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机械工程材料论文

碳纤维复合芯在输电导线中的应用

摘要:本文分析了碳纤维的研究现状,从碳纤维的强度,弛度,导电率出发,全方面阐述了碳纤维的特点及优点,通过对国内外对碳纤维的具体应用实例,了解到了碳纤维的应用前景和优点。

关键词:碳纤维; 性能; 导线; 应用

Abstract:This paper analyzes the carbon fiber research status, from the carbon fiber strength, sag, conductivity of departure, all aspects of the carbon-fiber characteristics and advantages of home and abroad through the carbon fiber concrete examples, understand the application of carbon fiber prospects and benefits.

Keywords:Carbon fiber; performance; conductor; Application

0引言

架空输电导线作为输送电力的载体,在输电线路中占有极为重要的地位。长期以来,架空导线主要使用钢芯铝绞线。为安全可靠地多输送电力,各国的科技工作者不断努力寻求理想的架空输电线路用导线,以取代传统的各种导线,如:为提高防腐性能而开发的铝包钢芯铝绞线,为提高强度而开发的钢芯铝合金绞线、全铝合金绞线、铝包钢芯铝合金绞线等,为提高导线耐热性能和输送容量而开发的各种耐热铝合金导线,为降低导线弛度而开发的用殷钢芯代替普通钢芯的低弛度导线等。

20世纪90年代,人们尝试用有机复合材料代替金属材料来制作导线的芯材,并已开发出几种复合材料合成芯导线。其中,碳纤维复合芯导线具有强度大、载流量大、耐热性好、线膨胀系数小、重量轻、耐腐蚀性能好等特点,是一种全新概念的架空输电线路用导线,它的诞生是架空输电导线的一场革命。

1碳纤维复合材料简介

高分子有机复合材料是20世纪70年代后期开发出来的新型材料,是由碳、氢、氧、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物。高分子化合物一般具有长链结构,每个分子都像一条长长的线,许多分子纠集在一起形成了一个扯不开的线团,这就是高分子化合物具有较高强度,可作为结构材料使用的根本原因。此外,人们还可以通过各种手段,用物理的或化学的方法,或者使高分子与其他物质相互作用后产生物理或化学变化,从而使高分子化合物成为能完成特殊功能的高分子材料。作为增强型材料的碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随种类不同而异,一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小,因此有很高的比强度。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合,制成结构材料。在强度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域,在高温、化学稳定性高的场合,碳纤维复合材料都颇具优势。

2复合芯的应用领域

新型复合材料合成芯导线是一种全新概念的架空输电线路用导线,与同等直径的常规导线相比,具有许多优越性,在以下有特别要求的应用场合具有应用和推广的价值:

(1)具有与传统钢芯铝绞线相当的重量和刚度,合成芯材重量轻,在选用与原ACSR相同重量的导线时,相当于导线上有更多的铝材。

(2)合成芯导线可运行在远高于ACSR导线的运行温度下,具有更高的载流容量,以及复

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