中国粉体网讯 碳纤维复合导线（carbon fiber composite conductor，CFCC）是以碳纤维棒为导线芯棒，在碳纤维芯外包覆一层无缝铝管以及两层梯形截面铝导线，具有高导电性、耐高温、耐疲劳、耐腐蚀、高模量、高强度、低密度以及低膨胀系数等优良特性。
碳纤维复合导线制造流程
我国是用电大国，同时也是电容量短缺的国家。随着经济不断发展，电力系统现有输电容量已无法满足当前社会用电需求，逐渐出现因电容量不足而导致的停电事故。目前，我国电力系统的输电架空线路中以铝合金芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线以及钢芯铝绞线等架空输电导线较为常用，与以上述架空输电导线相比，碳纤维复合导线是以碳纤维棒为导线芯棒，在碳纤维棒外包覆一层无缝铝管以及两层梯形截面的铝导线，这种导线是目前最为常见的增容导线之一。
碳纤维导线结构
碳纤维复合导线的特性
碳纤维复合导线的机械特性
相关实验采用横截面积同为37.16mm2碳纤维复合导线与传统钢芯绞线（ACSR）进行不同特性参数对比，在绞线股数、横截面积、外径等参数保持相同的情况下，抗拉强度CFCC略微高于ACSR，且CFCC的重量只为ACSR的0.2倍，线膨胀系数大约为ACSR的0.083倍，弹性系数大约为ACSR的0.67倍，因此，CFCC具有优异的低弧垂特性，在高压长距离输电中，可提高线路对地绝缘能力、降低杆塔高度及数量。
CFCC与ACSR特性参数对比
碳纤维复合导线的电气特性
碳纤维导线在电气特性方面主要表现在低损耗及大载流量两方面。铝包钢芯铝绞线（JL/LB1A-630/45）最高运行温度在80℃，最大载流量为1061A。其中，不同型号导线(钢芯耐热铝合金绞线JNRLH60/G2A-300-40；特强钢芯软铝绞线 JLRX/EST-300/40；碳纤维复合芯绞线JLRX1/JFB-315/40；碳纤维复合芯绞线 JLRX1/JFB-400/40；铝包殷钢芯耐热铝合金绞线JNRLH3/LBY-300/40；铝及陶瓷纤维芯铝绞线ACCR_573-T16)在不同温度下的载流量图。
导线载流量对比
导线运行温度及交流电阻对比
当达到铝包钢芯铝绞线的最大载流量时，两种碳纤维导线对应的运行温度最低，因此，在同等运行温度下，碳纤维导线具有良好的系统载流增容作用。 碳纤维复合导线是通过有机材料制造而成，可有效地消除由金属导线所产生的磁滞损耗以及热损耗。当不同导线运行于正常状态时，碳纤维复合导线的运行温度以及交流电阻要明显低于其他导线。
碳纤维复合导线研发历史
20世纪90年代，科研人员尝试使用有机复合材料代替金属材料来进行制作导线的承力体， 这种制作出的复合导线具有耐高温、耐疲劳、耐腐蚀、高模量、高强度、低密度以及低膨胀系数等特点。 日本科研人员首先采用碳纤维复合材料替代钢芯导线，制作成碳复合材料导线（ACFR），但是由于碳材料与金属材料在大气环境中会发生电化学反应， 这将会极大的加速碳纤维复合导线的电腐蚀程度[7-8]，因此，该导线无法进行商业化推广。2003年，美国复合技术有限公司（CTC）推出型号为ACCC/TW（ACCC）复合材料导线。
ACCC/TW复合导线
2005年，中国远东电缆公司与美国CTC公司合作，2006年相关产品在辽宁省电力公司被成功应用。但由于碳纤维复合导线核心技术均由美国CTC公司掌握，因此该新型导线造价昂贵，导致碳纤维导线无法在国内大范围推广应用。自此国内相关企业和院校合作展开碳纤维复合导线的国产化研究攻关工作。
碳纤维复合导线的工程应用
目前， 我国的碳纤维复合导线单线总长度约达到20000km，其主要应用于线路的扩建或者增容改造工程中，电压等级涵盖范围在35～1000kV。根据不完全统计，50%的线路增容改造项目中，70%对碳纤维复合导线进行了应用。目前，其主要应用于220kV以下电压等级的电网科技改革与新建线路中，在500kV以及1000kV电压等级和长距离输电项目中的经验尚且不足。
碳纤维复合导线研制与应用关键问题
目前，随着我国的碳纤维复合导线的产业化技术不断提高，碳纤维复合导线在电网增容改造、系统节能等方面的优异特性得到业内的广泛认同,但是仍然存在大量的问题急需科研机构继续进行探索。碳纤维复合导线进一步的研制与应用重点主要包括：
①研制适用于碳纤维复合导线计算和设计的软件系统；
②制定碳纤维复合导线统一的试验标准；
③研究出适用于碳纤维复合导线的架空线路力学计算原理；
④通过碳纤维复合导线的国产化、规模化生产，降低碳纤维复合导线的单价，推动碳纤维复合导线的推广；
⑤对碳纤维复合导线的机械特性与电气特性进行深入研究，制定出最具经济性的输电线路架设方案。
参考资料：
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王学彩. 我国碳纤维行业发展综述
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盛尊华. 碳纤维导线在 500kV 双回输电线路中的应用研究
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