發(fā)展的規(guī)律，勢在必行。
8、倡導(dǎo)碳纖維導(dǎo)線運行全壽命周期理念，從運行伊始，全面掌握運行情況，評估運行狀況，推斷剩余運行時間，也是極為關(guān)鍵的一個問題，因為碳纖維導(dǎo)線一旦進(jìn)入生命末期，對運行單位而言就相當(dāng)于定時炸彈，所以，建議從全壽命周期的角度考慮，掌握碳纖維導(dǎo)線的最佳運行時間，為后續(xù)更換提供有力支持，避免出現(xiàn)重大故障后再行更換。
碳纖維導(dǎo)線作為新型導(dǎo)線，對于增容改造具有非常好的效果，預(yù)計未來行業(yè)內(nèi)，老舊線路在進(jìn)行增容改造將大批量使用，但由于目前缺少運行經(jīng)驗，對于此類產(chǎn)品，運行單位一般持保守態(tài)度，因為斷線等故障會給運行單位帶來巨大的安全壓力。