碳纖維導(dǎo)線施工典型缺陷及運(yùn)行注意事項(xiàng)

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(kāi)始運(yùn)用至今只有較短的十多年，有一定的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。碳纖維導(dǎo)線具有強(qiáng)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(zhǎng)等的特點(diǎn)。特別適合于濱海、礦山地區(qū)腐蝕強(qiáng)度大、污穢強(qiáng)度高、導(dǎo)線易舞動(dòng)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(zhǎng)，更換為截面較大、載流量大的導(dǎo)線或新建專線勢(shì)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(zhǎng)，或原有線路通道下征地困難，導(dǎo)致新架線路將無(wú)法使用原有線路通道，給電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)帶來(lái)極大困難，一定程度的提高了工程造價(jià)并延長(zhǎng)了建設(shè)周期;線路架設(shè)過(guò)程中的長(zhǎng)時(shí)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zui大程度減少桿塔改造，同時(shí)還能大幅提高線路輸送能力的工程施工方法成為*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(diǎn)，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(duì)以后的運(yùn)行會(huì)一點(diǎn)的安全隱患。今天小編就收集的一些易出現(xiàn)的問(wèn)題的案例與大家做下分享，主要是施工階段的，并就運(yùn)行中的一些注意事項(xiàng)做簡(jiǎn)單說(shuō)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(shí)，碳纖維導(dǎo)線導(dǎo)線到貨后，進(jìn)行開(kāi)盤驗(yàn)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(guò)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(yùn)后會(huì)造成電暈和放電現(xiàn)象。
建議：物資到貨后應(yīng)逐盤進(jìn)行驗(yàn)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(shí)，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(guò)程中工藝存在瑕疵，導(dǎo)致出廠時(shí)導(dǎo)線就出現(xiàn)斷股。
造成后果：線路投運(yùn)后會(huì)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(yàn)收，三跨段應(yīng)重點(diǎn)驗(yàn)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(guò)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(guò)程中，由于張力的作用，碳纖維導(dǎo)線表面的鋁線會(huì)發(fā)?"蠕變伸長(zhǎng)"(鋁線各股之間會(huì)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(zhǎng)度為變，但整根導(dǎo)線伸長(zhǎng)了)，內(nèi)層碳纖維芯棒由于強(qiáng)度高，變形量小。外層鋁線與內(nèi)層碳纖維芯棒會(huì)發(fā)生相對(duì)的滑移，當(dāng)滑移收到阻礙時(shí)或一側(cè)耐張線夾壓接完成后，會(huì)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(duì)于運(yùn)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(zhǎng)期暴露在空氣中，如果運(yùn)行環(huán)境惡劣，對(duì)碳纖維芯不利;(2)鋁線出現(xiàn)"燈籠"(鼓包)，由于運(yùn)行過(guò)程中張力的變化，會(huì)使表面各層鋁線受力不均勻，導(dǎo)致鋁線斷股。
建議：(1)各個(gè)導(dǎo)線廠家的在加工過(guò)程中的技術(shù)指標(biāo)不一樣，會(huì)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(guò)程中應(yīng)使用預(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(guò)程中，在緊線畫印前，在滿足耐張段線長(zhǎng)的情況下，應(yīng)將緊線側(cè)導(dǎo)線余線開(kāi)斷后再緊線，使"蠕變伸長(zhǎng)"的鋁線盡可能在開(kāi)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(guò)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(guò)相關(guān)試驗(yàn)、解剖斷線耐張線夾等方式查證斷線原因，從試驗(yàn)結(jié)論分析，主要存在碳纖維導(dǎo)線的碳芯徑向耐壓試驗(yàn)不合格問(wèn)題。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29324-2012、國(guó)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(zhǎng)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(kāi)裂和脫皮")，但試驗(yàn)的碳纖維導(dǎo)線不滿足該項(xiàng)要求，該型號(hào)導(dǎo)線的供應(yīng)商自身生產(chǎn)的碳纖維芯無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，目前國(guó)標(biāo)中關(guān)于碳棒的徑向耐壓試驗(yàn)要求，國(guó)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(duì)Φ6的碳棒進(jìn)行徑向耐壓試驗(yàn)很難達(dá)到試件為100mm不小于30kN的要求。綜合相關(guān)試驗(yàn)結(jié)論和調(diào)查情況，分析斷線原因主要集中在壓接過(guò)程中可能存在過(guò)壓和其他壓接工藝問(wèn)題，以及導(dǎo)線產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。
造成后果：斷線
建議：碳纖維導(dǎo)線在施工過(guò)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(yàn)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(yàn)收過(guò)程中發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線磨損、裂痕。
原因分析：導(dǎo)線在運(yùn)輸、展放過(guò)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(huì)產(chǎn)生電暈，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)線會(huì)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(yàn)收、導(dǎo)線展放后應(yīng)逐檔進(jìn)行驗(yàn)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(yàn)收過(guò)程中發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線跑股。
原因分析：導(dǎo)線在展放過(guò)程中經(jīng)過(guò)滑輪時(shí)因展放角度過(guò)小或滑輪型號(hào)不匹配導(dǎo)致過(guò)線時(shí)受到擠壓而松股;導(dǎo)線展放完成后，附件安裝時(shí)提線過(guò)緊擰曲導(dǎo)線導(dǎo)致松股。
造成后果：影響外觀質(zhì)量，還會(huì)產(chǎn)生電暈，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)線會(huì)灼傷，甚至引起斷線事故。同時(shí)還會(huì)影響導(dǎo)線強(qiáng)度。
建議：物資到貨后應(yīng)逐盤進(jìn)行驗(yàn)收、導(dǎo)線展放后應(yīng)逐檔進(jìn)行驗(yàn)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(yàn)收過(guò)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(shí)zui后幾股不易就位，采用螺絲刀等工具起撬時(shí)劃傷，二是預(yù)絞絲綁扎后發(fā)現(xiàn)位置不對(duì)再次拆除預(yù)絞絲時(shí)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(huì)產(chǎn)生電暈，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)線會(huì)灼傷，甚至引起斷線事故。同時(shí)還會(huì)影響導(dǎo)線強(qiáng)度。
建議：應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)預(yù)絞絲附近導(dǎo)線的驗(yàn)收工作。

匯總

 通過(guò)以上3個(gè)工程7類缺陷匯總，發(fā)現(xiàn)了以下兩方面問(wèn)題：

1.碳纖維質(zhì)量問(wèn)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(guò)程乃至運(yùn)行中帶來(lái)了不可預(yù)估的隱患。
2.施工工藝不良問(wèn)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(gè)問(wèn)題給運(yùn)行當(dāng)中了一定的安全隱患，尤其是產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，依據(jù)目前的案例來(lái)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(shì)必造成導(dǎo)線機(jī)械性能下降，即便施工工藝良好，運(yùn)行過(guò)程中遇到不良工況，也極易發(fā)生斷線事故。

 作為運(yùn)行單位，在碳纖維的運(yùn)用方面需要注意以下幾方面事項(xiàng)：
1.由于碳纖維導(dǎo)線雖然發(fā)展十多年，但在工程中運(yùn)用不多，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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(xiàng)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(duì)確定使用碳纖維導(dǎo)線的工程，了解設(shè)計(jì)單位所提供的碳纖維導(dǎo)線的定位溫度以及zui高允許溫度，了解對(duì)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(wèn)題，影響太大，為了重要跨越所在耐張段能夠安全可靠運(yùn)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(yàn)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(wú)人機(jī)沿線拍照等方式，做好中間環(huán)節(jié)及竣工環(huán)節(jié)驗(yàn)收，把好驗(yàn)收關(guān)。
5、對(duì)施工單位在施工過(guò)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(wèn)題后發(fā)生扯皮。 
6.對(duì)于已投運(yùn)的碳纖維線路，檢修過(guò)程中盡量避免使用飛車出線，防止出現(xiàn)鋁股變形，同時(shí)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(bǔ)修條。
7、探索可以檢測(cè)芯棒破損的實(shí)用方法，因芯棒目前為單芯，從破損開(kāi)始到斷線，暫無(wú)有效的檢測(cè)手段，所以，探索有效的檢測(cè)方法，掌握碳棒破損發(fā)展的規(guī)律，勢(shì)在必行。
8、倡導(dǎo)碳纖維導(dǎo)線運(yùn)行全壽命周期理念，從運(yùn)行伊始，全面掌握運(yùn)行情況，評(píng)估運(yùn)行狀況，推斷剩余運(yùn)行時(shí)間，也是極為關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樘祭w維導(dǎo)線一旦進(jìn)入生命末期，對(duì)運(yùn)行單位而言就相當(dāng)于定時(shí)zhadan，所以，建議從全壽命周期的角度考慮，掌握碳纖維導(dǎo)線的運(yùn)行時(shí)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(duì)于增容改造具有非常好的效果，預(yù)計(jì)未來(lái)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于此類產(chǎn)品，運(yùn)行單位一般持保守態(tài)度，因?yàn)閿嗑€等故障會(huì)給運(yùn)行單位帶來(lái)巨大的安全壓力。