淺析碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線電線電纜的發(fā)展

于文川+董珊珊

【摘要】 隨著科學(xué)技術(shù)和電線電纜行業(yè)的快速發(fā)展，碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線顯著的優(yōu)勢，使其成為輸電導(dǎo)線的最佳選擇。本論文主要介紹碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題，并對其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】 電線電纜 碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線 發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展展望

一、引言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)中輸電線路輸送能力不足，已經(jīng)不能承受傳輸容量快速擴(kuò)容的需求。由于過重的負(fù)荷造成的斷電、停電故障，甚至引起火災(zāi)的情況頻頻發(fā)生，電力工業(yè)進(jìn)入了“技術(shù)瓶頸”階段。

為了解決這個(gè)電力傳輸問題，各國不斷探索新型的輸電導(dǎo)線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的輸電導(dǎo)線。碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線與傳統(tǒng)的輸電導(dǎo)線相比，能夠突顯電力傳輸?shù)墓?jié)能、環(huán)保與安全等方面的優(yōu)勢[1]。

二、 國內(nèi)外碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國際上美國和日本的碳纖維復(fù)合芯技術(shù)比較成熟。20世紀(jì)90年代，日本研發(fā)出新型的碳纖維芯導(dǎo)線，并成功在線路上試用。2003年，美國CTC公司研發(fā)出碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線，2004年首次投入商業(yè)運(yùn)營。目前，日本和美國對碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的研究比較成熟，擁有頂尖的技術(shù)。但由于美國和日本實(shí)行技術(shù)壟斷，導(dǎo)致向第三國家輸出的電纜導(dǎo)線產(chǎn)品的價(jià)格十分昂貴。

2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

遠(yuǎn)東控股集團(tuán)有限公司在2005年與美國CTC公司簽署了關(guān)于碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線研發(fā)的戰(zhàn)略合作協(xié)議，首次將碳纖維復(fù)合芯技術(shù)引進(jìn)國內(nèi)，為國內(nèi)電線電纜行業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。2009年，河北硅谷與華北電力科學(xué)研究院共同研究出碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線，并首次在國內(nèi)500 kV電壓等級電路中掛網(wǎng)試運(yùn)行；遼寧電力公司于哈爾濱玻璃鋼研究院共同合作研發(fā)的碳纖維復(fù)合芯成功應(yīng)用在66 kV 文桃線上[2]。

隨著電纜行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的企業(yè)對碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線進(jìn)行研究，并對技術(shù)不斷地改進(jìn)，取得了較為理想的成果。因此，碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線應(yīng)用在輸電線路的改造工程、輸電線路的新建工程等[3]。與此同時(shí)，碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線能夠減輕自然災(zāi)害對輸電線路的破壞。

三、碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線電線電纜存在的問題

我國對碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的研究相比國外較晚，專業(yè)技術(shù)相對薄弱。國內(nèi)該產(chǎn)品進(jìn)口量較大，價(jià)格偏高。隨著電纜行業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線行業(yè)技術(shù)逐步發(fā)展，但仍不能夠滿足國內(nèi)電網(wǎng)的需求。

3.1技術(shù)問題

目前，國內(nèi)電線電纜行業(yè)“三缺兩多”的情況非常嚴(yán)峻?！叭薄奔慈鄙儋Y金、人才、技術(shù)；“兩多”即產(chǎn)能過剩、設(shè)備過剩。美國和日本開發(fā)碳纖維復(fù)合芯的技術(shù)壟斷，而國內(nèi)的碳纖維復(fù)合芯技術(shù)還在不斷的探索中，雖然有幾家大型企業(yè)批量生產(chǎn)，并在國內(nèi)掛網(wǎng)運(yùn)行，但還有需要改進(jìn)的方面。中國電纜行業(yè)技術(shù)的不斷改進(jìn)，不僅需要公司技術(shù)研究人員的不懈努力，同時(shí)也需要加強(qiáng)企業(yè)與科研研究單位的戰(zhàn)略合作。

根據(jù)河北省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院（國家特種電纜產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心）每年對電纜產(chǎn)品檢測的情況，可以看出，目前，碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線技術(shù)仍未普及至一些中小型電線電纜公司，這也是其無法在全國內(nèi)廣泛使用的原因之一。

3.2 施工中的問題

碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線電線電纜的安裝使用過程對施工人員的要求較高，這是因?yàn)樘祭w維復(fù)合芯和外層的鋁絞線之間的膨脹系數(shù)相差較大，導(dǎo)致其在施工過程中容易與鋁層之間發(fā)生滑移現(xiàn)象[4]。

碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線電線電纜不僅要求技術(shù)要先進(jìn)，而且對施工員工的素質(zhì)要求極高，因此建議加強(qiáng)廠家對生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行審查，以及對電線電纜的產(chǎn)品型式試驗(yàn)加大抽檢力度，加強(qiáng)質(zhì)量檢測。

四、碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線電線電纜的發(fā)展前景

目前，碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的出世可以看作為架空輸電導(dǎo)線的一場革命，成為了替代傳統(tǒng)輸電導(dǎo)線的最佳選擇，具備質(zhì)量輕、弧垂小、模量高、耐高溫、膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，成功實(shí)現(xiàn)了電力傳輸?shù)沫h(huán)保、安全與節(jié)能等優(yōu)勢[5]。由于傳統(tǒng)的輸電導(dǎo)線輸電能力不足，在線路改造過程中投資較高，因此發(fā)展新型的輸電導(dǎo)線已經(jīng)成為一種必然趨勢。

國內(nèi)企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)應(yīng)該不斷改進(jìn)碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線技術(shù)，擁有相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)專利，進(jìn)而可將技術(shù)授權(quán)企業(yè)，使其碳纖維復(fù)合芯電線電纜應(yīng)用于全國范圍內(nèi)。在未來的發(fā)展階段，碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線將會(huì)成為國家電網(wǎng)電力輸電導(dǎo)線的主力。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張國光. 碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線在電力傳輸線路上的應(yīng)用[J]. 河南電力，2007，4：56-57，64

[2] 何州文，陳新，王秋玲，張卓. 國內(nèi)碳纖維復(fù)合芯的研究和應(yīng)用綜述[J]. 電力建設(shè)，2010，31（4）：90-93

[3]朱愛鈞，尤志巍，張錦秀. 碳纖維復(fù)合導(dǎo)線在上海電網(wǎng)應(yīng)用前景初探[J]. 華東電力，2007，35（10）：93-95

[4] 李俠. 碳纖維復(fù)合導(dǎo)線在架空線路工程中的研究和應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2014，4：124

[5] 尤傳永. 增容導(dǎo)線在架空輸電線路上的應(yīng)用研究[J]. 電力設(shè)備，2006，7（10）：1-2