浅谈碳纤维在電(diàn)線(xiàn)電(diàn)缆产品中的应用(yòng)
2022-06-16 10:34:42 | 来自: 青岛汉河電(diàn)缆销售公司 | 浏览次数:
碳纤维以其固有(yǒu)的特性赋予了其复合材料优异的性能(néng)，它具有(yǒu)高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导電(diàn)、传热和热膨胀系数小(xiǎo)等一系列优异性能(néng)，从而為(wèi)其在電(diàn)線(xiàn)電(diàn)缆行业中的应用(yòng)提供了可(kě)能(néng)和必然。
(一)碳纤维加热電(diàn)缆的开发和应用(yòng)人们早就知道，以金属材料為(wèi)发热體(tǐ)的電(diàn)加热技术已在各个领域得到了广泛的应用(yòng)。但是金属丝在高温状态下表面易氧化，由于氧化层不断的增厚，造成了有(yǒu)效通过電(diàn)流的面积减小(xiǎo)，增大了電(diàn)流的负荷，因此易烧断。在相同的允许的電(diàn)流负荷面积下，金属丝的强度比碳纤维低6~10倍，在使用(yòng)过程中易折断。
碳纤维是一种石墨的六方晶格层状结构组成，是一种全黑體(tǐ)材料，因此在電(diàn)热应用(yòng)中，表现出来的電(diàn)热转换效率高。在特定的条件下，高温不氧化，单位面积的電(diàn)流的负荷强度和机械强度不发生改变。 目前碳纤维加热電(diàn)缆的应用(yòng)如下：低温辐射发热電(diàn)缆地板采暖系统；恒温育雏箱、花(huā)房、苗圃、蔬菜大棚等保温采暖；道路化雪(xuě)、机场跑道化雪(xuě)：用(yòng)于混凝土结构中楼面加热的理(lǐ)想产品，也可(kě)以用(yòng)在融雪(xuě)装置中，对屋面雨水和排水管进行防霜，还可(kě)以用(yòng)于土壤加热。
管道、罐體(tǐ)保温防冻：電(diàn)伴热产品近几年在中國(guó)得到了大力的推广和广泛的应用(yòng)。其应用(yòng)领域主要集中在石油、化工、電(diàn)力、铁路和民(mín)用(yòng)或商(shāng)业建筑等。随着中國(guó)電(diàn)力工业的发展，以清洁、无二次污染的電(diàn)能(néng)為(wèi)主要能(néng)源的電(diàn)伴热产品市场前景非常广阔，同时，也為(wèi)電(diàn)伴热产品的性能(néng)提出了更高的要求。 足球场草(cǎo)坪、公共绿地土壤保温：太阳能(néng)热水器電(diàn)能(néng)补充加热器，主要用(yòng)于在長(cháng)期阴雨天或寒冬季节，因光照不足而导致太阳能(néng)热水器水温不能(néng)满足生活、工程需要时，為(wèi)补充热能(néng)而设计的。它具有(yǒu)较强的耐酷暑、严寒和高温潮湿环境的性能(néng)，并具有(yǒu)防干烧的功能(néng)。即使偶尔水箱缺水误通電(diàn)，也不至于烧坏電(diàn)加热器和水箱，故能(néng)确保安全使用(yòng)。
(二)碳纤维复合芯导線(xiàn)的开发和应用(yòng)我國(guó)是个缺電(diàn)的國(guó)家，不仅发電(diàn)业的发展滞后，输電(diàn)业的弊端也凸现出来，输電(diàn)線(xiàn)路已不堪承受传输容量快速扩容的需求，由于过负荷造成的停電(diàn)、断電(diàn)故障频频发生，電(diàn)力传输成為(wèi)電(diàn)力工业发展的"瓶颈"，各國(guó)均在研究新(xīn)型架空输電(diàn)路用(yòng)导線(xiàn)，以取代传统的钢芯铝绞線(xiàn)，碳纤维复合芯导線(xiàn)由此应运而生。
与钢芯铝绞線(xiàn)相比，碳纤维复合芯导線(xiàn)具有(yǒu)以下优点：1.和同样直径的ACSR電(diàn)缆相比，可(kě)以提供双倍的载流容量。
2.有(yǒu)效解决電(diàn)缆下垂问题。
3.可(kě)以在更高的温度下工作，最高可(kě)达200℃。
4.線(xiàn)芯可(kě)以抗腐蚀，而且没有(yǒu)双金属间腐蚀问题。
5.因為(wèi)可(kě)以提供更高的载流容量，所以同时也有(yǒu)效的降低了工程成本。
6.与相同直径传统電(diàn)缆相比可(kě)以多(duō)容纳28的导體(tǐ)。
7.高强度線(xiàn)芯可(kě)以有(yǒu)效减少電(diàn)缆架的数量，或降低電(diàn)缆架的高度。
8.有(yǒu)效减少電(diàn)缆下垂，使地面生物(wù)更加安全。
除了上述提及的优点外，还可(kě)减少传输中電(diàn)力的损耗，减少20的塔杆，节省用(yòng)地，减少有(yǒu)色金属资源消耗，有(yǒu)助于构造安全、环保、高效节约型输電(diàn)网络。
目前世界上只有(yǒu)美國(guó)和日本开发出这种新(xīn)型导線(xiàn)，他(tā)们还达成默契：不向第三國(guó)输出，日本一家碳纤维导線(xiàn)企业的产量就占到世界40左右。
目前我國(guó)電(diàn)線(xiàn)電(diàn)缆研究所、電(diàn)力建筑研究院以及國(guó)家電(diàn)网有(yǒu)限公司都已经开始了对ACCC导線(xiàn)的试验研究工作。國(guó)内電(diàn)缆厂家也加大与外方合作，将这种新(xīn)型電(diàn)缆引进到中國(guó)生产，积极推动我國(guó)架空输電(diàn)線(xiàn)路的技术革命。最近福建電(diàn)网已经将该新(xīn)型导線(xiàn)架设运行。
(三)在高低温、腐蚀等苛刻环境应用(yòng)的可(kě)能(néng)碳纤维细如蛛丝，三型碳纤维比强度是钢的62倍以上，成形工艺性好，是一代新(xīn)型工程材料，其弹性量高，抗变性能(néng)力比钢大2倍多(duō)，抗拉强度30~40t/cm2pa，而比重还不到钢的四分(fēn)之一，是铝合金的二分(fēn)之一，高弹模量比钢铁大16倍，比铝合金大12倍。且碳纤维比钢等柔软。因此，碳纤维可(kě)用(yòng)于要求能(néng)承重、不易损伤内部组件的電(diàn)缆的加强芯，如海底光缆等。 碳纤维可(kě)以耐-180℃的低温，在此条件下，许多(duō)材料都变的很(hěn)脆，连坚固的钢铁也变的比玻璃还容易碎，而碳纤维在此条件下依旧很(hěn)柔软。因此，碳纤维复合芯可(kě)用(yòng)于极寒（如南极考察研究等）条件下输電(diàn)载體(tǐ)的设计和制造。
碳纤维又(yòu)可(kě)以耐3000℃~3500℃的高温，在此高温下最好的耐热钢也变成钢水，但在没有(yǒu)氧气的情况下，碳纤维没有(yǒu)变化。
碳纤维即使从3000℃的高温快速冷却到室温也不会炸裂，因而可(kě)在急冷急热的环境中工作。这為(wèi)钢铁、冶金、锅炉等行业中高温特高温场合電(diàn)缆的设计提供了可(kě)能(néng)。此外，碳纤维纱、碳纤维绳、碳纤维布都可(kě)用(yòng)于消防電(diàn)缆产品的设计选用(yòng)。
碳纤维有(yǒu)超强的耐腐蚀性。金属中耐腐蚀性最强的是黄金和铂，在一份硝酸（浓度70％）和三份硫酸（浓度39％）配成的称"王水"的溶液中黄金、铂会被腐蚀的千疮百孔，而"王水"中的碳纤维却安然无恙。為(wèi)各种化學(xué)环境下轻型耐化學(xué)腐蚀電(diàn)缆的设计提供了新(xīn)的思路。
