目前,架空輸電仍是輸送電力的主體 ,電纜的技術(shù)革新已取得顯著成效。早在 20 世紀(jì) 90 年代,日本就開始用碳纖維復(fù)合材料代替鋼芯來研發(fā)新一代電纜。這種新型電纜具有重量輕、強(qiáng)度大、耐高溫、耐腐蝕、輸送電容量大、線損小、弛度低和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能 ,從而引起各國的極大關(guān)注。之后,美國研制碳纖維和玻璃纖維復(fù)合芯鋁絞電纜，獲得成功 ,使其成為當(dāng)今典型的新一代電纜 ,是傳統(tǒng)鋼芯鋁絞電纜(Aluminum Conductor Steel Reinforced , ACSR) 的更新?lián)Q代產(chǎn)品。碳纖維和玻璃纖維復(fù)合芯鋁絞電纜，英文是Alu-minum conductor composite core reinforced cable，簡稱ACCC，其核心技術(shù)是芯棒的制造，關(guān)鍵材料是高溫韌性環(huán)氧樹脂。在碳纖維復(fù)合芯棒中，碳纖維占35%，玻璃纖維占35%，高溫韌性環(huán)氧樹脂占30%。所用碳纖維的拉伸強(qiáng)度高和斷裂伸長大，例如采用日本東麗公司生產(chǎn)的T700S；玻璃纖維采用耐堿的E型,即E-GF。E-GF的斷裂伸長值大于T700S，因而為所制芯棒提供韌性和耐沖擊性能。同時，E-GF的價格低于T700S，可降低生產(chǎn)成本。E-GF為絕緣體，為芯棒提供絕緣層。所用環(huán)氧樹脂為高溫型的韌性樹脂。這是制造復(fù)合芯棒的又一技術(shù)核心。這種樹脂固化溫度高達(dá)260℃，一般環(huán)氧樹脂648或AG80的固化溫度都低于此值。換言之，這種高溫固化型環(huán)氧樹脂具有特殊的耐熱結(jié)構(gòu)。

       據(jù)CTC公司報道，該公司在2005年出售了3500公里長的ACCC產(chǎn)品。猶他州電力系統(tǒng)于2006年在鹽湖城開始在電網(wǎng)中投入試用。從田納西州到加利福尼亞州的另外7個項目于2007年開始實施。CTC公司估計，2008年中期，市場對該產(chǎn)品的需求量每年超過60億美元。

ACCC碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線系列主要優(yōu)點是：

1、強(qiáng)度為普通導(dǎo)線的2倍。

      普通鋼絲的抗拉強(qiáng)度為1240Mpa，而ACCC導(dǎo)線的碳纖維混合固化芯棒，抗拉強(qiáng)度約為2399MPa是前者的兩倍。試驗表明,破斷力提高了 30 %，ACCC強(qiáng)度高,承載外力主要由碳纖維復(fù)合芯來承擔(dān),鋁絞線幾乎不受拉力,可提高使用壽命。

      2、導(dǎo)電率高，載流量大。
      相同直徑ACCC比常規(guī) ACSR載流量提高 29 %左右。這是基于以下幾個原因:碳纖維復(fù)合芯強(qiáng)度高于鋼芯 ,因而芯棒直徑比鋼芯細(xì) ,容納鋁線多 ,導(dǎo)電截面積大;ACCC 的鋁線為梯形截面 ,而 ACSR為圓形截面 ,前者易緊湊密排(參看圖 1) ;ACCC外層鋁線可采用導(dǎo)電率為 63 %的 JACS 軟鋁線 ,與硬鋁線61 %的 IACS相比 ,導(dǎo)電率可大大提高。同時由于ACCC導(dǎo)線不存在鋼絲材料引起的磁損和熱效應(yīng)，而且在輸送相同負(fù)荷的條件下，具有更低的運(yùn)行溫度，可以減少輸電損失約6%。
                           

圖1：碳纖維復(fù)合鋁絞電纜（左）和鋼芯鋁絞電纜（右）

       3、線路損耗小。碳纖維復(fù)合材料是一種非磁性材料 ,當(dāng)導(dǎo)線通過交流電時不會產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗 ,呈現(xiàn)出更小的交流電阻。一般來說,可減少輸電損耗 6 %左右。同時由于 ACCC采用梯形鋁線 ,使其外表比 ACSR 的圓形鋁線更加光滑 ,提高了表面粗糙系數(shù) ,從而提高了導(dǎo)線的電暈起始電壓 ,減少了電暈損失。

       4、低弧垂，降低2倍以上垂度。ACCC導(dǎo)線與ACSR導(dǎo)線相比具有顯著的低弛度特性，在高溫條件下弧垂不到鋼芯鋁絞線的1/2，能有效減少架空線的絕緣空間走廊，提高了導(dǎo)線運(yùn)行的安全性和可靠性。

       5、重量輕10-20%:碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的比重約為鋼的1/4，在相同的外徑下,ACCC的鋁截面積為常規(guī)ACSR導(dǎo)線的1.29倍。ACCC導(dǎo)線單位長度重量比常規(guī)ACSR導(dǎo)線輕10-20%，顯示了ACCC導(dǎo)線重量輕的優(yōu)點，因此 ,架空電纜的桿塔跨距可增長 ,減少塔桿數(shù)約為 16 %左右 ,同時減少占地面積。

       6、耐腐蝕，使用壽命高于普通導(dǎo)線的2倍。碳纖維復(fù)合材料與環(huán)境親和(見圖2)，同時避免了導(dǎo)體在通電時鋁線與鍍鋅鋼線之間的電化腐蝕問題，有效地延緩導(dǎo)線的老化，使用壽命高于普通導(dǎo)線的2倍。
             
                                 圖 2 　碳纖維復(fù)合芯鋁絞電纜的截面結(jié)構(gòu)圖
       (1、碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料內(nèi)芯;2、玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料外芯;3、第一層梯形鋁導(dǎo)線;4、第二層梯形鋁導(dǎo)線;5、保護(hù)性涂層或膜;)

       6、同樣容量線路投資成本低于普通導(dǎo)線。由于ACCC碳纖維復(fù)合導(dǎo)線倍容量運(yùn)行，而且抗拉強(qiáng)度高、弛度小、重量輕等特點，可使桿、塔之間的跨距增大，高度降低，同樣容量線路成本比普通導(dǎo)線低。

        7、節(jié)約一半鋁材的消耗。按每年電力電路200萬噸鋁用量計算，能節(jié)約鋁材近100萬噸。從保護(hù)環(huán)境、改善人類生態(tài)環(huán)境方面來說，具有劃時代的意義。

        特別是國內(nèi)冬季天氣惡劣，大部分地區(qū)受冰凍災(zāi)害影響嚴(yán)重，而ACCC碳纖維復(fù)合導(dǎo)線抗舞動、抗覆冰、重量輕、強(qiáng)度高、弧垂小、載流量大等優(yōu)良性能在最近冰雪災(zāi)害中該導(dǎo)線的表現(xiàn)則更為出色。

       ACCC碳纖維復(fù)合導(dǎo)線在國內(nèi)的開發(fā)是繼04年美國商業(yè)應(yīng)用以后，第二個開發(fā)應(yīng)用該技術(shù)的國家，是目前全世界電力輸變電系統(tǒng)理想的取代傳統(tǒng)的鋼芯鋁鉸導(dǎo)線、鋁包鋼導(dǎo)線、鋁合金導(dǎo)線及進(jìn)口殷剛導(dǎo)線的新產(chǎn)品，ACCC碳纖維復(fù)合導(dǎo)線與傳統(tǒng)導(dǎo)線相比具有重量輕、強(qiáng)度大、低線損、弛度小、耐高溫、耐腐蝕、與環(huán)境親和等優(yōu)點，實現(xiàn)了電力傳輸?shù)墓?jié)能、環(huán)保與安全。

       國內(nèi)**控股集團(tuán)有限公司 2006 年 1 月注冊成**復(fù)合材料有限公司 ,與美國 CTC公司合作推出的碳纖維電纜在全國 40 余條輸電線路掛網(wǎng)運(yùn)行。2007 年 5 月 4 日 ,浙江寧波送變電建設(shè)公司員工開始對220KV河慈、河溪線兩回導(dǎo)線實施增容“手術(shù)”,總長35kg的普通鋼芯鋁絞線替換成美國CTC公司生產(chǎn)的 ACCC電纜 ,這種電纜在浙江省內(nèi)是首次采用。      
      改造后 ,兩條線路共增容 30 萬 kVA。對慈溪地區(qū)迎峰度夏期間減少拉限電起了重要作用。天津電網(wǎng)已于去年在220KV 線路中探索使用 ACCC,取得明顯效果 ,并將在今后的電網(wǎng)建設(shè)改造中創(chuàng)新推廣應(yīng)用。目前 ,天津景衛(wèi)220KV線路碳纖維復(fù)合芯鋁絞線總長度為 11126km,試運(yùn)行一年以來安全穩(wěn)定。此次景衛(wèi) 220KV 線路更換碳纖維復(fù)合芯鋁絞線 ,整體投資低于新建同等容量常規(guī)線路投資約30%;而且輸變電工程的電力線路投入一條線路可獲二條線路的運(yùn)行價值,減少新建線路一半的占用面積,節(jié)約了可觀的土地資源。2009年8月28日 ,110KV太康高朗(謝安)輸變電工程碳纖維復(fù)合芯鋁絞線兩個孤立檔順利通過驗收投產(chǎn)。這是碳纖維復(fù)合芯鋁絞線在河南省110KV 輸電線路上首次使用 ,它的成功投產(chǎn)將對今后高壓電力輸電線路上使用碳纖維復(fù)合芯鋁絞線提供有價值的運(yùn)行數(shù)據(jù) ,對河南省電力輸電輸送能力的提高起到積極的推動作用。
                    　
　 
                                           圖 1，碳纖維復(fù)合芯鋁絞電纜的生產(chǎn)
                    
      
                                圖 2，碳纖維復(fù)合芯鋁絞電纜的鋪放

       由上可見，ACCC碳纖維復(fù)合導(dǎo)線在國內(nèi)的運(yùn)用已很成熟，走到了國外的前面，已形成國家標(biāo)準(zhǔn)，市場前景看好，**電纜已拿下華北電網(wǎng)的掛網(wǎng)許可，目前已實現(xiàn)銷售超過300億，并計劃銷售達(dá)到600億以上，是國內(nèi)最大的碳纖維電纜生產(chǎn)企業(yè)。