碳纤维复合材料芯架空导线
第4期信息动态- 43 -
了良好的效果。
（以上申屠年稿）
碳纤维复合材料芯架空导线
架空电力线路为加大挡距，传统上广泛采用钢芯铝绞线。钢芯铝绞线充分利用铝的导电性和钢的高力学强度，其结构系铝绞线包裹1 股或多 股钢丝或钢绞线（见图1）。
铝绞线使钢芯不受大气中有害气体（如氮氧化物、二氧化硫）的侵蚀。钢芯承担力学应力，铝绞线承担输送电能的功能。由于铝绞线分布在导线外层，由集肤效应原理可知，这种导线效率较高。
有钢芯的铝绞线风吹时摆动幅度小，导线打连的故障几率较小，其垂度比无钢芯铝绞线小近50 %，有利于电路的安全运行。
为进一步加大输电流量，人们谋求开发轻质高强、低弛度、耐腐蚀和低线损的新型电缆。上世纪90 年代以来，美国和日本先后开发成功碳纤维复合材料芯架空导线，现已在工程上应用。我国已从美国进口这种导线用于输电工程。目前江苏、北京、辽宁等地已先后开始进行自主研发。
碳纤维复合材料芯的制造工艺系采用拉挤成型（见图2）。
碳纤维可选择T700S（抗拉强度4 900 MPa，抗拉模量230 GPa，断裂伸长率2.1 %，密度1.80g/cm3），基体可采用低粘度、耐热与韧性好的环氧树脂。武汉理工大学开发并已生产的环氧树脂，粘度低，玻璃化温度Tg 190 ℃，可资选用。
为绝缘及防止电化学腐蚀，在碳纤维复合材
1
2
1－铝线；2－钢芯
图 1 钢芯铝绞导线截面图
预成型模
模具
碳纤维纱架
树脂槽
曳引装置
切割锯
成品
图 2 碳纤维复合材料芯制作原理图
料芯外表面需缠绕玻璃纤维或连续玄武岩纤维增强的复合材料。据分析，碳纤维复合材料芯铝绞线的强度为普通导线的2 倍，因采用碳纤维复合材料芯密度仅为钢芯的1/4，可降低架线铁塔负荷，安装工期大为缩短，安全性大为提高；尤其是不存在钢丝引起的磁损或发热，输电损失小，节能效果可观。预计碳纤维复合材料芯架空导线的开发将成为复合材料产业的一个新的增长点。
今年初，我国南方雪灾给国计民生带来重大灾难和经济损失。电视上输电铁塔扭曲变形以至倒塌伤人的镜头给人们留下抹之不去的印象。有鉴于此，一种可加大载流量并减轻铁塔荷载的新型“碳纤维复合材料芯架空导线”正在我国研发与应用中。
（陈博、张立国稿）
全球碳纤维市场数据拾零
全球碳纤维需求量见表1，全球碳纤维生产能力见表2。
表 1 全球碳纤维需求量
t/a
年 份航空航天工业体育运动总计2007 5 83018 2856 75030 8652008 7 25021 2157 02535 4902009
9 12024 2557 48540 860201010 70027 2707 97045 9402012
12 230
34 250
8 680
55 160