[00070910]倍容量复合材料芯铝绞线及其金具

本项目通过三年的理论计算、设计与制备工艺的系统研究，成功制备出了倍容量复合材料芯铝绞线及其配套使用金具，并通过了上海电缆研究所的检测，达到或超过国家标准要求。具体成果如下：　　1）通过测量和计算，设计出满足国家标准的一系列倍容量复合材料芯铝绞线，并建立设计规范，可以满足不同线路的设计要求。　　2）通过对高强玻璃纤维－碳纤维层间混杂增强耐热树脂复合材料芯材层间混杂比优化、碳纤维表面处理方式、碳/玻纤径向层间混杂共拉挤工艺研究，确定了复合材料线芯的生产技术规范。制备出适用于绞线的复合材料线芯；其主要指标达到：①密度：1.81g/cm3②拉伸强度达到2800MPa，③弯曲强度＞1500MPa，④剪切强度＞80MPa，⑤热变形温度＞150℃，⑥热膨胀系数（温度低于80℃）： 2.5×10-6/℃，⑦老化性能：湿热（60℃，RH95%）老化2500小时后强度保留率＞80%，⑧圈绕性能：圈测最小直径＜55倍（即线芯圈绕在其自身直径55位的圆筒上不破坏）。3） 设计、制备出满足倍容量、高填充率要求的精确瓦形截面软铝线，并形成生产技术规范；其电阻率＜0.0273Ω·mm2/m（20℃），比现行钢芯铝绞线铝线电导率提高3%。4） 改造普通绞线机，研制出可将瓦形截面铝线精确定位绞制的设备，并形成相应的技术规范。5） 设计并制备出满足倍容量复合材料芯铝绞线架设、检测用的配套金具。其安装绞线后握力达到106kN，大大超过设计要求的68.3kN。6） 制备出可供实际测试和使用的倍容量复合材料芯铝绞线。其中外径为19mm的230/33型号绞线主要性能指标：①外观满足技术规范要求，②高温拉力：140℃保温3小时后拉力94.6kN，超过设计要求20%以上，③绞线单位重量为691kg/km，④直流电阻0.1051Ω/km，⑤80℃以下膨胀系数13.6×10-6/℃，80℃以上膨胀系数1.42×10-6/℃，⑥微风振动试验：3.02×107以上次振动后，绞线未见断股现象，⑦过滑轮试验20次，绞线未见散股现象。　　在国外同类产品中，主要为美国CTC公司Hawk导线，本产品与之相比较，在膨胀系数、电阻率、振动试验、老化试验等检测指标相当，而线芯的拉伸强度这个主要指标，CTC公司的产品为2300MPa，本产品为2800MPa，远远高于CTC产品。　　本项目有以下创新点：　　1) 概念创新：将纤维增强复合材料的低膨胀特性用于解决制约高压电线温度不能过高的技术瓶颈，带动高压输电技术的革命性变化。　　2) 导线结构创新：创立碳纤维/玻璃纤维径向层间混杂复合材料杆共拉挤工艺，用玻璃纤维包覆碳纤维，可以在保证线芯强度的同时改善线芯的柔韧性，有利于连续卷绕生产和降低材料成本；外层瓦形铝导体可有效提高绞线的有效导电面积，显著减少了导线的风载和弧垂，更有利电网安全。　　3)技术集成创新：将复合材料制备技术、电缆绞制技术集成到一起，制备出倍容量复合材料芯铝绞线。　　4)性能创新：本项目研制的230/33复合材料芯铝绞线和金具所有性能指标均达到或超过美国CTC同类产品指标。　　倍容量复合材料芯铝绞线的使用，可显著降低输电成本，综合的经济效益和社会效益十分可观，其主要体现在：　　1)输电能力提高：绞线运行温度高，提高输电能力，同样重量的电线可以多输50%以上的电，采用了瓦形截面铝绞线，在相同导线外径情况下铝导体的面积增加了25%左右，更增加了导电能力。　　2)高强度、重量轻：较同样外径钢芯铝绞线重量轻10%－20%，可利用原有塔杆能成倍增加输电量，达到扩能换线不换塔，不用重新争地，线路施工成本低、工期短。　　3)长寿命：90℃下可以运行70年。　　4)防结冰：由于提高了导线的工作温度，可防止冬季线路结冰造成的重大事故。　　本产品由于具有良好的经济效益和社会效益，市场前景广阔。如果可以使用国产低价碳纤维，会使绞线成本降低，进一步扩展其使用领域。