碳纤维复合材料芯架空导线
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第4期
了良好的效果。
信息动态 (以上申屠年稿)
- 43 -
碳纤维复合材料芯架空导线
架空电力线路为加大挡距,传统上广泛采用 钢芯铝绞线。钢芯铝绞线充分利用铝的导电性和 钢的高力学强度,其结构系铝绞线包裹1 股或多 股钢丝或钢绞线(见图1)。
铝绞线使钢芯不受大气中有害气体(如氮氧 化物、二氧化硫)的侵蚀。钢芯承担力学应力, 铝绞线承担输送电能的功能。由于铝绞线分布在 导线外层,由集肤效应原理可知,这种导线效率 较高。
t/a 总计 30 865 35 490 40 860 45 940 55 160
今年初,我国南方雪灾给国计民生带来重大 灾难和经济损失。电视上输电铁塔扭曲变形以至 倒塌伤人的镜头给人们留下抹之不去的印象。有 鉴于此,一种可加大载流量并减轻铁塔荷载的新 型“碳纤维复合材料芯架空导线”正在我国研发 与应用中。
(陈博、张立国稿)
全球碳纤维市场数据拾零
全球碳纤维需求量见表1,全球碳纤维生产 能力见表2。
有钢芯的铝绞线风吹时摆动幅度小,导线打 连的故障几率较小,其垂度比无钢芯铝绞线小近 50 %,有利于电路的安全运行。
为进一步加大输电流量,人们谋求开发轻质 高强、低弛度、耐腐蚀和低线损的新型电缆。上 世纪90 年代以来,美国和日本先后开发成功碳纤 维复合材料芯架空导线,现已在工程上应用。我 国已从美国进口这种导线用于输电工程。目前江 苏、北京、辽宁等地已先后开始进行自主研发。
为绝缘及防止电化学腐蚀,在碳纤维复合材
碳纤维纱架 树脂槽
预成型模 模具
曳引装置
成品
切割锯
图 2 碳纤维复合材料芯制作原理图
料芯外表面需缠绕玻璃纤维或连续玄武岩纤维增 强的复合材料。据分析,碳纤维复合材料芯铝绞 线的强度为普通导线的2 倍,因采用碳纤维复合 材料芯密度仅为钢芯的1/4,可降低架线铁塔负 荷,安装工期大为缩短,安全性大为提高;尤其 是不存在钢丝引起的磁损或发热,输电损失小, 节能效果可观。预计碳纤维复合材料芯架空导线 的开发将成为复合材料产业的一个新的增长点。
碳纤维复合材料芯的制造工艺系采用拉挤成 型(见图2)。
碳纤维可选择T700S(抗拉强度4 900 MPa, 抗拉模量230 GPa,断裂伸长率2.1 %,密度1.80 g/cm3),基体可采用低粘度、耐热与韧性好的环 氧树脂。武汉理工大学开发并已生产的环氧树脂, 粘度低,玻璃化温度T g 190 ℃,可资选用。
1 2
1-铝线;2-钢芯
图 1 钢芯铝绞导线截面图
表 1 全球碳纤维需求量
年份 2007 2008 2009 2010 2012
航空航天 5 830 7 250 9 1wk.baidu.com0
10 700 12 230
工业 18 285 21 215 24 255 27 270 34 250
体育运动 6 750 7 025 7 485 7 970 8 680
了良好的效果。
信息动态 (以上申屠年稿)
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碳纤维复合材料芯架空导线
架空电力线路为加大挡距,传统上广泛采用 钢芯铝绞线。钢芯铝绞线充分利用铝的导电性和 钢的高力学强度,其结构系铝绞线包裹1 股或多 股钢丝或钢绞线(见图1)。
铝绞线使钢芯不受大气中有害气体(如氮氧 化物、二氧化硫)的侵蚀。钢芯承担力学应力, 铝绞线承担输送电能的功能。由于铝绞线分布在 导线外层,由集肤效应原理可知,这种导线效率 较高。
t/a 总计 30 865 35 490 40 860 45 940 55 160
今年初,我国南方雪灾给国计民生带来重大 灾难和经济损失。电视上输电铁塔扭曲变形以至 倒塌伤人的镜头给人们留下抹之不去的印象。有 鉴于此,一种可加大载流量并减轻铁塔荷载的新 型“碳纤维复合材料芯架空导线”正在我国研发 与应用中。
(陈博、张立国稿)
全球碳纤维市场数据拾零
全球碳纤维需求量见表1,全球碳纤维生产 能力见表2。
有钢芯的铝绞线风吹时摆动幅度小,导线打 连的故障几率较小,其垂度比无钢芯铝绞线小近 50 %,有利于电路的安全运行。
为进一步加大输电流量,人们谋求开发轻质 高强、低弛度、耐腐蚀和低线损的新型电缆。上 世纪90 年代以来,美国和日本先后开发成功碳纤 维复合材料芯架空导线,现已在工程上应用。我 国已从美国进口这种导线用于输电工程。目前江 苏、北京、辽宁等地已先后开始进行自主研发。
为绝缘及防止电化学腐蚀,在碳纤维复合材
碳纤维纱架 树脂槽
预成型模 模具
曳引装置
成品
切割锯
图 2 碳纤维复合材料芯制作原理图
料芯外表面需缠绕玻璃纤维或连续玄武岩纤维增 强的复合材料。据分析,碳纤维复合材料芯铝绞 线的强度为普通导线的2 倍,因采用碳纤维复合 材料芯密度仅为钢芯的1/4,可降低架线铁塔负 荷,安装工期大为缩短,安全性大为提高;尤其 是不存在钢丝引起的磁损或发热,输电损失小, 节能效果可观。预计碳纤维复合材料芯架空导线 的开发将成为复合材料产业的一个新的增长点。
碳纤维复合材料芯的制造工艺系采用拉挤成 型(见图2)。
碳纤维可选择T700S(抗拉强度4 900 MPa, 抗拉模量230 GPa,断裂伸长率2.1 %,密度1.80 g/cm3),基体可采用低粘度、耐热与韧性好的环 氧树脂。武汉理工大学开发并已生产的环氧树脂, 粘度低,玻璃化温度T g 190 ℃,可资选用。
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1-铝线;2-钢芯
图 1 钢芯铝绞导线截面图
表 1 全球碳纤维需求量
年份 2007 2008 2009 2010 2012
航空航天 5 830 7 250 9 1wk.baidu.com0
10 700 12 230
工业 18 285 21 215 24 255 27 270 34 250
体育运动 6 750 7 025 7 485 7 970 8 680