摘要：随着碳纤维材料的开发，碳纤维导线在高压输电线路中有着广阔的应用前景，然而碳纤维导线施工难度大，如何确保碳纤维导线安全稳定运行是一大难题。本文从碳纤维导线生产制造、施工管理和验收运维三方面分析，提升碳纤维导线在高压输电线路运行的安全系数。
关键词： 碳纤维导线 高压输电线路
引言
随着我国经济的高速发展，用电需求持续增长，输电线路电力传输能力亟需提高。碳纤维复合芯导线较传统导线有着诸多优点，它的诞生是架空输电导线的一场革命。碳纤维复合材料芯架空导线由多根软铝单线或耐热铝合金单线与碳纤维复合材料芯同心绞制而成的架空输电线路用绞线，其芯线是由碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的单根芯棒，碳纤维采用聚酰胺耐火处理、碳化而成; 高强度、高韧性配方的环氧树脂具有很强的耐冲击性、耐抗拉应力和弯曲应力。碳纤维复合芯导线与传统导线相比具有重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀、抗蠕变、线损小、弛度低、热膨胀系数小、与环境亲和等一系列优异性能，实现了电力传输的节能、环保与安全。
1碳纤维导线应用现状
碳纤维材料一经问世就得到了广泛关注，2012年2月国家颁布的《新材料产业“十二五”发展规划》明确将碳纤维低成本化与高端创新示范工程列为十大重要工程之一后，我国碳纤维复合芯导线得到了高速发展，碳纤维复合芯导线广泛应用在220kV以下输电线路中，国家电网公司已开始在500kV输电线路中试点应用碳纤维导线，中国成为全球应用碳纤维复合芯导线公里数最多的国家。不过碳纤维导线施工难度大，导线发生损伤不易发现，断线事故偶有发生，且目前碳纤维导线的高压输电线路只应用于平原地区，高山大岭等山地环境更加大了施工难度，如何在复杂环境的高压输电线路中确保碳纤维导线安全稳定运行是当今一大难题。
2碳纤维导线生产制造
为保障工程顺利建设，要严把设备质量关。首先要保证碳纤维供应商具备碳纤维复合芯导线生产所需的研发、生产、检验能力及安装指导队伍，并有相关导线生产的资质和经验，具备必要的生产设备及检测设备，具有试验数据的分析能力和相关技术人员。其次要保证生产所用芯棒等原材料从经过评价的合格供应商进行采购，具有从原材料到半成品、到成品完整的质量控制体系文件，按体系文件对产品的原材料、生产过程、检验过程进行有效控制和记录。最后针对碳纤维导线配套的耐张线夹、接续管等金具应配套供应，导线及配套金具在结构、材料、制造工艺等方面发生变化时应提供有效的型式试验报告。
项目管理单位在有条件的情况下应派驻监造工程师到供应商处为导线生产进行监造和检验过程见证，供应商也应将制造、检验等关键时间节点及时告知项目管理单位以便能安排检验。
同时在碳纤维导线成品出厂前，项目管理单位应组织厂内抽样，并将样品送至双方认可的第三方机构进行试验，试验项目应包括常温拉断力、20℃直流电阻、外径、线密度、表面质量、节径比和绞向、芯棒外观、芯棒直径偏差、芯棒f 值、芯棒常温抗拉强度、芯棒卷绕、芯棒扭转、玻璃化转变温度Tg、铝线外观、铝线尺寸偏差、铝线机械性能、铝线电性能，确保碳纤维导线不因生产工艺发生局部固化不均匀、裂纹、纤维含量低、纤维和树脂基体界面结合不良等缺陷。
3碳纤维导线施工管理
在碳纤维导线施工前，施工单位应根据地形等条件有针对性地制定施工方案，合理选择施工机具和科学规划施工组织措施。在施工前，对操作工人进行技术交底、培训，使操作工人掌握碳纤维导线的施工要领及实施细则。施工时，施工单位应逐级落实并掌握碳纤维导线的施工要求，在实际操作时严格执行施工方案的要求，确保碳纤维导线的施工质量和安全。施工过程中详实进行施工记录，不准遗漏伪造现场施工记录表。
因碳纤维复合芯导线外层绞制的是软铝梯形铝线，在施工各阶段中要格外注意，避免对软铝线造成损伤。在搬运起吊时导线要避免被地面或其他坚硬尖锐部件磨损，与碳纤维导线直接接触的机具应有效握持导线且不损伤导线，其他可能与导线接触部位应采取防磨保护措施。碳纤维导线压接操作应由培训碳纤维导线压接合格的技工担任，导线压接施工中应注意严格按照导线压接工艺导则来操作。
施工单位应主要根据现场地形和交通条件确定牵张场位置，并采用张力架线。碳纤维导线工程一般采用非定长放线，根据地形条件和区段位置，在进行技术、安全、经济比较后，也可以选择定长放线。若采用定长放线，应提前与导线供应商沟通定盘生产导线，以减少导线接续，同时保证施工质量。在跨越特别重要的跨越物，如铁路、高速公路及110kV及以上电力线等，应适当缩短放线段长度，以确保安全和快速完成跨越架线任务。在跨越高铁时，应对安全性进行专题论证。
4碳纤维导线验收运维
放线后碳纤维复合芯架空导线碳纤维复合芯不允许损伤，在容易损伤处应采取有效的防护措施。导线损伤处理应符合下列规定。导线表面出现轻微划痕、毛刺等为导线轻微损伤，可采用0#砂纸打磨处理。外层股数若有多股损伤时，损伤的股数不允许超过外层股数的1/5，且单股损伤深度不超过单股直径的1/4为导线中度损伤，可采用补修条补修。当外层有断股且断股数量不超过3根时为导线重度损伤，可采用补修管补修，原则上不轻易开断。当内层铝断股或外层铝损伤截面积超过导电部分截面积的12.5%，或复合芯受损时，应开断后用接续管连接。碳纤维复合材料芯导线的架线施工工程未竣工验收或试验不合格，不得投入运行。
高压输电线路投入运行后，应组织定期巡线，重点关注铁路公路跨越区段及人口密集区段，在大风、降雪等特殊天气应加大巡视力度，及时发现断线、弧垂异常等问题，确保线路安全运行。同时针对重要跨越区段，应不定期开展碳纤维导线加固工作，降低线路安全风险。
5结语
通过对碳纤维导线生产制造、施工管理和验收运维三方面管控可以有效加强碳纤维导线运行安全系数，为碳纤维复合芯导线在高压输电线路中广泛应用提供强有力的支撑。
作者简介：
张尚腾（1990-）男，北京，国网冀北电力有限公司物资分公司，工程师，硕士，研究方向：电力物流管理，100075，hbwzxcgyb@163.com。