隨著全球電網面臨著數據中心、電動汽車的激增需求以及向非化石燃料轉型帶來的壓力，輸電系統運營商（TSO）正在尋找經濟高效、可靠的方式來提升基礎設施容量和使用壽命。碳纖維生產商、導體原始設備制造商與輸電系統運營商如何攜手合作，以滿足現代社會對電力的需求，是目前關注的焦點。

導體芯是貫穿架空輸電線中心的細長增強導線，用于維持導線的形狀并使其保持在地面上方的高空位置。鋼芯鋁絞線（ACSR）在 20 世紀已在全球范圍內廣泛應用。

然而，鋼芯鋁絞線中使用的傳統鋼質增強材料在工作溫度超過 85°C 時會成為性能限制因素，而隨著輸電網絡的現代化，這種高溫工況正變得越來越普遍。新型高級導體能夠通過線路傳輸更多電力，其工作溫度也隨之升高。鋼的熱膨脹系數相對較高，為 12-17×10??K?1，這意味著增強材料會出現明顯的熱脹下垂現象，導致導線離地面更近—— 而出于安全考慮，導線與地面的距離有著嚴格的規定。熱膨脹現象加上材料本身的重量，限制了在導體中添加更多導電鋁的可能性，從而實際制約了導體的傳輸容量。

復合材料導體芯的優勢

碳纖維增強聚合物（CFRP）憑借其卓越的材料性能，已成為鋼的理想替代品：其熱膨脹系數僅為 0.2-0.9×10??K?1，這意味著熱脹下垂現象幾乎可以忽略不計，相應橫截面上可容納更多鋁導體。鋁導體數量的增加意味著導線能夠傳輸更大的電流，有助于滿足日益增長的輸電容量需求。此外，所用鋁可作為更高效的導電組件，且成本更低、對環境的影響更小。輸電容量的提升會導致線路溫度升高，而由碳纖維增強聚合物制成的聚合物基復合材料（PMC）導體芯可承受約 180°C 的工作溫度。除了提升輸電容量外，這種 “換代升級”—— 即用含復合材料芯的導體替代鋼芯鋁絞線，無需新建基礎設施，具有干擾小、環境影響小的特點。

復合材料導體芯的制造

拉擠成型工藝非常適合生產導體芯：導體芯具有均勻性，且長度要求達數千米，這就需要一種能夠持續、連續生產的制造技術。拉擠成型工藝的成本節約效果顯著，因為拉擠成型機能夠生產超長長度的產品，無需頻繁更換或調整以適應客戶線軸所需的新配置。

質量保證創新已受到輸電系統運營商的關注。CFRP或PMC芯體經拉擠成型機生產后，會卷繞到庫存線軸上等待發貨，隨后會被裝載到客戶的線軸上運出，線軸空了之后會運回工廠。這些線軸在更換前可重復使用多次。

采用復卷技術確保產品型材以承諾的質量和精確的長度公差送達客戶手中。復卷是指借助滾壓檢測裝置將所需長度的線材從一個線軸卷繞到另一個線軸上。該裝置會將CFRP線材彎曲到特定的彎曲半徑，以此檢測出任何缺陷或薄弱環節，作為質量控制流程的一部分。

第一代復合材料導體芯及其統一標準（ASTM B987-20）基于單一產品 —— 即帶有玻璃纖維表面的碳纖維增強聚合物芯體。

然而，隨著電網增強技術需求的激增，市場上出現了多種不同等級、不同預算定位的產品。近年來，電網管理者明確表示，實施此類技術的一個重大障礙是難以進行產品比較和評估。如果他們無法確定某一解決方案比競品具有更優的性能和性價比，就會將投資轉向其他領域。這種信心必須建立在復合材料技術的多個方面：安裝是否簡便安全？長期維護需求如何？與鋼芯鋁絞線及其他競爭解決方案相比，其確切的性能優勢是什么？關鍵是，該產品在其使用壽命內是否會被淘汰或過時？

制造商及產業鏈企業深知復合材料在電氣化和脫碳進程中應發揮重要作用。要向客戶證明這一點，就需要更新標準化體系，以創造公平的競爭環境。

標準化規范市場

2024 年末，國際電工委員會（IEC）TC 7發布了 TS 62818-1 技術規范。該技術規范旨在為輸電系統運營商提供產品比較的便利，通過制定質量指南和明確適用的測試方法，為復合材料導體芯建立了首個統一的測試和認證框架，且不受設計、材料或表面處理方式的限制。

產品管理負責人于 2021 年加入第 7 技術委員會（TC 7），當時該委員會正尋求復合材料制造商的意見。其所在工廠此前獲得國際汽車工作組（IATF）TS 16949 質量管理體系認證的經驗，為制定符合 IEC TS 62818-1 測試規范的生產線理念、質量標準和報告流程提供了借鑒。例如，阿倫尼烏斯法可用于評估材料的長期熱穩定性，該方法通過將與溫度相關的降解過程與機械性能相關聯，推斷材料隨時間變化的性能表現。在此背景下，我們可以監測高溫與軸向抗拉強度之間的關系，從而預測產品在整個使用壽命內的合規性。

對于價值鏈上的制造商而言，標準化的術語、驗收標準和測試方法為展示產品性能提供了清晰的途徑，避免了因各國標準重復或沖突帶來的困擾。對于輸電系統運營商而言，標準化消除了因不同解決方案評估依據不一致而導致的比較困難問題。

合作推動行業發展

TS 62818-1 技術規范制定期間收到的反饋總體積極向好；在該規范發布前的幾年里，與輸電系統運營商、電網公司和導體制造商的討論均表明，行業普遍希望能夠更便捷地評估和應用這項技術。如今，美國材料與試驗協會（ASTM）標準也進行了更新，納入了更多種類的復合材料芯產品。

事實上，TS 62818-1 技術規范的制定離不開各方合作伙伴的共同努力。國際電工委員會委員會通過吸納價值鏈各階段行業專家的意見，清晰地了解了市場需求，確保該技術規范在未來數十年內都能為行業所信賴。復合材料制造商、導體制造商、輸電系統運營商和公用事業公司均在材料、機械集成、運行和可靠性需求以及風險管理等方面分享了專業知識。

在復合材料推動電網系統演進的過程中，IEC和國際大電網委員會（CIGRE）等組織，積極分享各自積累的技術專業知識，發揮了重要的價值。