DB13_T1708-2013碳纤维复合材料芯架空导线

ICS29.060.20

K 13 DB13 河北省地方标准

DB 13/T 1708—2013 碳纤维复合材料芯架空导线

2013-03-06发布2013-03-31实施

前言

本标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。

本标准由邯郸市质量技术监督局提出。

本标准起草单位：河北硅谷化工有限公司、邯郸市硅谷新材料有限公司。本标准主要起草人：宋志强、齐保军。

碳纤维复合材料芯架空导线

1 范围

本标准规定了碳纤维复合材料芯架空导线的产品分类、技术要求、试验项目及方法、取样要求、包装、标志、储存运输等内容。

本标准适用于架空输电线路用碳纤维复合材料芯（单根棒状）架空导线。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 1043.1 塑料简支梁冲击性能的测定第1部分：非仪器化冲击试验

GB/T 1179 圆线同心绞架空导线

GB/T 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则

GB/T 1463 纤维增强塑料密度和相对密度试验方法

GB/T 2527 纤维增强塑料平均线膨胀系数试验方法

GB/T 3048.2 电线电缆电性能试验方法第2部分：金属材料电阻率试验

GB/T 4909.3 裸电线试验方法第3部分：拉力试验

GB/T 6995.1 电线电缆电识别标志方法第1部分：一般规定

GB/T 9979 纤维增强塑料高低温力学性能试验准则

GB/T 10125 人造气氛腐蚀试验盐雾试验

GB/T 14522 机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化试验方法荧光紫外灯

GB/T 16422.3 塑料实验室光源暴露试验方法第3部分：荧光紫外线

GB/T 22567 电气绝缘材料测定玻璃化转变温度的试验方法

GB/T 20141 型线同心绞架空导线

JB/T 8137.1 电线电缆交货盘第1部分：一般规定

JB/T 8137.4 电线电缆交货盘第4部分：型钢复合结构交货盘

DL/T 832 光纤复合架空地线

IEC 60216.1 电气绝缘材料耐热性第1部分老化程序和试验结果评定

IEC 61597 架空导线绞股导线计算方法

IEC 61196-1-101 同轴通信电缆第1-101部分：电气试验方法-电缆导体直流电阻的试验

IEC 62004 架空绞线用耐热铝合金线

ASTM B609 电工用退火和中度回火的铝1350圆线

3 术语和定义

3.1

碳纤维复合材料芯

以碳纤维或碳纤维与其他纤维材料混杂为增强材料与热固性树脂复合而成的单根棒状芯材。

3.2

碳纤维复合材料芯架空导线（简称：碳纤维复合芯导线）

碳纤维复合芯导线由多根铝金属单股线和碳纤维复合材料芯同心绞制而成。

铝金属单股线分为：软铝异型截面单线或耐热铝合金圆型单线（统称导体）。

DB13/T 1708—2013

3.3

型线同心绞碳纤维复合材料芯软铝绞线

由多根软铝异型截面单线与碳纤维复合材料芯同心绞制而成。

3.4

圆线同心绞碳纤维复合材料芯耐热铝合金绞线

由多根耐热铝合金圆型单线与碳纤维复合材料芯同心绞制而成。

4 分类

4.1 碳纤维复合材料芯常温条件下，按其抗拉强度性能分为“T1”、“T2”、“T3”三个等级。具体见表1。

表1

4.2 碳纤维复合材料芯按长期耐热性能，分为“A”、“B”两级，具体见表2。

表2

4.3 碳纤维复合材料芯架空导线的分类、型号及名称见表3。

表3

4.4 碳纤维复合芯导线规格的表示方法

碳纤维复合芯导线的规格分别用导体和碳纤维复合材料芯的标称截面积表示（mm2）。

示例：JRLX/T3A-240/28

JRLX/T3 表示碳纤维复合芯软铝异线，拉伸强度T3等级；耐温等级为A级（耐温等级未标注时也特指B级）；240表示软铝异型单线的面积和的标称值；28表示碳纤维复合材料芯面积的标称值。

附录A给出了碳纤维芯导线规格一览表，推荐碳纤维复合芯导线的结构尺寸从中选择。亦可根据工程实际需要，供需双方可按设计要求协议延伸相关碳纤维芯导线的规格，且应符合本标准规定的性能要求。

5 技术要求

5.1 碳纤维复合芯导线导体材料

5.1.1 软铝异型单线

5.1.1.1 表面质量

软铝异型单线表面应光洁、形状完整一致。

5.1.1.2 抗拉强度

DB13/T 1708—2013 软铝异型单线的抗拉强度应满足60MPa～95MPa。

5.1.1.3 断裂伸长率

软铝异型单线在标距为250mm时，拉断后的伸长率不应小于20.0%。

5.1.1.4 卷绕性能

软铝异型单线1D卷绕8圈，退6圈，重新卷绕6圈，不断裂。

5.1.1.5 电阻率

软铝异型单线20℃时的电阻率应不大于0.027367Ω·mm2/m（63%IACS）

5.1.1.6 几何尺寸

软铝异型单线断面实测面积不小于设计面积的98%，也不应大于102%。

5.1.1.7 密度

20℃时软铝异型单线的密度为2.703g/cm3。

5.1.1.8 接头

成盘的软铝异型单线不允许有接头。

5.1.2 耐热铝合金圆型单线

5.1.2.1 表面质量

耐热铝合金圆型单线表面应光洁、形状完整一致。

5.1.2.2 抗拉强度

耐热铝合金圆型单线的抗拉强度应不小于159MPa。

5.1.2.3 断裂伸长率

耐热铝合金圆型单线在标距为250mm时，拉断后的伸长率应不小于1.5%。

5.1.2.4 卷绕性能

耐热铝合金圆型单线1D卷绕8圈，退6圈，重新卷绕6圈，不断裂。

5.1.2.5 电阻率

耐热铝合金圆型单线20℃时的电阻率应不大于0.028735Ω·mm2/m（60%IACS）

5.1.2.6 密度

20℃时铝合金圆型单线的密度为2.703g/cm3。

5.1.2.7 几何尺寸

圆单线断面实测面积不小于设计面积的98%，也不应大于102%。

5.1.2.8 接头

成盘的耐热铝合金圆线不允许有接头。

5.2 碳纤维复合材料芯

5.2.1 表面质量

碳纤维复合材料芯应圆整、光洁、平滑、无裂纹。

5.2.2 常温抗拉强度

DB13/T 1708—2013

碳纤维复合材料芯的抗拉强度应符合表1的规定。根据抗拉强度计算碳纤维复合材料芯拉断力时，应使用碳纤维复合材料芯的实测面积。

5.2.3 断裂伸长率

碳纤维复合材料芯在标距为2000mm时，拉断时的伸长率应不小于1.5%。

5.2.4 直径和直径偏差

碳纤维复合材料芯直径偏差、不圆度符合表4的规定。

表4

5.2.5 线膨胀系数和弹性模量

碳纤维复合材料芯的线膨胀系数和弹性模量应符合表5的规定。

表5

5.2.6 密度

碳纤维复合材料芯的密度≤2.0g/cm3。

5.2.7 接头

碳纤维复合材料芯不允许有接头。

5.2.8 高温性能

碳纤维复合材料芯耐温A级应在140℃；B级应在180℃的高温环境下静置3h后，抗拉强度不小于其常温时抗拉强度的95%。

5.2.9 低温抗冲击性能

碳纤维复合材料芯应在-40℃的低温环境下静置3h后，其冲击强度的损失率不大于常温时冲击强度的10%。

5.2.10 耐荧光紫外线性能

碳纤维复合材料芯通过波长小于340nm的荧光紫外灯，辐照度为0.76W/m2暴露1008h后，其表面不发黏、无起皮和龟裂现象。

5.2.11 耐腐蚀性能

碳纤维复合材料芯在温度50℃，分别通过3%硫酸或3%氯化钠溶液中浸泡至少100h，其表面应光洁、无可见腐蚀现象。

5.2.12 耐湿热老化性能

碳纤维复合材料芯在表6规定的温度环境置放1h，然后室温水喷淋冷却1h,如此反复循环100次试验，其抗拉强度不低于表1所列最小抗拉强度。

5.2.13 卷绕性能

DB13/T 1708—2013 碳纤维复合材料芯卷绕性能，应符合表6的规定。

表6

5.2.14 扭转性能

碳纤维复合材料芯长度为200d，以不小于2r/min的扭转速度扭转720°试验，其表层不开裂、不起皮。其抗拉强度不低于表1所列最小抗拉强度。

5.2.15 侧压性能

碳纤维复合材料芯受压试验,在承受平稳加载30kN的压力,承力接触长度为100mm，其端部不开裂、不脱皮。

5.2.16 长期耐热性能

碳纤维复合材料芯在表2规定的温度环境中静置400h后，抗拉强度不小于其常温抗拉强度的95%。

5.2.17 玻璃化转变温度Tg

碳纤维复合材料芯玻璃化转变温度Tg（DMA法）不低于表7规定。

表7

5.3 碳纤维复合芯导线

5.3.1 表面质量

碳纤维复合芯导线表面要光洁、圆润，无可见的缺陷，例如明显的划痕，压痕、凹凸、变色等。

5.3.2 绞制质量

5.3.2.1 绞制前碳纤维复合芯和铝单股线，温度要基本一致。

5.3.2.2 碳纤维复合芯导线的所有导体单线应同心绞合。

5.3.2.3 相邻层绞向应相反。除非用户在订货时另有特别说明，最外层绞向应为右向。

5.3.2.4 多层的碳纤维复合芯导线，任何层的节径比应不大于其相邻内层的节径比。

5.3.3 接头

5.3.3.1 绞制过程中，碳纤维复合材料芯不允许有任何形式的接头。

5.3.3.2 绞制过程中不应有为了达到碳纤维复合芯导线的规定长度要求，而制作的铝单线接头。

5.3.3.3 在绞制过程中，铝单线意外断裂，只要这种断裂不是由单线内在缺陷，也不是因为使用短长度铝单线所致，则允许有接头。接头应与原单线的几何形状一致并修光。

5.3.3.4 导体单线的接头不超过表8的规定值。在同一根单线上或整根绞线中，任何两个接头间的距离应不小于15m。

表8

DB13/T 1708—2013

5.3.3.5 接头应用电阻对焊。接头的制作应与良好的生产工艺一致。焊接后软铝型线的接头强度应不小于60MPa，铝合金线接头强度应不小于130MPa。

5.3.4 线密度——单位长度质量

5.3.4.1 碳纤维复合芯导线的线密度偏差应不超过标称值的±2%。

5.3.4.2 导体单线在绞合后的线密度，按碳纤维复合材料芯面积、导体单线截面积和及各自线密度并依据绞合增量计算。软铝型线因绞合引起的标准增量a符合GB/T 20141的相关规定，耐热铝合金圆线因绞合引起的标准增量a符合GB/T1179的相关规定，详见表9。

表9

5.3.5 碳纤维芯导线直径偏差应不大于±1%。

5.3.6 碳纤维复合芯导线的计算额定拉断力

碳纤维复合芯导线的计算额定拉断力为碳纤维复合材料芯的计算拉断力与导体铝部分的计算拉断力之和。碳纤维复合材料芯的拉断力采用复合材料芯标称面积与其最小抗拉强度的乘积，导体铝部分的拉断力采用铝标称面积与铝单线最小抗拉强度（乘以相应的强度利用系数：软铝0.9耐热铝合金二层及以下0.5,三层级以上0.4）的乘积。

5.3.7 碳纤维复合芯导线的常温拉断力

碳纤维复合芯导线的常温拉断力，应能承受不小于计算额定拉断力的95%。

5.3.8 碳纤维复合芯导线高温拉断力

碳纤维复合芯导线耐温A级应在140℃；B级应在180℃的高温环境下静置3小时后，其抗拉强度不小于计算额定抗拉强度的90%。

5.3.9 碳纤维复合芯导线的直流电阻

以导体铝面积按20℃时的电阻率，软铝线取0.027367Ω·mm2/m、铝合金线取0.028735Ω·mm2/m，乘以表7所示的标准增量来计算碳纤维芯导线的直流电阻。直流电阻温度系数软铝为0.00416/℃、铝合金为0.004/℃。

5.3.10 碳纤维复合芯导线振动疲劳试验

再施加张力为25%RTS时，振动3×107次，碳纤维复合材料芯、导体铝股无断裂；

5.3.11 碳纤维复合芯导线过滑轮试验

DB13/T 1708—2013

在滑轮底径为30倍导线直径(最大800mm)的滑轮上，施加张力20%RTS，保持包络角20°～30°，往返各16次；碳纤维复合芯导线铝股无明显压痕或擦伤，碳纤维复合材料芯无裂纹、无断裂等损伤。

6 试验方法

6.1 碳纤维复合芯导线试验方法

6.1.1 应力——应变试验

碳纤维复合芯导线的应力—应变试验按国标GB/T 1799 规定的方法进行。

6.1.2 常温拉断力

碳纤维复合芯导线的常温拉断力试验按国标GB/T 4909.3规定的方法进行。

6.1.3 高温拉断力

碳纤维芯导线高温条件下的拉伸试验方法按国标GB/T 4909.3的规定进行。

6.1.4 碳纤维复合芯导线的直流电阻

试验方法按IEC 1196-1-101标准的规定方法进行。

6.1.5 碳纤维复合芯导线截面积

碳纤维复合芯导线导体部分的截面积的测量分别按：

a)线单线面积的测量采用称重法检测，取不少于1m长度样线，手工校直，两端做端面处理，采用

精度为1mm的卷尺测量样品的长度，再用精度为千分之一的天平称取样品质量。然后计算单线的等效面积。

b)圆线单线、碳纤维复合材料芯的面积由测量的直径计算。直径测量使用精度为0.01mm量具测量。

直径应取在同一圆周上互成直角的位置上的两个读数的平均值，修约到二位小数（单位mm），然后计算单线、碳纤维复合材料芯的面积。

6.1.6 碳纤维复合芯导线直径

碳纤维复合芯导线直径测量应使用可读到0.01mm量具。直径应取在同一圆周上互成直角的位置上的两个读数的平均值，并修约到两位小数。

6.1.7 碳纤维复合芯导线线密度——单位长度质量

碳纤维复合芯导线的单位长度质量采用精度为1mm的卷尺测量样品的长度，再用精度为千分之一的天平称取样品质量。

6.1.8 绞后铝单线抗拉强度

在绞合后的碳纤维复合芯导线中剥取的单线，试样应校直，不得拉伸或碰伤试样。测量计算导体单线截面积。然后，将校直的单线装在合适的拉力试验机上进行试验，实验时负荷应逐渐地施加，拉伸的速度应不小于25mm/min,也不大于100mm/min。抗拉强度按GB/T 4909.3的规定进行检验。

6.1.9 绞后铝单线电阻率

从碳纤维复合芯导线上剥取的单线，试样应用手工校直，应按GB/T 3048.2规定的方法进行测量。

6.1.10 表面质量

正常天气，室内北向取光，目视观察。

6.1.11 导线的多因素老化试验

试验方法见附录B，具体技术指标由供需双方协商。

6.2 碳纤维复合材料芯试验方法

DB13/T 1708—2013

6.2.1 表面质量

正常天气，室内北向取光，目视观察。

6.2.2 密度试验

按国标GB/T 1463规定的方法进行测量。

6.2.3 抗拉强度试验

取1m长度样线两端做好端头处理，确保样品在轴向拉伸试验中试件不受扭力作用。按国标GB/T 4909.3规定的方法进行。

6.2.4 卷绕性能试验

取适当长度的芯棒试样，按芯棒直径选择卷绕轮直径，将试样的一端沿切线固定在试验设备的卷绕轮上，另一端气动加压夹住，保持夹持与卷绕同步，保持每分钟3圈速度，在卷绕轮轮上做角度不小于360°的卷绕，1min后，再将芯线展直。

6.2.5 扭转性能试验

取长度170D的芯棒试样，将试样的一端固定在试验设备的固定钳口上，另一端固定在试验设备的活动钳口上，活动钳口处加载40Kg砝码，活动钳口带动芯棒试样以2r/min的速度，沿轴向回转，角度不小于360°的，卷绕，1min后，再将芯线展直，测试抗拉强度。

6.2.6 抗侧压试验

截取长度100mm的碳纤维复合芯芯棒，以1～2mm/min的加载速度，平稳加载30kN,按国标GB/T 1446规定的方法进行测量。

6.2.7 耐荧光紫外线试验

按GB/T 16422.3规定的方法进行测量。

6.2.8 低温冲击试验

按GB/T 9979规定的方法进行测量。

6.2.9 玻璃化转变温度Tg

按国标GB/T 2572规定的方法进行测量。

7 检验规则

7.1 试验的分类

7.1.1 型式试验

型式试验用于检验碳纤维复合芯导线的主要性能。对于新设计的碳纤维复合芯导线或采用新工艺制造的碳纤维复合芯导线应至少进行一次型式试验。当碳纤维复合芯导线的结构、材料或制造工艺发生改变后，型式试验需重做。

7.1.2 抽样试验

抽样试验用于制造过程质量控制，保证碳纤维复合芯导线质量符合本标准的要求。

7.1.3 例行试验

例行试验用于碳纤维复合芯导线生产过程中逐盘质量检查，以保证碳纤维复合芯导线表观性能无缺陷，结构符合本标准的要求。不合格盘剔除或从不合格处断开作为短盘。

7.2 试验的取样方法

DB13/T 1708—2013 7.2.1 例行试验为生产过程中的逐盘检验。

7.2.2 抽样试验用试样应从每批经例行试验合格后的绞前或绞后的成盘的导体单线、碳纤维复合材料芯、碳纤维复合芯导线上取样，数量以每个订单为一制造批，每批随即抽取5%，当取样不足一盘时，最低取一盘。在每盘取样卷装轮的外端取合适长度的试样。

7.2.3 型式试验用试样应从通过了抽样试验合格的碳纤维复合芯导线上任意抽取一轮，在卷装轮的外端取合适长度的试样。

7.3 试验的数量

7.3.1 每个试验项目，至少测试3次。

7.3.2 三次全部合格，判定批次合格。

7.4 试验的项目

具体见表10

表10 产品试验项目

DB13/T 1708—2013

DB13/T 1708—2013

表10（续）

8 包装、标志、运输及储存

8.1 碳纤维复合芯导线的出厂要求

碳纤维复合芯导线出厂前，必需具有相同或相近品种的完整的合格的型式实验报告。同时满足抽样试验项目全部合格。抽样试验中的绞后试验项目作为出厂检验项目，填写合格证。

8.2 出厂包装

在正常的装卸运输和储存中，碳纤维复合芯导线应适当进行包装以防损伤。

碳纤维复合芯导线应成盘交货，卷装盘为钢木或全钢结构。并符合JB/T 8137的规定。

盘底圆整，盘底直径不小于1.5m。导线层间加衬纸；外层应加厚度大于0.1mm的塑料防水层和防撞竹帘包装。碳纤维复合芯导线的两端应绑扎紧固。外层导线距侧帮外缘不小于50mm.成品碳纤维复合芯导线单根交货长度应不小于2500m，长度允许公差为0%至+0.5%。或按买卖双方协议规定的长度交货。

8.3 出厂标志

每盘碳纤维复合芯导线的线盘外侧应标明：

a)制造厂名称；

b)碳纤维复合芯导线型号及规格；

c)制造长度（m）；

d)毛重及净重(㎏)；

f) 装运中禁止受力位置标志；

g) 运输时线盘不能平放的标记；

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h) 制造日期；

i) 合格证；

j）其它必要的说明。

8.4 运输及储存

8.4.1 碳纤维复合芯导在运输、装卸过程中，严禁挤压、撞击、坠落、抛掷。

8.4.2 碳纤维复合芯导线应储存在通风、干燥的环境。避免直晒。存放处地面平整。

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附录 A

（资料性附录）

A1型线同心绞碳纤维复合材料芯软铝绞线JRLX/T3的结构及性能

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A2圆线同心绞碳纤维复合材

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附录 B

（规范性附录）

多因素老化试验

B.1 试品

取2段导线分别按下述要求制成试品：导线两端按正常施工工艺安装耐张线夹的钢锚，暴露在钢锚之外的导线（铝股仍包裹于碳纤维复合芯外但不承力）不短于500mm。将安装了钢锚的导线装入电晕笼（如

图），导线铝股表面至电晕笼金属部位的绝缘距离为100mm。在导线两端的钢锚上施加张力，张力值为导

线的碳纤维复合芯额定拉断力的25%。

附图B1

装入电晕

笼的导线

试品

附图B2

试验箱中

的导线试

品

B.2 试

验

装

置

与

程

序

导线试品放置于试验箱中，2个试品可水平放置，也可垂直放置。对试样施加25kV工频电压。当高压侧带有阻性电流250mA（r.m.s）的负荷时，试验回路最大电压降不超过5%。回路保护水平应调整到1A（r.m.s）。试验开始前，试品应用自来水清洗干净。

本试验除了对导线试品施加工频电压（电压施加于导线铝股上，电晕笼接地）及张力外，还同时循环施加如下各种应力：①太阳辐射模拟（UV线）；②人工雨；③干热；④高湿状态（必须达到饱和状态）；⑤轻度盐雾。

所有这些应力推荐的循环顺序见附表B.1。

a)每一个循环为24h。对于附表B1的程序，每两个小时按程序改变一个试验条件。

b)对于附表B1的程序，当停止加热和加湿时，试样处于（15~25）℃的温度和30%~60%的相对湿度

条件下。

c)湿度从周围温度升高到50℃的时间应少于15min。

d)对于附表B1的程序，湿度应在15min内达到95%的相对湿度，并在下一个10min内达到至少98%

的相对湿度。

e)对于附表B1的程序，当经过50℃的加热和98%的相对湿度程序后，由于试验箱的自然冷却试验

箱内可达到饱和状态，此时试验箱要停止排风。箱温降到周围湿度的时间应持续约2h。

f)按照IEC60405的要求进行降雨。

g)盐雾要求如下：用NaC1和去离子水配制盐水，然后用涡轮喷雾器或其它具有恒定喷射能力的室

内喷雾装置作为盐水喷雾器。盐水应喷射成雾状，并充满整个试验箱，喷嘴不应将雾直接喷向试

品。不允许用循环水。

DB13/T 1708—2013

水流速率：0.4±0.1kg/（m3 .h）；

雾粒大小：5μm~10μm；

温度：20℃±5K；

盐水浓度：7±0.5kg/m3。

h)将试样放置距5000W氙弧灯约48cm以内就可模拟太阳辐射。通过一个滤光系统就可以近似地再

现6月份中午温和气候地区所能接收到的太阳光谱和强度（约90mW/cm2）。

i)整个试验持续5000h。

j)为了进行试样检查及设备维修，试验期间允许中断电源，但总中断时间不应超过20h，并在中断后继续进行试验，中断的时间不计入试验总时间内，且中断期间应调整导线承受的张力，使其恢复到初始张力（注：试验期间因导线蠕变可能导致张力降低）。

B.3 试验的判定

若试验结束后，试品的碳纤维复合芯没有出现明显的腐蚀（包括可能由盐雾导致的腐蚀、电晕导致的腐蚀等）、开裂，断裂，且残余拉断力不低于额定拉断力的90%，则本项试验通过。

表B.1 各老化因素在每24h内的循环顺序

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