碳纖維，被譽(yù)為二十一世紀(jì)最有生命力的新型材料，是含碳量90%以上的高強(qiáng)度纖維材料。碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線(xiàn)是一種全新結(jié)構(gòu)的節(jié)能型增容導(dǎo)線(xiàn)，與常規(guī)導(dǎo)線(xiàn)相比，具有重量輕、強(qiáng)度大、耐熱性能好、熱膨脹系數(shù)小、高溫弧垂小、導(dǎo)電率高、線(xiàn)損低、載流量大、耐腐蝕性能好、不易覆冰等一系列優(yōu)點(diǎn)，綜合解決了架空輸電領(lǐng)域存在的各項(xiàng)技術(shù)瓶頸，代表了未來(lái)架空導(dǎo)線(xiàn)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，有助于構(gòu)造安全、環(huán)保、高效節(jié)約型輸電網(wǎng)絡(luò)，可廣泛用于老線(xiàn)路和電站母線(xiàn)增容改造、新線(xiàn)路建設(shè)，并可用于大跨越、大落差、重冰區(qū)、高污染等特殊氣候和地理場(chǎng)合的線(xiàn)路。應(yīng)用在新建線(xiàn)路中，可提高線(xiàn)路的單位輸送容量，確保電網(wǎng)的堅(jiān)強(qiáng)性，長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)性更好。應(yīng)用在電網(wǎng)輸電線(xiàn)路的改造和增容項(xiàng)目中，能夠利用現(xiàn)有桿塔等設(shè)施，既成倍地大幅度提高傳輸容量，同時(shí)又可以節(jié)省通道資源，減少土地占用面積，節(jié)約投資，而且線(xiàn)路停電時(shí)間短、停電損失小。應(yīng)用在大跨越線(xiàn)路中，可以大幅降低跨越塔的高度，從而有效減少桿塔和基礎(chǔ)的材料用量，達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。應(yīng)用在重覆冰區(qū)線(xiàn)路中，可以提高抗冰能力，提升線(xiàn)路的安全性。綜合來(lái)看，這是一種“環(huán)境友好型輸電線(xiàn)路用導(dǎo)線(xiàn)”，從保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排、改善人類(lèi)生態(tài)環(huán)境方面來(lái)說(shuō)，具有劃時(shí)代的現(xiàn)實(shí)意義。
市場(chǎng)前景
（1）國(guó)際市場(chǎng)情況
新型的碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線(xiàn)是一種全新概念的輸電線(xiàn)路用導(dǎo)線(xiàn)，它的研究成功，是架空輸電導(dǎo)線(xiàn)的一場(chǎng)革命。在已經(jīng)取得新型碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線(xiàn)中，日本的碳纖維芯鋁絞線(xiàn)、美國(guó)的碳纖維和玻璃纖維混合芯鋁絞線(xiàn)較為典型。
日本是開(kāi)發(fā)架空線(xiàn)路特種導(dǎo)線(xiàn)品種較多的國(guó)家。20世紀(jì)90年代，日本學(xué)者研究用碳纖維芯代替鋼芯，開(kāi)發(fā)了一種新型復(fù)合材料合成導(dǎo)線(xiàn)，即碳纖維芯鋁絞線(xiàn)（ACFR）。這種新型導(dǎo)線(xiàn)與常規(guī)鋼芯導(dǎo)線(xiàn)相比，具有相同的外徑和強(qiáng)度，原有的絕緣子和金具仍可使用，施工機(jī)具也可使用，它能在鐵塔不變的情況下更換導(dǎo)線(xiàn)即可，大大降低了成本。這是一種重量輕、線(xiàn)膨脹系數(shù)小、具有良好弧度特性的劃時(shí)代的新型導(dǎo)線(xiàn)。
美國(guó)CTC（Composite Technology Corporation）公司是研發(fā)碳纖維芯鋁絞線(xiàn)較為成功的一家，2003年CTC公司又推出ACCC（Aluminum Con-ductor Composite Core）的碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線(xiàn)，它的芯線(xiàn)使用碳纖維和玻璃纖維混合制成的單根芯棒，外層與鄰?fù)鈱邮卿X線(xiàn)，為梯形截面，這種導(dǎo)線(xiàn)已經(jīng)完成常規(guī)的型式試驗(yàn)，并與2004年8月在德克薩斯州的一條3KM線(xiàn)路中掛網(wǎng)，在2005年2月驗(yàn)收合格。據(jù)CTC公司報(bào)道，該公司在2005年出售了3500公里長(zhǎng)的ACCC產(chǎn)品，2008年中期統(tǒng)計(jì)，市場(chǎng)對(duì)該產(chǎn)品的需求量每年超過(guò)60億美元。預(yù)測(cè)2014年和2018年新型電纜對(duì)碳纖維復(fù)合材料的需求將分別達(dá)到1.2萬(wàn)噸和1.5萬(wàn)噸。
（2）國(guó)內(nèi)市場(chǎng)情況
我國(guó)是個(gè)缺電的國(guó)家，輸電線(xiàn)路已不堪承受傳輸容量快速擴(kuò)容的需求，由于過(guò)負(fù)荷造成的停電、斷電故障頻頻發(fā)生，電力傳輸成為電力工業(yè)發(fā)展的“瓶頸”，針對(duì)電網(wǎng)中部分輸電線(xiàn)路輸送能力不足，部分老舊線(xiàn)路技術(shù)改造困難的情況下，我國(guó)為有效利用目前電網(wǎng)的輸電線(xiàn)路，開(kāi)始考慮應(yīng)用新型碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線(xiàn)（ACCC），以提高電網(wǎng)的輸送能力。
ACCC碳纖維復(fù)合導(dǎo)線(xiàn)是目前全世界電力輸變電系統(tǒng)理想的取代傳統(tǒng)的鋼芯鋁鉸導(dǎo)線(xiàn)、鋁包鋼導(dǎo)線(xiàn)、鋁合金導(dǎo)線(xiàn)及進(jìn)口殷剛導(dǎo)線(xiàn)的新產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)的開(kāi)發(fā)是繼04年美國(guó)商業(yè)應(yīng)用以后，第二個(gè)開(kāi)發(fā)應(yīng)用該技術(shù)的國(guó)家。通過(guò)ACCC碳纖維復(fù)合導(dǎo)線(xiàn)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電力傳輸?shù)墓?jié)能、環(huán)保與安全。
十二五期間國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、蒙西電網(wǎng)每年需求架空導(dǎo)線(xiàn)約100萬(wàn)公里，在規(guī)劃的線(xiàn)路中主要包括：高壓電網(wǎng)新建、超高壓電網(wǎng)新建、特高壓電網(wǎng)新建、現(xiàn)有老城網(wǎng)改造、現(xiàn)有電網(wǎng)擴(kuò)容、農(nóng)網(wǎng)改造、煤網(wǎng)改造等。預(yù)計(jì)滿(mǎn)足現(xiàn)有電網(wǎng)需求的碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線(xiàn)用量將達(dá)到每年40-50萬(wàn)公里，以“十二五”末完成每年用量達(dá)到20萬(wàn)公里，可每年節(jié)約40-50萬(wàn)噸鋁，節(jié)約土地?cái)?shù)萬(wàn)畝，降低輸電損耗、節(jié)約電力數(shù)億度，可有效帶動(dòng)國(guó)產(chǎn)碳纖維行業(yè)的發(fā)展。
技術(shù)分析
（1）技術(shù)來(lái)源
本項(xiàng)目主要采用美國(guó)技術(shù)生產(chǎn)ACCC碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線(xiàn)，也可采用山東大學(xué)、華北電科院，中鋼吉炭已與山東大學(xué)簽訂了技術(shù)合作協(xié)議。
（2）技術(shù)及工藝分析
碳纖維復(fù)合芯鋁絞電纜的制造技術(shù)主要采用連續(xù)拉擠法。核心技術(shù)是芯棒的制造，關(guān)鍵材料是高溫韌性環(huán)氧樹(shù)脂。所用碳纖維的拉伸強(qiáng)度高和斷裂伸長(zhǎng)大，采用T700S為芯棒提供韌性和耐沖擊性能；玻璃纖維采用耐堿的E型（E-GF），E-GF為絕緣體，為芯棒提供絕緣體。所用環(huán)氧樹(shù)脂為高溫型的韌性樹(shù)脂，其固化溫度高達(dá)260℃（500℉），具有特殊的耐熱結(jié)構(gòu)，同時(shí)需要增韌改性，使所制芯棒具有韌性。
拉擠成型工藝關(guān)鍵技術(shù)：碳纖維復(fù)合電纜芯的制備工藝采用拉擠成型。復(fù)合材料拉擠制品具有許多優(yōu)點(diǎn)，如力學(xué)性能好、耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定、熱導(dǎo)率低、絕緣性能好、耐老化等，是目前復(fù)合材料生產(chǎn)中自動(dòng)化程度較高的連續(xù)成型工藝。拉擠成型重要的工藝參數(shù)包括溫度、壓力、拉擠速度、牽引力和樹(shù)脂固化反應(yīng)等。拉擠成型的工作流程是在牽引機(jī)的拉力下，連續(xù)的碳纖維在樹(shù)脂基體中浸漬，預(yù)成型后通過(guò)加熱的模具，熱量傳遞至液態(tài)的樹(shù)脂／碳纖維復(fù)合體系，交聯(lián)反應(yīng)開(kāi)始發(fā)生，樹(shù)脂從復(fù)合材料的周邊向中心固化。樹(shù)脂固化后體積收縮，使得復(fù)合材料與模具分開(kāi)，經(jīng)過(guò)脫模、后固化、冷卻等流程，最終由收線(xiàn)機(jī)進(jìn)行收卷。
工藝流程描述：將碳纖維筒放在整理架上，單向（0。）集束，包覆玻璃纖維，浸漬環(huán)氧樹(shù)脂膠液，通過(guò)鋼制?？?，以控制直徑，然后通過(guò)固化爐，固化成型。
（3）原料分析
碳纖維復(fù)合芯材導(dǎo)線(xiàn)主要生產(chǎn)原料：由于碳纖維復(fù)合材料電纜芯要求更高的力學(xué)性能，因此只有T700及以上品級(jí)的碳纖維能夠滿(mǎn)足其要求。本項(xiàng)目所需的T700品級(jí)碳纖維將通過(guò)外購(gòu)的方式滿(mǎn)足供應(yīng)，臺(tái)塑公司的TC12K36系列、日本東邦公司的UT500系列、三菱公司HT系列的TRH50及TR50S和東麗公司T700系列等12K碳纖維均能夠滿(mǎn)足使用要求；中鋼江城1500噸碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)建成之后，生產(chǎn)的碳纖維將達(dá)到T700品級(jí)，可為該項(xiàng)目本地配套原材料。50000公里碳纖維復(fù)合芯材需碳纖維2600噸，需樹(shù)脂1200噸。
（來(lái)源：節(jié)選自互聯(lián)網(wǎng)）
聯(lián)系客服
