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碳纤维——防覆冰电力导线功不可没
2010-7-14 来源:中国聚合物网
关键词:碳纤维 防覆冰 电力导线

    创新,着眼发展

   早在2006年,国家就将碳纤维导线技术列入重点推广技术目录。随着经济和城市的发展,用电负荷日益增大,但中国土地资源有限,输电走廊的选择受到制约,尤其对于负荷中心区域的增容改造工程,重新开辟走廊新建线路愈发困难,因此提高单位走廊传输功率的需求日益迫切。然而维持原线路走廊采用大截面导线等方式实施改造,原有铁塔设计荷载及弧垂将无法满足更换导线需要,按照常规设计,只能大动干戈改造或更换全部铁塔,这不仅会延长停电施工时间,给系统运行带来巨大压力,而且增加了施工外协难度以及赔偿费用,大幅度提高工程造价。

    铁路是国民经济的大动脉,铁路供电安全,关系到铁路运能、运力和运输秩序,关系到社会的稳定与和谐。特别是随着我国电气化铁路在路网中比重不断加大和高速铁路的快速发展,提高铁路供电的可靠性显得尤为迫切。中国中铁电气化局集团领导认识到,一种能够有效实现增容、具有防覆冰功能的高性能导线的研发势在必行,利用碳纤维材料制造防覆冰导线成为新型导线品种的首选。

    从长远来看,国产碳纤维技术经过充分发展后,防覆冰导线有望在价格上与常规导线逐步缩小差距,促进这种性能优越的导线“平民化”、“常规化”,它不但可以应用于超高压、特高压长距离线路,而且能够广泛应用于铁路供电,有效提高供电能力和线路安全运行水平。

    创新,突破重围

   自主研发属于中国自己的防覆冰导线,从技术专利上取得突破,打破发达国家的技术垄断,促使防覆冰导线成为性能优越、价格合理的“平民化”、“常规化”产品,这是集团公司为该项目研发定的基调。

   2008年4月,公司科研人员开始进行防覆冰导线的技术研究。

    在碳纤维产品的研发上,中国和发达国家不处于同一起跑线,日本、美国等少数几个高科技国家长期垄断了高档碳纤维生产技术。美国相关企业更是已经具备较为成熟的碳纤维导线生产技术,且申请了相关专利,这些技术专利为我国自主研发碳纤维导线设置了巨大障碍。中国中铁电气化局集团经过大胆而缜密的技术创新,与国外专利形成本质区别,甚至与国外专利技术相比,碳纤维导线的性能获得提高,最显著的特点是具备了防覆冰功能,实现了世界首创。公司现已针对核心技术申请了“防覆冰电力导线”、“防覆冰接触网导线”、“防覆冰接触网导线及其制造方法”等多项专利,通过核心技术的专利申请,公司将建立起防覆冰导线的自主知识产权体系,打破发达国家的技术垄断,为国产碳纤维防覆冰导线的生产、应用扫清障碍。

    防覆冰导线主要优点是:

    1、具有自热功能。碳纤维复合芯在电流作用下其分子作布朗运动产生热量。

    2、强度为普通导线的2倍。普通钢丝的抗拉强度为1240Mpa-1410Mpa,而防覆冰导线的碳纤维混合固化芯棒,是前者的两倍。

    3、导电率高,节能6%。由于防覆冰导线不存在钢丝材料引起的磁损,可以减少输电损失约6%。

    4、低弧垂,降低2倍以上垂度。防覆冰导线与钢芯铝绞线相比具有显著的低弛度特性,在高温条件下弧垂不到钢芯铝绞线的1/2,能有效减少架空线的绝缘空间走廊,提高了导线运行的安全性和可靠性。

    5、重量轻10-20%。防覆冰导线的比重约为钢的1/4,在相同的外径下,防覆冰导线的铝截面积为常规钢芯铝绞线的1.29倍。防覆冰导线单位长度重量比常规导线轻10-20%,显示了防覆冰导线重量轻的优点。

    6、耐腐蚀,使用寿命高于普通导线的2倍。碳纤维复合材料与环境亲和,同时避免了导体在通电时铝线与镀锌钢线之间的电化腐蚀问题,有效地延缓导线的老化,使用寿命高于普通导线的2倍。

    7、同样容量线路投资成本低于普通导线。由于防覆冰导线倍容量运行,而且抗拉强度高、弛度小、重量轻等特点,可使杆、塔之间的跨距增大,高度降低,同样容量线路成本比普通导线低。

    8、节约一半铝材的消耗。按每年电力线路200万吨铝用量计算,能节约铝材近100万吨。从保护环境、改善人类生态环境方面来说,具有划时代的意义。

    中国中铁电气化局集团公司充分发挥大型企业集团的技术优势,科研开发、工业生产、工程建设相互支持,可以预言,在中国推广使用这项专利技术以后,供电线路覆冰问题将会从根本上化解,全天候、大容量、高可靠的电力线路会让穿越梦幻时空的高速铁路跑得更好、跑得更快,人们将尽情地享受现代化交通工具带来的便捷和舒适。

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