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碳纤维复合芯电缆技术关键及实际应用 |
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作者：中科院山西煤炭化学研究所 孙微 |
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技术关键
碳纤维和玻璃纤维复合芯铝绞电缆，英文是Alu-minum conductor composite core reinforced cable，简称ACCC，碳纤维复合芯铝绞电缆的制造技术日臻成熟，主要采用连续拉挤法。核心技术是芯棒的制造，关键材料是高温韧性环氧树脂。在碳纤维复合芯棒中，碳纤维占35%，玻璃纤维占35%，高温韧性环氧树脂占30%。所用碳纤维的拉伸强度高和断裂伸长大，例如采用日本东丽公司生产的T700S；玻璃纤维采用耐碱的E型,即E-GF。E-GF的断裂伸长值大于T700S，因而为所制芯棒提供韧性和耐冲击性能。同时，E-GF的价格低于T700S，可降低生产成本。E-GF为绝缘体，为芯棒提供绝缘层。所用环氧树脂为高温型的韧性树脂。这是制造复合芯棒的又一技术核心。这种树脂固化温度高达260℃，一般环氧树脂648或AG80的固化温度都低于此值。换言之，这种高温固化型环氧树脂具有特殊的耐热结构。
图1 碳纤维复合芯铝绞电缆的生产
此外，还需要增韧改性，使所制芯棒具有韧性，而不是硬棒。否则不会通过放线滑轮试验。连续拉挤成型是成熟工艺。但制造碳纤维复合芯棒具有一定的特殊性。简单的工艺流程是：将碳纤维筒放在整理架上，单向(0°)集束，包覆玻璃纤维，浸渍环氧树脂胶液，通过钢制模口，以控制直径，然后通过固化炉，固化成型。芯棒直径可在0.19~19mm范围内调节，拉挤速度可在2.7－18m/min范围内调节。
应用概况
据CTC公司报道，该公司在2005年出售了3500公里长的ACCC产品。犹他州电力系统于2006年在盐湖城开始在电网中投入试用。从田纳西州到加利福尼亚州的另外7个项目于2007年开始实施。CTC公司估计，2008年中期，市场对该产品的需求量每年超过60亿美元。
国内远东控股集团有限公司2006年1月注册成远东复合材料有限公司，与美国CTC公司合作推出的碳纤维电缆在全国40余条输电线路挂网运行。河北硅谷化公司投资5.8亿元建立研发和生产基地，其中2亿元建立年产1200t碳纤维生产线，3.8亿元建立ACCC生产线。2007年5月4日，浙江宁波送变电建设公司员工开始对220V河慈、河溪线两回导线实施增容“手术”，总长35km的普通钢芯铝绞线替换成美国CTC公司生产的ACCC电缆，这种电缆在浙江省内是首次采用。改造后，两条线路共增容30万kVA。对慈溪地区迎峰度夏期间减少拉限电起了重要作用。
图2 碳纤维复合芯铝绞电缆的铺放
天津电网已于2008年在220V线路中探索使用ACCC，取得明显效果，并将在今后的电网建设改造中创新推广应用。目前，天津景卫220kV线路碳纤维复合芯铝绞线总长度为11.26km，试运行一年以来安全稳定。此次景卫220kV线路更换碳纤维复合芯铝绞线，整体投资低于新建同等容量常规线路投资约30%；而且输变电工程的电力线路投入一条线路可获二条线路的运行价值，减少新建线路一半的占用面积，节约了可观的土地资源。2009年8月28日，110kV太康高朗(谢安)输变电工程碳纤维复合芯铝绞线两个孤立档顺利通过验收投产。这是碳纤维复合芯铝绞线在河南省110kV输电线路上首次使用，它的成功投产将对今后高压电力输电线路上使用碳纤维复合芯铝绞线提供有价值的运行数据,对河南省电力输电输送能力的提高起到积极的推动作用。
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(8/11/2010) |
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