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碳纤维引导输电革命

导读: 碳纤维复合芯导线芯棒的抗拉强度分别是一般钢丝和高强钢丝的2.1倍和1.85倍,更适合大跨度输电线路的架设。由于碳纤维复合芯材料的比重约为钢的1/5,在相同的外径下,碳纤维复合芯导线的重量比常规钢芯铝绞线轻10%-20%。

  在山东大学千佛山校区一片静谧的小树林后,有一个颇显神秘的山东省碳纤维工程技术研究中心。就是在这里,诞生了我国具有自主知识产权的高性能碳纤维复合芯导线芯棒,其不仅突破了西方技术壁垒封锁,而且已成功实现了产业化,引领了我国输电领域的新革命。在今年2月份召开的山东省科学技术奖励大会上,由该中心副主任、山东大学材料科学与工程学院教授朱波等完成的该成果,获得了2011年度山东省科技进步一等奖。

  记者日前来到这里采访时,朱波正在与来访的企业界人士交流洽谈。“碳纤维复合芯导线已经被国家电网公司列入重点推广技术目录,如今许多大企业纷纷前来与我们开展合作,生产的碳纤维复合芯导线已在多地挂网运行,碳纤维复合芯导线由此完全实现了国产化,不仅将大大推动我国电力技术的发展,而且将带动我国碳纤维行业的快速健康发展。”朱波语气中难掩兴奋和自豪。

碳纤维引导输电革命

碳纤维引导输电革命

  “小产品”有“大智慧”

  “你看,就是这个貌似不起眼的产品,却有着极高的技术含量,在我们研发成功之前,国内用户都要向美国等发达国家购买。”在山东大学碳纤维工程技术研究中心实验室里,朱波拿起一段铝绞线缠绕的碳纤维复合芯导线对导报记者介绍说,该导线中间黑色的芯棒由耐高温改性树脂基与高性能碳纤维复合材料制成,与传统的钢芯输电线路相比,碳纤维复合芯导线具有强度高、重量轻、导电率高、耐高温、耐腐蚀等技术优势,既能够用于提高输送能力,又可有效提高线路安全运行水平。

  据介绍,碳纤维复合芯导线的生产过程主要包括3部分,即碳纤维原丝及碳纤维丝的制备、碳纤维复合芯的生产和碳纤维复合芯铝绞线的生产。目前,山东大学碳纤维工程技术研究中心经过技术攻关,已经研制成功一系列适用于碳纤维复合芯导线的生产材料、工具及施工技术,并正迅速进入推广应用阶段。

  据测试,碳纤维复合芯导线芯棒的抗拉强度分别是一般钢丝和高强钢丝的2.1倍和1.85倍,更适合大跨度输电线路的架设。由于碳纤维复合芯材料的比重约为钢的1/5,在相同的外径下,碳纤维复合芯导线的重量比常规钢芯铝绞线轻10%-20%。在高温下,碳纤维复合芯导线弧垂不到钢芯铝绞线的1/10,能有效减小电力杆塔塔头高度,提高导线运行的安全性和可靠性。

  由于碳纤维复合芯导线不存在钢丝材料引起的磁滞和涡流效应,复合芯的非磁性体结构,解决了传统导线的涡流损耗,在输送相同负荷的条件下,具有更低的运行温度,因此可以减少输电损失约6%。因碳纤维导线可以连续在高温条件下运行,故其载流量可达到常规导线的两倍左右;而其耐高温特性也使得冰雪附着力极差,从而可以有效提高输电线路的抗冰雪能力,提高并改善电路的安全和可靠性。

  “使用碳纤维复合芯导线还可以降低线路的改造成本。”朱波说,其高强度、重量轻和低驰度特性可使输电杆塔高度降低,同时可使铁塔结构更趋紧凑,节省杆塔用量20%,实现倍容输电,在架设高压走廊时可以大面积节省土地占用。另外,对于旧线路改造只需要更换导线,可以大大缩短施工工期,节省线路综合造价约30%。

  经山东省科技厅鉴定,该碳纤维复合芯导线的主要技术指标已全面超越美国CTC公司,其应用水平已达到国际领先水平,并获得了5项国家专利。

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