基本信息
- 作品名稱：
- 架空導(dǎo)線用高性能復(fù)合材料電纜芯的研制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
傳統(tǒng)的架空導(dǎo)線是用鋼芯作為導(dǎo)線的承重部分，現(xiàn)在的趨勢是采用復(fù)合材料電纜芯代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼芯，復(fù)合芯導(dǎo)線具有強度大、載流量大、耐熱性好、線膨脹系數(shù)小、重量輕、耐腐蝕性能好等特點，是一種全新概念的架空輸電導(dǎo)線。截止目前，復(fù)合芯的國內(nèi)外市場主要被美國CTC公司占據(jù)。我們采用自制的高性能環(huán)氧樹脂為基體，并以碳纖維和玻璃纖維增強此基體，通過拉擠成型工藝制備了可在野外惡劣環(huán)境下長期運行的高性能復(fù)合材料電纜芯。
- 詳細介紹：
傳統(tǒng)的架空導(dǎo)線是用鋼芯作為導(dǎo)線的承重部分，現(xiàn)在發(fā)展的趨勢是采用高性能復(fù)合材料電纜芯代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼芯作為導(dǎo)線的承重部分，復(fù)合材料合成芯導(dǎo)線具有強度大、載流量大、耐熱性好、線膨脹系數(shù)小、重量輕、耐腐蝕性能好等特點，是一種全新概念的架空輸電導(dǎo)線，它的誕生是架空輸電導(dǎo)線的一場革命（國電電力建設(shè)研究所總工程師尤傳永語）。截止目前，復(fù)合材料電纜芯的國內(nèi)外市場主要被美國CTC公司占據(jù)。
我們采用自制的有機硅環(huán)氧樹脂、固化劑與目前已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂組成了一個高性能環(huán)氧樹脂復(fù)合體系，并用碳纖維和玻璃纖維增強這個環(huán)氧樹脂體系，制備出可以在高溫高濕環(huán)境中長期運行的復(fù)合材料電纜芯。我們在復(fù)合芯的研制過程中創(chuàng)造性地引入了自制有機硅環(huán)氧樹脂并成功地改進了拉擠成型工藝。我們研制的樹脂基體價格低（僅為95元/kg左右），自制樹脂基體的熱變形溫度可以達到195℃，能夠耐受復(fù)合材料電纜芯在180℃下長期運行。力學性能測試結(jié)果表明，樹脂基體的拉伸強度可以達到68.08MPa，彎曲強度為118.83MPa，更具有實際使用價值的是自制樹脂基體經(jīng)過高溫高濕環(huán)境老化50h后，力學性能變化很小，這表明該樹脂基體可以耐受濕熱老化環(huán)境的影響；自制復(fù)合芯的表觀剪切強度值比CTC公司復(fù)合芯更大，且經(jīng)過60小時的濕熱老化后，自制復(fù)合芯的表觀剪切強度值損失量??；在最大彎曲程度時，自制復(fù)合芯不折斷，對現(xiàn)場施工無嚴格限制，同時具有巨大的價格競爭優(yōu)勢；DMA測試結(jié)果表明，濕熱老化前，自制復(fù)合材料電纜芯的耐熱性可以達到CTC公司復(fù)合芯的水平，經(jīng)過50h濕熱老化后，自制復(fù)合芯Tg的損失量相對較小，這表明自制的復(fù)合材料電纜芯具有更佳的耐濕熱老化性能。目前已經(jīng)完成實驗室階段的研制工作，將于近期進行中試生產(chǎn)，進一步驗證產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性和產(chǎn)業(yè)化的可行性。
我們制備的高性能復(fù)合材料電纜芯所使用的有機硅環(huán)氧樹脂和固化劑為自制，合成條件溫和，占地面積不大；所使用的其它環(huán)氧樹脂是已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)的國產(chǎn)環(huán)氧樹脂，能夠方便的購買到；所使用拉擠生產(chǎn)設(shè)備也為國產(chǎn)設(shè)備商提供；經(jīng)過初步的推算，預(yù)計200萬元左右的投資就可以進行商業(yè)化生產(chǎn)（不含廠房的建設(shè)和土地的費用，僅包含生產(chǎn)設(shè)備和原材料的采購）。據(jù)報道，高性能復(fù)合材料電纜芯具有廣闊的市場空間，僅在中國就將有超過100億美元的市場。未來10年在北美洲按現(xiàn)今水平對電力基礎(chǔ)設(shè)施進行維護也需要560億美元的投資。因此，本項目所研制的高性能復(fù)合材料電纜芯對國內(nèi)電線電纜行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級具有重要的意義。此外，從國家安全的角度看，電力行業(yè)為國民經(jīng)濟的關(guān)鍵行業(yè)之一，因此也應(yīng)該逐步實現(xiàn)高性能復(fù)合材料電纜芯的國產(chǎn)化目標。本項目所研制的高性能復(fù)合材料電纜芯的商業(yè)生產(chǎn)及技術(shù)推廣將有助于加快這一目標的實現(xiàn)。- 獲獎情況：
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 二等獎
2011年5月獲得第十二屆全國“挑戰(zhàn)杯”競賽XX大學校級選拔賽唯一的特等獎；
2011年6月獲得第十二屆全國“挑戰(zhàn)杯”競賽XX?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）選拔賽特等獎；
2011年5月獲得遠東電纜有限公司對該項目的鑒定報告（見研究報告附錄一）。鑒定報告認為：該項目所研制的復(fù)合材料電纜芯性能優(yōu)異，耐熱性可以達到國外同類產(chǎn)品（CTC公司復(fù)合芯）的水平，力學性能和耐濕熱老化性優(yōu)于CTC公司復(fù)合芯，可以滿足架空導(dǎo)線的要求；該產(chǎn)品具有自主核心技術(shù)，生產(chǎn)成本低，發(fā)展了復(fù)合材料新的應(yīng)用領(lǐng)域，對國內(nèi)電線電纜行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級具有重要的意義，具有廣闊的市場前景；目前同類產(chǎn)品的國內(nèi)外市場主要由美國CTC公司占據(jù)，該產(chǎn)品可以有效地解決國內(nèi)架空輸電導(dǎo)線對進口復(fù)合芯的依賴，具有重要的社會價值和經(jīng)濟效益。
