11月21日,泰州换流站~双草变500千伏线路工程一次送电成功、顺利投运。这是国网首批7项碳纤维导线规模化试点应用工程之一。
碳纤维复合芯导线采用碳纤维复合材料替代钢芯,是一种全新概念的架空输电线路用导线,与普通钢芯铝绞线相比,具有抗拉强度大、质量轻、耐腐蚀、耐酸、耐碱、耐高温、弧垂小等优点。该导线以往主要用于增容改造工程,截面和外径均较小,且大都采用定长放线方式进行施工。去年1月,国家电网公司选择了首批7项工程开展碳纤维复合芯导线规模化试点应用。
泰州换流站~双草变500千伏线路工程于去年9月9日正式开工,今年11月13日竣工。工程架设新型碳纤维导线59.4公里(折单118.8公里),线路经兴化、大丰共8个乡镇,先后跨越S29、G15高速、新长铁路,跨越通航河流9处,跨越220千伏及以上电力线路15条。
据介绍,碳纤维导线对滑车包络角、展放牵引速度、放线牵张力、压接及平衡挂线工艺均有特殊要求。为此,在泰州换流站~双草变500千伏线路工程建设中,国网江苏电力专项采购了专用卡线器、装配式牵引器、专用提线器、直线接续管保护装置、走板等碳纤维导线架线专用工器具。同时,该公司施工项目部对照《碳纤维复合芯架空导线施工工艺及验收导则》要求,及时、规范、有针对性地编制了碳纤维导线架线专项施工方案,并加强对施工人员的专业培训,且在架线过程中,对于直线接续管及耐张线夹安装压接,采用细锯条开断导线、合模压接连续完成;对于高空平衡挂线,采用棕绳将导线松绑在锚套上,防止松线时导线出现硬弯,等等,采取一系列控制措施确保了新型碳纤维导线的施工质量。
此外,该工程沿线蟹塘密布,道路通行条件差,线路跨越情况十分复杂。为此,工程开工前施工项目部即组织技术、施工骨干对线路进行勘查,并根据地形、场地等因素对线路牵张段进行划分,最终确定了牵张场地。针对施工现场水网地形,项目部还配置了救生衣、救生圈等救生设备,按每班组8件救生衣及4只救生圈标准化、定量化配发至各施工班组,确保了人身安全。
科普:
一、什么是碳纤维?
(碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维"外柔内刚",质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。)
由于碳纤维神秘的面纱尚未完全揭开,人们还不能直接用碳或石墨来制取,只能采用一些含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)为原料,将有机纤维与塑料树脂结合在一起炭化制得碳纤维。
二、碳纤维的特点
碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
三、碳纤维的发展前景:
1、国外
世界碳纤维产量达到每年4万吨以上,全世界主要是日本美国德国以及韩国等少数国家掌握了碳纤维生产的核心技术,并且有规模化大生产。当前,全球碳纤维核心技术被牢牢掌控在少数发达国家手中。一方面,以美日为首的发达国家始终保持着对中国碳纤维行业严格的技术封锁;另一方面,国外碳纤维行业领先企业开始进入中国市场,中国本土碳纤维企业的压力大增。虽然中国加大了对碳纤维行业的引导和扶持力度,但在较大的技术差距下,国产碳纤维的突围之路仍然坎坷。
2、中国
中国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代,80年代开始研究高强型碳纤维。多年来进展缓慢,但也取得了一定成绩。进入21世纪以来发展较快,安徽率先引进了500吨每年原丝、200吨每年PAN基碳纤维,使中国碳纤维工业进入了产业化。随后一些地方相继加入碳纤维生产行列。
从2000年开始中国碳纤维向技术多元化发展,放弃了原来的硝酸法原丝制造技术,采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。利用自主技术研制的少数国产T700碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。随着中国对碳纤维的需求量日益增长,碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持。
中国碳纤维产业化采取自主开发和引进相结合的道路,到"十一五"末期基本实现了相当于日本T300的国产碳纤维规模生产线,并且有一些企业已形成了T700以上水平的百吨生产线。
2011年中国碳纤维市场规模达到6811吨,然而,受供应不足的影响,国内碳纤维市场发展相对较为缓慢,预计未来几年,随着供应量的提升,中国碳纤维行业的需求量也将保持着较快速度的增长。
四、碳纤维的应用领域
碳纤维是发展国防军工与国民经济的重要战略物资,随着从短纤碳纤维到长纤碳纤维的学术研究,使用碳纤维制作发热材料的技术和产品也逐渐普及。在当今世界高速工业化的大背景下,碳纤维用途正趋向多样化。正是由于兼具优异性能,碳纤维在国防和民用领域均有广泛的应用前景。
碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用。从航天、航空、 汽车、 电子、 机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。碳纤维增强的复合材料可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。球棒等体育领域。碳纤维是典型的高科技领域中的新型工业材料。