碳纤维复合芯软铝导线在油田的应用

沈继鹏 大庆油田工程有限公司

碳纤维复合芯软铝导线在油田的应用

沈继鹏 大庆油田工程有限公司

碳纤维复合芯软铝导线是一种对架空输电线路增容的特种导线，具有耐腐蚀性强、载流量大、损耗小、强度大等优点，能够在导体截面相同的情况下输送比传统导线更多的电能。大庆油田工程有限公司在改造喇六电力线路的工程中，采用该新型导线后，只是配套更换了耐张线夹、悬垂线夹、耐热防震锤等金具，原杆及杆上的横担、绝缘子、避雷线等均可利旧，节约了成本，也缩短了工期。

碳纤维复合芯软铝导线；油田；输电线路；成本

碳纤维复合芯软铝导线又称“高温导线”或“倍容量导线”，是一种对架空输电线路增容的特种导线[1]，其能够在导体截面相同的情况下输送比传统导线更多的电能。碳纤维复合芯软铝导线具有较强的综合性能，表现为耐腐蚀性强、载流量大、弛度低、损耗小、强度高以及质量轻。正是因为碳纤维复合芯软铝导线具有上述的优势，其可以在极端的环境条件（例如跨越较大、腐蚀程度严重以及重覆冰等）中使用。使用碳纤维复合芯软铝导线的输电线路能够减少杆塔数量，节约土地资源。

1 导线特点

（1）高载流量和高导电率。传统的输电导线由于存在钢丝材料，在输电的过程中会出现热效应或者磁损，对电能造成损失[2]。而碳纤维复合芯软铝导线不存在钢丝材料，因此也就避免了这热效应式磁损。在运行的过程中，碳纤维复合芯软铝导线的温度更低，对输电的损失比一般导线更少。由于其铝材截面大于一般导线，可以提高载流量。特别是在高温条件下，碳纤维复合芯软铝导线具有比一般导线高1倍的载流量，非常适合在油田环境中使用。

（2）较高的强度。碳纤维复合芯软铝导线的强度远超于钢丝，甚至超过了高强钢丝。其内部的玻璃纤维与碳纤维的混合芯棒，能够达到极强的抗拉强度，其抗拉强度几乎是普通钢丝的2倍。

（3）较小的弛度和较小的线膨胀系数。实验证明，当温度超过180℃时，一般导线的弛度会瞬间从200 mm左右提升到1 500 mm左右[3]。与一般导线相比，碳纤维复合芯软铝导线的弛度要小得多，仅为一般导线弛度的十分之一左右。这就使得碳纤维复合芯软铝导线能够耐高温，使用碳纤维复合芯软铝导线的架空线路比一般线路更安全。

（4）耐腐蚀效果好，适用于恶劣环境。油田周边的环境通常比较恶劣，一般导线在通电时很容易受到电化腐蚀，从而加速老化。而碳纤维复合芯软铝导线具有良好的耐腐蚀性，以常规设备和技术进行安装，能够完全避免镀锌钢线与铝线的作用，适用于比较恶劣的环境。

（5）较轻的质量。在相同的体积下，一般导线所使用的钢材料要比碳纤维复合芯软铝导线的碳纤维复合芯材料重四分之三左右，碳纤维复合芯软铝导线的铝截面积较大，单位长度的质量远低于一般导线。

2 应用

2.1 在油田输电线路改造工程中的应用

我国油田对于电力的需求是巨大的，而且用电负荷还在不断增加，而走廊资源相对比较短缺。载流量大、节约输电走廊、节约杆塔费用等优点使碳纤维复合芯软铝导线更适合在油田周边环境中使用。因此，在油田输电线路的改造工程中，碳纤维复合芯软铝导线发挥了很大的作用。油田输电线路的改造方案主要有只换线不换塔以及换塔换线两种。同截面的两种导线，由于碳纤维导线载流量大、质量轻，可以采取不换塔、利用原杆的方法，增大此部分线路的载流量，这样可节约投资，也会大大减少施工周期，保障油田生产对电力的需求[4]。采用上述方案，就可以在不更换杆塔的基础上增加油田输电导线的容量。

例如大庆油田工程有限公司改造喇六电力线路的工程中，就是采用原线路路径进行导线更换，更换长度为4.75 km，采用单回路设计。原线路导线为LGJ-150/35，采用混凝土电杆。增容后，如换常规钢芯铝绞线，则导线为LGJ-240/35，采用铁塔；如采用碳纤维导线，则导线为JLRX/F1B-185/30，利用原杆。采用该新型导线后，只是配套更换耐张线夹、悬垂线夹、耐热防震锤等金具，原杆及杆上的横担、绝缘子、避雷线等均可利旧，节约了成本，也缩短了工期。

2.2 在油田输电线路新建工程中的应用

我国油田输电线路新建工程中的碳纤维复合芯软铝导线基本应用于110 kV以下的线路，对于110 kV以上的线路使用的比较少。在110 kV油田输电线路中，如果使用碳纤维复合芯软铝导线，在造价方面会比应用一般导线高。其原因在于，在二者的全寿命周期内，碳纤维复合芯软铝导线的成本较高。经计算发现，当碳纤维复合芯软铝导线的价格达到一个临界点时，其与一般导线在全寿命周期成本以及本体投资方面的差距将会缩小，此时油田新建输电线路中使用碳纤维复合芯软铝导线则比较可行，但要求碳纤维复合芯软铝导线的价格不能高出一般导线的一倍。

3 结语

作为一种应用前景良好的高性能导线，碳纤维复合导线的新型复合材料具有较高的科技含量，但是如果真正地应用在油田的输电线路中，还必须不断地对相关技术和经验进行积累。

经济因素是油田输电线路对碳纤维复合芯软铝导线应用的一个重要影响因素，由于碳纤维复合芯软铝导线的价格较高，在油田输电线路的改造与新建中，必须对造价成本进行考虑。

立足于油田输电线路运行综合效益的提升，输送容量的增加、成本的降低、环保以及节能的角度，在油田线路中对碳纤维复合导线进行推广和应用，产生的社会效益和经济效益将会非常大。再加上该项技术的不断成熟，未来碳纤维复合芯软铝导线在油田势必具有更加良好的发展前景。

[1]孟宪彬，周斌，李军．碳纤维复合芯软铝导线的性能及应用[J]．光纤与电缆及其应用技术，2013（5）：4-9.

[2]付晶晶．碳纤维复合芯导线在输电线路工程中的应用研究[D]．保定：华北电力大学，2014：10.

[3]史建庄，潘少成，刘强，等．碳纤维复合芯软铝导线在河南电网中的应用探讨[J]．河南电力，2009（3）：1-4.

[4]蒋华君，毛龙生．节能型碳纤维复合芯软铝导线技术在电力线路上的应用[J]．中国高新技术企业，2007（14）：93.

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.028

2015-05-08