从2005年开始，国内多家单位开始了碳纤维复合材料芯导线的研究工作。主要包括：远东电缆有限公司、中国电力科学研究院(以下简称中国电科院)、航天四院43所、辽宁省电力公司与哈玻院、华北电力科学研究院和河北硅谷化工有限公司等。
国内多家科研单位的研究成果进入了挂网试运行的阶段。2009年1月华北电力科学研究院和河北硅谷化工有限公司合作开发的300/50在500kV万顺Ⅲ线470-473号段挂网运行。2009年11月浙江省金华电力局将中国电科院研制的JLRX/T/TW-430/60碳纤维复合芯 梯形软铝导线和配套金具安装在220kV金仙线7+1～8#档挂网运行。
[5]目前商业化运行最多的是远东电缆有限公司开发的碳纤维复合材料芯导线，自2006年6月第一条碳纤维复合芯软铝导线开始在福建省220kV线路工程中使用算起，至2009年底已有41条使用该种导线的线路(电站)投运，还有8条线路正在施工或马上开工。在这49条线路(电站)当中，主要以增容改造或扩建为主，电压等级有110kV和220kV两种，单线总长度为1812km。
综上所述，可见具备研制碳纤维复合材料芯导线能力的只有美国、日本和中国;碳纤维复合材料芯导线在国外应用的线路数量和单线公里数都远少于在中国的应用数量。
3 碳纤维芯导线的分类及应用中应关注的参数
3.1 碳纤维芯导线的分类
目前已研制出来的碳纤维复合材料芯导线的种类很多，可以按以下三种方式分类。按碳纤维复合材料芯的形状可以分为两类，第一类是多股碳纤维复合材料芯绞合而成，如图2-1所示;第二类是单股芯棒，如图2-2所示;按导体材料可分为三类，第一类是硬铝，第二类是软铝，第三类是耐热铝合金;按导体的形状可分为两类，第一类为圆线，第二类为型线。
3.2 应用中应关注的参数
碳纤维复合材料芯是导线的重要原材料，某些性能通过控制特定参数方可达标，经过大量实践及理论分析后，笔者认为碳纤维复合材料芯应符合但不限于以下的规定。
3.2.1 表面质量
碳纤维复合材料芯应圆整、光洁、无裂纹，无纤维裸露等与良好工业商品不一致的缺陷。
3.2.2 抗拉强度
碳纤维复合材料芯的抗拉强度应符合表3-1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直径。
表3-1 碳纤维复合材料芯的抗拉强度
3.2.3 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%。
3.2.4 直径和直径偏差
碳纤维复合材料芯直径偏差、不圆度应符合表3-2的规定。
表3-2 碳纤维复合材料芯直径偏差和不圆度
3.2.5 线膨胀系数和弹性模量
纤维复合材料芯的线膨胀系数和弹性模量应符合表3-3的规定。
表3-3 碳纤维复合材料芯的线膨胀系数和弹性模量
3.2.6密度
计算标称重量，碳纤维复合材料芯的密度≤2.00 g/cm3。
3.2.7 接头
碳纤维复合材料芯不允许有接头。
3.2.8 环境性能
3.2.8.1 高温性能
碳纤维复合材料芯在180℃的高温环境下静置3小时后，其抗拉强度损失率应不大于常温时抗拉强度的10%。
3.2.8.2低温性能
碳纤维复合材料芯在-40℃的低温环境下静置3小时后，其冲击强度的损失率应不大于常温时冲击强度的10%。
3.2.8.3抗紫外线
GB/T 14522-2008，《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》，碳纤维复合材料芯应通过波长小于400nm的荧光紫外灯，辐照度为1.55W/m2*nm暴露1000h后，其表面不发黏、无起皮和龟裂现象，且抗拉强度不低于表3-1所列最小抗拉强度。
3.2.8.4耐腐蚀性能
碳纤维复合材料芯在室温下应能分别通过3%硫酸或3%氯化钠溶液中浸泡至少100小时，其表面应光洁无可见腐蚀现象。
3.2. 8.5 湿热老化
碳纤维复合材料芯应在150℃环境中置放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3-1所列最小抗拉强度。
3.2.9 卷绕性能
碳纤维复合材料芯应在60倍自身直径的筒体上以不大于5r/min的卷绕速度卷绕2圈试验，其表层不开裂、不起皮;其抗拉强度不低于表3-1所列最小抗拉强度。
3.2.10 扭转性能
碳纤维复合材料芯应以200倍自身直径的长度试样以不大于2r/min的扭转速度扭转720°试验，其表层不开裂，其抗拉强度不低于表3-1所列最小抗拉强度。
3.2.11 侧压性能
碳纤维复合材料芯至少应能承受自身额定拉断力的25%大小的压力平稳加载接触长度为100mm芯棒上受压试验，其表层不开裂、不脱皮。
3.2.12玻璃化转变温度Tg
纤维增强树脂基复合材料芯棒玻璃化转变温度Tg应不小于180℃。
3.2.13 热老化寿命
碳纤维复合材料芯的热寿命评定，选取180℃、195℃、210℃三点老化温度，以抗拉强度的70%作为寿命终止参数，其最低热老化温度点应不短于5000h，最高温度点应不短于100h(如果可能应小于500h)。
3.2.14长期耐热性能
纤维增强树脂基复合材料芯棒应在150℃的温度下静置400小时后，其抗拉强度与常温时抗拉强度相比的损失率不大于5%。
4 220kV改造线路应用分析
在我国由于经济发展较快，东部沿海地区的用电负荷激增，增容改造的需求比较大，由于时间和经费的约束，选择在旧有线路改造的比重较大，在原有杆塔上通过将原有导线更换为碳纤维复合材料芯导线而达到倍容的例子很多。这样的改造线路若按电压等级来划分，220kV线路所占比重最大。[4]
若想达到改造后倍容的目的，可以有两种方案：一是采用推倒重建(换塔换线)的方式，二是采用不换塔只换线的方式，下面对这两种方案进行技术经济比较。
4.1 线路模型
实际的线路工程十分复杂，为了对比方便，建立了一个线路模型，对比采用钢芯铝绞线与碳纤维复合材料芯导线的技术经济性。
电压等级：220kV ，单回，线路长度为20km。
以福建某改造工程为例,根据原有线路的设计气象条件与运行经验，改造工程设计气象条件仍取原有线路在此段的设计气象条件，其气象条件组合见表4-1。
表4-1 气象条件
4.2容量对比
原有线路的导线为2×LGJ-400/35，若想达到倍容的目标，若推倒重建则可选择的导线为4×LGJ-400/35。
若不换塔只换线则可选择的导线为2×JRLX/T2-415/50，两种导线的主要参数见下表。
表4-2 导线参数对比
改造前后输送容量的详细数据见下表。
表4-3 改造前后输送容量对比
4.3导线机械性能对比
对这两种导线方案的机械性能进行对比，详细数据见下表。
表4-4 导线参数对比
通过上述比较，可知在满足铁塔受力情况下，由于碳纤维复合材料芯导线重量较轻、拉重比大，在满足系统输送容量要求时(约120℃)，弧垂可满足现有铁塔高度要求，不用更换铁塔。
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