复合绝缘子应用于碳纤维复合芯导线增容工程的试验研究
- 格式:pdf
- 大小:479.02 KB
- 文档页数:7
复合绝缘子芯棒材料复合绝缘子芯棒材料是一种用于电力输配电系统中的重要组件,具有优异的绝缘性能和机械强度。
本文将从复合绝缘子芯棒材料的定义、特点、应用以及制造工艺等方面进行介绍。
一、复合绝缘子芯棒材料的定义复合绝缘子芯棒材料是一种由多种材料组成的复合材料,一般由玻璃纤维增强塑料和硅橡胶组成。
其主要作用是用于在绝缘子中支撑导线或电极,同时具备绝缘和机械强度的特点。
1. 优异的绝缘性能:复合绝缘子芯棒材料具有良好的绝缘性能,能够有效地阻止电流的泄漏。
2. 高机械强度:由于采用了玻璃纤维增强塑料和硅橡胶等高强度材料,复合绝缘子芯棒材料具有较高的机械强度,能够承受一定的外力和振动。
3. 耐腐蚀性强:复合绝缘子芯棒材料具有良好的耐腐蚀性能,能够抵御酸碱等腐蚀介质的侵蚀。
4. 抗老化性能好:复合绝缘子芯棒材料能够在长期使用中保持稳定的性能,不易受到氧化或紫外线的影响。
三、复合绝缘子芯棒材料的应用1. 电力输配电系统:复合绝缘子芯棒材料广泛应用于电力输配电系统中,用于支撑和绝缘导线或电极,确保电力系统的正常运行。
2. 铁路电气化:复合绝缘子芯棒材料在铁路电气化系统中也有重要的应用,用于支撑和绝缘电力传输线路。
3. 风力发电:在风力发电系统中,复合绝缘子芯棒材料能够承受高强度的风力和振动,保证风力发电设备的安全运行。
四、复合绝缘子芯棒材料的制造工艺复合绝缘子芯棒材料的制造一般包括以下步骤:1. 材料准备:准备玻璃纤维增强塑料和硅橡胶等原材料,并按照一定比例进行混合。
2. 成型:将混合好的材料放入模具中,经过加热和压力处理,使其成型为芯棒的形状。
3. 固化:将成型好的芯棒放入固化室中,经过一定的时间和温度固化,使其具备一定的强度和稳定性。
4. 检验:对制造好的复合绝缘子芯棒材料进行外观检查、尺寸测量和性能测试,确保其符合相应的标准要求。
5. 包装:将合格的复合绝缘子芯棒材料进行包装,并进行标识和质量证明。
复合绝缘子芯棒材料作为电力输配电系统中的重要组件,具有优异的绝缘性能和机械强度,广泛应用于电力输配电系统、铁路电气化和风力发电等领域。
探究架空输电线路中增容导线的应用作者:欧源正来源:《华中电力》2014年第03期【摘要】随着我国国民经济的持续快速增长,用电负荷日益增加,如何提高现有架空输电线路的输送容量,具有现实的经济意义。
本文通过研究架空输电线路的特性,提出了输电线路动态增容的概念,这一研究对于分析高温下导线运行性能,进而增加导线的输送容量具有一定的参考价值。
【关键词】架空;线路0 概述架空输电线路增容导线是在架空输电线路上使用的特种导线。
它具有良好的耐热特性,较高的运行工作温度等优点,能输送更多的电能。
采用增容导线是提高线路输电能力的措施之一,具有良好的推广应用价值和前景。
文章对增容导线的种类、结构、特性和应用情况等作了详细介绍和对比研究,并对其今后的发展作了评估。
1 输送容量的定义2增容导线的类别增容导线是架空输电线路上使用的特种导线,也可称为“耐热导线”。
概括起来目前国内使用的增容导线主要有以下三种:间隙型导线、殷钢芯耐热导线、碳纤维合成芯导线。
2.1间隙型钢芯耐热铝合金绞线间隙型耐热钢芯铝合金导线也被简称为间隙型增容导线。
中心承力部分是特强镀锌钢,主要载流体为耐热或超耐热铝合金,同时使用耐热润滑油填充在钢芯与铝合金所夹间隙中。
为了确保钢芯与铝合金内层间隙,会把内层铝合金导体做成梯形。
填充耐热润滑油是为了使铝合金与钢芯在间隙中能够各自独立移动,减少摩擦。
间隙型增容导线结构如图1所示。
2.2殷钢芯耐热铝合金导线耐热铝合金单线以及镀锌殷钢丝绞制就成为殷钢芯耐热铝合金导线。
此类导线与普通钢芯铝绞线具有相同的结构,210 ℃是其可以达到的长期使用温度,240 ℃是其可以达到的短期使用温度。
此类导线的外径和单重基本与普通导线相同,但是其载流量可以提高到一倍以上。
导线的温度会随着载流量的增大而增大。
因由耐热铝线与殷钢丝的线膨胀差异较大,所以当达到某一温度点时,铝线会松弛,此时导线所受的应力会全部转移到钢芯上,此时温度被定义为迁移点温度。
合成绝缘子和复合绝缘子-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容:绝缘子是电力系统中必不可少的重要部件之一。
它主要用于支持和固定输电线路上的导线,以及隔离导线和支撑结构之间的电气绝缘。
绝缘子的作用是将输电线路上的高电压与支撑结构之间的接触面积减小至最小,从而降低电场强度,保证电力系统的正常运行和人身安全。
近年来,随着电力系统的不断发展和升级,合成绝缘子和复合绝缘子逐渐成为绝缘子领域的重要研究方向。
合成绝缘子是由高强度的绝缘材料和金属部件组成,而复合绝缘子则利用不同绝缘材料的优势相互补充,通过粘接或共挤而成。
本文旨在对合成绝缘子和复合绝缘子的定义、原理、制造方法以及应用领域进行全面的介绍和论述。
首先,将对合成绝缘子的定义和原理进行详细解析,包括其结构特点、工作原理等方面。
然后,重点介绍合成绝缘子的制造方法,涵盖了材料选择、工艺流程等关键环节。
接下来,将深入探讨合成绝缘子在电力系统中的应用领域,包括输电线路、变电站等方面。
其次,本文还将对复合绝缘子进行全面的阐述。
首先,将对复合绝缘子的定义和原理进行详细介绍,包括其由不同绝缘材料组成的结构特点和工作原理。
然后,重点介绍复合绝缘子的制造方法,包括粘接和共挤等工艺技术。
最后,将对复合绝缘子的优势和应用进行细致的分析和论述,探讨其在电力系统中的潜力和前景。
最后,将在结论部分对合成绝缘子和复合绝缘子的特点和应用进行总结,同时对未来绝缘子研究的展望进行讨论和展示。
本文的内容将丰富我们对于绝缘子的认识,提供了有益的参考和借鉴,对于电力系统的发展和应用具有重要的指导意义。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以描述文章的整体结构和各个部分的主要内容,如下所示:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,我们将首先概述合成绝缘子和复合绝缘子的研究背景和意义,介绍绝缘子的基本概念和定义,并说明本文的目的和意义。
接下来的正文部分,将详细介绍合成绝缘子和复合绝缘子的定义、原理、制造方法以及应用领域。
复合材料在电力行业领域的应用摘要:在所有的材料里面,纤维增强复合材料本身具备了质地轻以及强度高等性能优势,因此在当前的电力行业里面得到了广泛的应用开展。
本论文针对这些复合材料在电力行业领域的应用展开论述,先对环氧树脂(EP)/玻璃纤维(GF)、碳纤维(CF)增强复合材料进行简单论述开展,之后针对这些材料各自的特性以及在电力行业的应用展开全面的论述和研究,从而对当前复合材料在电力行业的各个应用及发展进行全方位的论述及谈论,并未复合材料未来在其他行业的应用提供参考价值。
关键词:复合材料;电力行业;应用发展引言由于现代工业发展的不断深入,对于供电的可靠性以及整体质量的需求也不断提升,因此这对当前电力行业的发展提出了更加严峻的考验和要求。
另外,由于电力工程建设目前遭遇到了严峻的土地资源以及有色金属稀缺等问题的考验,并且在电力传输扩容以及环保问题方面也受到严重的制约和影响,因此,从电力行业发展来看,必须要推行更加安全可靠而且高效经济、环保性能高的发展,而复合材料正是符合这种发展需求的重要材料。
当前,电力行业应用的复合材料主要有环氧树脂、玻璃纤维以及碳纤维等各种复合材料,这些复合材料在电力行业的应用包含了输电线路里面的复合杆塔,还有输电设备以及变电设备等所包含的绝缘部件等,从而全面推动了电力行业的发展。
本论文针对环氧树脂、玻璃纤维以及碳纤维等不同的增强复合材料在电力行业里面的应用进行全面论述和研究,并且对其未来的应用前景进行简单论述和分析开展。
1环氧树脂/玻璃纤维复合材料在电力行业的应用1.1 环氧树脂/玻璃纤维复合材料概述环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。
环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。
由于分子结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。
·工程应用·耐热导线在增容改造工程中应用的研究肖元博(中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司,长春 130021)摘 要:针对发达地区难以开辟新的线路走廊问题,为能满足老旧线路杆塔的使用条件,需采用各种耐热导线对老旧线路进行改造,从电气特性、机械特性以及经济性等方面对比研究了钢芯铝绞线、碳纤维复合芯导线,殷钢耐热铝合金导线和间隙型导线等5种导线的优缺点,提出各种导线在增容改造工程中的使用方案,增容改造线路一般可以考虑殷钢导线和间隙型导线。
关键词:耐热导线;增容改造;载流量;弧垂特性中图分类号:TM726 文献标志码:A 文章编号:1009 5306(2021)01 0033 04犚犲狊犲犪狉犮犺狅狀犎犲犪狋 狉犲狊犻狊狋犻狀犵犠犻狉犲犻狀犆犪狆犪犮犻狋狔犐狀犮狉犲犪狊犲犪狀犱犕狅犱犻犳犻犮犪狋犻狅狀犘狉狅犼犲犮狋XIAOYuanbo(NortheastElectricPowerDesignInstituteCo.,Ltd.ofChinaPowerEngineeringConsultingGroup,Changchun130021,China)犃犫狊狋狉犪犮狋:Fordevelopedareas,itisdifficulttodevelopnewlinecorridors.Inordertomeettheserviceconditionsofoldlinepolesandtowers,avarietyofheat resistingwiresareneededtotransformtheoldlines.Theadvantagesanddisadvantagesoffivekindsofwires,suchassteelcorealuminumstrandedwire,carbonfibercompositecorewire,invarheat resistingaluminumalloywireandclearancetypewire,arecomparedandstudiedfromtheaspectsofelectricalcharacteristics,mechanicalcharacteristicsandecono my.Theapplicationschemesofvariouswiresincapacityexpansionandreconstructionprojectsareputforward.Generally,invarwireandclearancetypewirecanbeconsidered.犓犲狔狑狅狉犱狊:heat resistingwire;capacityincreaseandmodification;currentcarryingcapacity;sagcharacteristics收稿日期:2020 09 05作者简介:肖元博(1987),男,工程师,从事高压输电线路设计工作。
聚合物基复合材料的电绝缘性能与研究在现代材料科学领域,聚合物基复合材料因其出色的性能而备受关注。
其中,电绝缘性能是其在众多应用场景中发挥关键作用的重要特性之一。
电绝缘性能的优劣直接关系到电气设备的安全运行、电子器件的可靠性以及能源存储与转换系统的效率。
因此,深入研究聚合物基复合材料的电绝缘性能具有极其重要的意义。
聚合物基复合材料通常由聚合物基体和增强填料组成。
常见的聚合物基体包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等,而增强填料则有玻璃纤维、碳纤维、纳米粒子等。
这些材料的组合使得聚合物基复合材料在电绝缘性能方面展现出独特的优势。
聚合物材料本身就具有一定的电绝缘性能,这是由于其分子结构中的化学键性质所决定的。
聚合物分子中的共价键使得电子难以在分子间自由移动,从而形成了对电流的阻碍作用。
然而,不同种类的聚合物其电绝缘性能也存在差异。
一般来说,分子结构规整、结晶度高的聚合物具有更好的电绝缘性能。
增强填料的引入可以进一步改善聚合物基复合材料的电绝缘性能。
以玻璃纤维为例,其具有较高的电阻率和良好的机械强度。
当玻璃纤维均匀分散在聚合物基体中时,能够形成复杂的网络结构,有效阻止电流的传导。
同时,玻璃纤维的存在还可以提高复合材料的耐热性和耐湿性,从而在复杂的环境条件下保持良好的电绝缘性能。
纳米粒子作为一种新型的增强填料,在提升聚合物基复合材料电绝缘性能方面也展现出了巨大的潜力。
纳米粒子具有极高的比表面积和表面活性,能够与聚合物基体形成良好的界面结合。
例如,纳米二氧化硅粒子可以在聚合物基体中形成纳米级的阻隔层,阻碍电子的迁移,从而显著提高电绝缘性能。
此外,通过对纳米粒子进行表面改性,可以进一步增强其与聚合物基体的相容性和界面结合力,进一步优化复合材料的电绝缘性能。
除了材料组成,制备工艺也对聚合物基复合材料的电绝缘性能产生重要影响。
在复合材料的制备过程中,如混合、成型和固化等环节,工艺参数的控制至关重要。
新型碳纤维复合芯导线在输电线路中的应用分析发布时间:2022-11-29T05:42:39.272Z 来源:《科技新时代》2022年第15期8月作者:李雄[导读] 新型碳纤维复合芯导线具有良好的力学性能和电气特性,李雄中国电建集团青海省电力设计院有限公司青海省西宁市 810008摘要:新型碳纤维复合芯导线具有良好的力学性能和电气特性,与等径钢芯铝绞线相比,其主要有芯线强度高?导电率高?载流量大?质量轻?耐腐蚀?弧垂小等优点;与普通碳纤维导线相比,新型碳纤维复合芯导线采用铝包覆技术,在配套金具?导线压接和施工工艺等方面都有较大改进?本文主要就新型碳纤维复合芯导线在输电线路中的应用展开分析,同时使换线工程导线施工的安全?质量得到可靠保证?关键词:新型碳纤维复合芯导线;铝包覆技术;新建线路;经济性 1国内外碳纤维复合芯导线的发展现状1.1国外发展现状目前,国际上美国和日本的碳纤维复合芯技术比较成熟?20世纪90年代,日本研发出新型的碳纤维芯导线,并成功在线路上试用?2003年,美国CTC公司研发出碳纤维复合芯导线,2004年首次投入商业运营?目前,日本和美国对碳纤维复合芯导线的研究比较成熟,拥有顶尖的技术?但由于美国和日本实行技术垄断,导致向第三国家输出的电缆导线产品的价格十分昂贵?1.2国内发展现状远东控股集团有限公司在2005年与美国CTC公司签署了关于碳纤维复合芯导线研发的战略合作协议,首次将碳纤维复合芯技术引进国内,为国内电线电缆行业的发展做出了巨大的贡献?2009年,河北硅谷与华北电力科学研究院共同研究出碳纤维复合芯导线,并首次在国内500kV电压等级电路中挂网试运行;辽宁电力公司于哈尔滨玻璃钢研究院共同合作研发的碳纤维复合芯成功应用在66kV文桃线上? 随着电缆行业的不断发展,越来越多的企业对碳纤维复合芯导线进行研究,并对技术不断地改进,取得了较为理想的成果?因此,碳纤维复合芯导线应用在输电线路的改造工程?输电线路的新建工程等?2新型碳纤维复合芯导线的优点新型碳纤维复合芯导线采用铝包覆技术,即通过在碳纤维复合芯外包覆管壁不小于2.5mm的无缝铝管,将碳纤维的轴向压力转化为预张力,从而大大提高了芯棒的耐弯曲轴向抗压能力?新型碳纤维导线主要有以下优点:①采用铝包覆技术降低了线损;②采用新型液压式金具降低了附件费用;③采用新型压接技术降低了施工难度和费用;④优良的防腐性能延长了导线使用寿命,降低了维护费用?由于新型碳纤维复合芯导线具有上述优点,且经过改进,既保留了普通碳纤维导线的诸多优点,也克服了普通碳纤维导线的不足,施工?压接等工艺也非常接近于普通钢芯铝绞线,并且通过了金具压接?拉力?过滑车等相关试验,具有广阔的应用前景? 3碳纤维复合芯导线寿命评估及影响因素分析3.1输电线微风振动与疲劳寿命导线长期受到风?雨?冰?雷等自然条件的影响,输电线路运行中会出现各种有与导线故障有关而引起的事故?尤其是由微风振动引发的输电线路事故?微风振动会导致导线内部股线之间?导线与线夹之间的交变应力和滑移,进而产生磨损引发疲劳裂纹的发生,导致导线受损,疲劳破坏甚至散股?断股,这将直接降低架空导线的使用寿命?3.2导线微风振动微风振动的主要破坏形式是导线的疲劳断股和磨损,微风振动使输电线产生疲劳断股长从内层开始?输电线微风振动的形成原理为卡门涡街现象,即流体在流经圆柱体时,在其后方形成最稳定的卡门涡街,如图所示?在导线周围形成与风速流垂直的压力差,进而受到垂直于风速的周期激励力,当激励频率接近导线固有频率时,就会引起导线的周期性振动? 4220kV新建线路工程的技术经济分析220kV潍苓线工程概况:电压等级220kV,双回线路,经济输送容量550MW,线路长度20.6km;全线地形100%为平地,线路所在区域海拔高度为1000m以下,气象条件取典型区域气象条件中“最大风速27m/s(基础高度10m),覆冰厚度10mm”的组合条件?铁塔采用国家电网公司杆塔通用设计2E模块?220kV潍苓线基本导线型式为2×JL/G1A-400/35普通钢芯铝绞线?按照等载流量的原则,选择210~300mm2铝截面的3种新型碳纤维复合芯导线(2×JLRX1/F2A-210/40?2×JLRX1/F2A-240/40?2×JLRX1/F2A-300/40)进行初期投资及年费用比较;按照等铝截面的原则,选择400mm2铝截面的1种新型碳纤维复合芯导线(2×JLRX1/F2A-400/50)进行初期投资及年费用比较;按照等外径的原则,选择450mm2铝截面的1种新型碳纤维复合芯导线(2×JL?RX1/F2A-450/50)进行初期投资及年费用比较?表1所示为不同导线方案经济性比较结果? 表1采用新型碳纤维复合芯导线与钢芯铝绞线的 220 kV新建线由表2可知:新型碳纤维复合芯导线JLRX1/F2A-400/50和JLRX1/F2A-450/50方案的初期投资虽然比普通钢芯铝绞线JL/G1A-400/35方案的初期投资高4.6%和10.2%,但年费用分别比普通钢芯铝绞线方案低0.3%和1.2%?对于220kV新建双回线路,推荐采用JLRX1/F2A-400/50? JLRX1/F2A-450/50导线?5110kV新建线路工程的技术经济分析110kV淄北线工程概况:电压等级110kV,双回线路,经济输送容量100MW,线路长度11.2km;全线地形100%为平地,线路所在区域海拔高度为1000m以下,气象条件取典型区域气象条件中“最大风速27m/s(基础高度10m),覆冰厚度10mm”的组合条件?铁塔采用国家电网公司杆塔通用设计1E模块?110kV淄北线基本导线型式为1×JL/G1A-300/40普通钢芯铝绞线?按照等载流量的原则,选择185~300mm2铝截面的3种新型碳纤维复合芯导线(1×JLRX1/F2A-185/35?1×JLRX1/F2A-210/40?1×JLRX1/F2A-240/40)进行初期投资及年费用比较;按照等铝截面的原则,选择300mm2铝截面的1种新型碳纤维复合芯导线(1×JLRX1/F2A-300/40)进行初期投资及年费用比较;按照等外径的原则,选择360mm2铝截面的1种新型碳纤维复合芯导线(1×JL?RX1/F2A-360/40)进行初期投资及年费用比较?表2所示为不同导线方案经济性比较结果?表2采用新型碳纤维复合芯导线与钢芯铝绞线的 110 kV新建线由表3可知:新型碳纤维复合芯导线JLRX1/F2A-300/40和JLRX1/F2A-360/40方案的初期投资虽然比普通钢芯铝绞线JL/G1A-300/40方案的初期投资高3.9%和6.8%,但年费用分别比普通钢芯铝绞线方案低1.3%和3.4%?对于110kV新建双回线路,推荐采用JLRX1/F2A-300/40? JLRX1/F2A-360/40导线?6结语综上所述,新型碳纤维复合芯导线在旧线路改造工程的应用中可实现“全截面”覆盖,具有明显的经济效益和社会效益?对于220kV新建双回线路,推荐采用JLRX1/F2A-400/50?JLRX1/F2A-450/50导线;对于110kV新建双回线路,推荐采用JLRX1/F2A-300/40?JLRX1/F2A-360/40导线?参考文献[1]袁贝尔,应展烽,齐保军,等.高压碳纤维复合芯导线输电线路热过载运行的风险评估方法[J].电力系统自动化,2018,42(1):111-117.[2]张方正.铝包覆碳纤维复合芯导线研究现状与应用[J].山东电力技术,2017,44(11):58-64.[3]袁贝尔,应展烽,齐保军,等.高压碳纤维复合芯导线输电线路热过载运行的风险评估方法[J].电力系统自动化,2018,42(1):111-117.。
复合绝缘子剖检试验报告复合绝缘子剖检试验报告一、引言复合绝缘子是电力系统中常用的一种绝缘设备,其主要作用是支撑和固定输电线路,同时起到绝缘和防污闪的作用。
为了确保复合绝缘子的质量和可靠性,剖检试验是必不可少的环节。
本报告旨在对复合绝缘子的剖检试验进行全面详细的分析和总结。
二、试验目的本次剖检试验旨在评估复合绝缘子在运行过程中可能存在的隐患和问题,并提供相应的解决方案,以确保其正常运行和使用。
三、试验内容1. 外观检查:对复合绝缘子外观进行仔细观察,检查是否存在裂纹、破损或污染等问题。
2. 剖面分析:通过对复合绝缘子剖面进行分析,评估其内部结构是否完好,并确定是否存在气泡、异物或其他不良因素。
3. 介质损耗测试:采用介质损耗测试仪对复合绝缘子进行测试,以评估其介质性能是否符合要求。
4. 引雷击穿试验:通过模拟雷击条件,对复合绝缘子进行引雷击穿试验,以评估其耐雷击能力。
5. 拉伸强度测试:使用拉伸强度测试仪对复合绝缘子进行拉伸强度测试,以评估其机械性能是否符合要求。
四、试验步骤1. 外观检查:1.1 仔细观察复合绝缘子的外观,检查是否存在裂纹、破损或污染等问题。
1.2 记录并拍摄外观检查结果。
2. 剖面分析:2.1 将复合绝缘子剖开,并仔细观察其内部结构。
2.2 检查剖面是否存在气泡、异物或其他不良因素。
2.3 记录并拍摄剖面分析结果。
3. 介质损耗测试:3.1 使用介质损耗测试仪对复合绝缘子进行测试。
3.2 根据测试结果评估其介质性能是否符合要求。
4. 引雷击穿试验:4.1 设置适当的引雷装置,并模拟雷击条件。
4.2 对复合绝缘子进行引雷击穿试验。
4.3 观察并记录试验过程中的情况。
5. 拉伸强度测试:5.1 使用拉伸强度测试仪对复合绝缘子进行拉伸强度测试。
5.2 根据测试结果评估其机械性能是否符合要求。
五、试验结果与分析1. 外观检查结果:经外观检查,未发现复合绝缘子存在裂纹、破损或污染等问题,外观良好。
复合材料在输电线路的应用与建议蒋声婴;梁浩【摘要】介绍了复合材料的定义、树脂基复合材料的应用及其成型工艺.根据复合材料优异的材料特性以及输电线路工程的特点,对复合材料在电缆线路及架空线路等输电线路工程中的应用,分别与木质电杆、钢筋混凝土电杆和钢管电杆等传统产品进行了分析与比较,并对制约复合材料在输电线路中的应用原因进行了探讨,提出了相关的对策及建议.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2012(033)004【总页数】4页(P371-374)【关键词】复合材料;输电线路;电缆;架空线;分析与建议【作者】蒋声婴;梁浩【作者单位】上海市电力公司电力经济技术研究院,上海200002;上海电力设计院有限公司,上海 200025【正文语种】中文【中图分类】TQ342;TM7261 复合材料1)复合材料的定义复合材料(Composite materials)是指由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料,通过复合工艺组合而成的新材料,它既能保留原有组分材料的主要特色,又通过材料设计使各组分的性能互补并彼此关联,从而获得新的优越性能,与一般材料的简单混合有本质的区别。
按照基体的不同,主要分为金属基复合材料、树脂基复合材料及陶瓷基复合材料。
复合材料经过多年的发展,已经成为与金属材料、无机非金属材料、高分子材料并列的四大材料体系之一。
2)树脂基复合材料的应用树脂基复合材料也称为纤维增强塑料,是目前技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料。
这类材料是用纤维及其织物增强热固性(或热塑性)树脂基体,经复合而成。
以玻璃纤维作为增强相的树脂基复合材料,俗称玻璃钢,目前已经形成产业。
树脂基复合材料于1932年在美国问世,二次世界大战以后,这种材料迅速扩张到民用,各种新工艺、新技术、新产品不断涌现,质量不断提高,应用领域不断扩大,并逐步实现了机械化、自动化、规模化生产。
1971年前,我国的热固性树脂基复合材料主要用于军工产品,20世纪70年代后期转向民用。
复合材料制绝缘配件在变电站中的应用及优势引言:变电站是电力输送与配电过程中起关键作用的设施,其安全性、可靠性和效率直接影响到电力系统的稳定运行。
而复合材料制绝缘配件的应用在变电站中正逐渐得到广泛应用。
本文将探讨复合材料制绝缘配件在变电站中的应用及其带来的优势。
1. 复合材料制绝缘配件的定义与分类复合材料制绝缘配件是指采用多种材料组合而成的绝缘配件,如碳纤维增强聚合物(CFRP)、玻璃纤维增强聚合物(GFRP)等。
根据具体用途和形状,复合材料制绝缘配件主要分为绝缘悬挂件、导线绝缘子、变压器绝缘子和套管等。
2. 复合材料制绝缘配件在变电站中的应用(1)绝缘悬挂件:复合材料制绝缘悬挂件广泛应用于变电站的电力传输线路中。
其具有高强度、耐腐蚀性和抗紫外线性能,在恶劣环境条件下仍能保持良好的绝缘性能,有效提高了输电线路的可靠性和安全性。
(2)导线绝缘子:复合材料制导线绝缘子可替代传统的瓷质绝缘子,具有重量轻、绝缘性能好、耐疲劳性强等特点。
其在变电站的导线系统中起到支持导线、隔离金属构件和保护导线的作用,可有效减少输电线路的振动和负荷。
3. 复合材料制绝缘配件的优势(1)重量轻:相比传统的金属或瓷质绝缘配件,复合材料制绝缘配件具有更轻的重量,这意味着在变电站的安装过程中需耗费更少的人力和物力资源。
(2)耐腐蚀性强:复合材料制绝缘配件具有优异的耐腐蚀性能,可以在恶劣的气候条件下长期使用,不易受到腐蚀和损坏,能够有效延长绝缘配件的使用寿命。
(3)良好的绝缘性能:复合材料制绝缘配件具有优异的绝缘性能,能够在变电站的高电压环境下有效隔离电力设备,保证电力系统的安全运行。
(4)抗紫外线性能好:复合材料制绝缘配件经过特殊的处理工艺,具有良好的抗紫外线性能,可以在户外长时间使用而不受到紫外线的影响。
(5)耐疲劳性强:由于复合材料制绝缘配件具有较好的力学性能,对于变电站的各种负荷和振动等环境因素具有良好的适应能力,能够有效延长配件的使用寿命。
设备管理技术标准能力提升练习(输电类)答案一、单选题第 1 题, 本小题 1 分输电线路杆塔及电力金具用热浸镀锌螺栓与螺母和脚钉的型式尺寸、技术要求、试验方法的运用及适用性、试验方法、验收检查和组配包装和标识等方面应执行哪项标准?A. 《输电线路杆塔不锈钢复合材料耐腐蚀接地装置》(DL/T 248-2012)B. 《输电线路杆塔及电力金具用热浸镀锌螺栓与螺母》(DL/T 284-2012)C. 《锌覆盖层钢铁结构防腐蚀的指南与建议》(GB/T 19355-2016)D. 《输电线路铁塔防腐蚀保护涂装》(DL/T 1453-2015)标准答案:B本题得分:0 分第 2 题, 本小题 1 分导(地)线技术标准执行指导意见的范围适用于(____)镀锌钢绞线、圆线同心、复合材料芯架空导线和光纤复合架空地线。
A. 35kV-1000kVB. 35kV-800kVC. 110kV-1000kVD. 110kV-550kV标准答案:A本题得分:0 分第 3 题, 本小题 1 分光纤复合架空地线(OPGW)的设计、(____)、验收和运行维护应执行《光纤复合架空地线(OPGW)标准类型技术规范》(Q/GDW 761-2012)。
A. 勘测B. 施工C. 试验D. 检修标准答案:B本题得分:0 分第 4 题, 本小题 1 分架空输电线路碳纤维导线施工工艺及(____)应执行《碳纤维复合芯铝绞线施工工艺及验收导则》(DL∕T 5284-2012)。
A. 验收B. 运行C. 试验D. 设计标准答案:A本题得分:0 分第 5 题, 本小题 1 分对1000kV交流架空输电线路悬垂线夹的握力与导线计算拉断力的比值,建议执行(____)中4.2.8条的规定。
A.《电力金具通用技术条件》(GB/T 2314-2008)B. 《1000kV交流架空输电线路金具技术规范》(Q/GDW 290-2009)C. 《1000kV交流架空输电线路金具技术规范》(GB/T 24834-2009)D. 《1000kV架空输电线路施工及验收规范》(Q/GDW 1153-2012)标准答案:C本题得分:0 分第 6 题, 本小题 1 分绝缘子技术标准执行指导意见针对绝缘子相关国标、行标、企标进行梳理,从(____)环节开始纳入梳理范围。
碳纤维复合芯导线安全系数的取值与隔热措施摘要:为了确保碳纤维复合芯导线在线路增容改造后的安全可靠运行,本文通过计算比较了多种碳纤维复合芯导线在分别接近LGJ-240/30型钢芯铝绞线最大设计张力和最高气温弧垂情况下的安全系数和弧垂,根据档距中央导线和地线安全距离的规程要求,碳纤维复合芯导线的设计弧垂应与原导线弧垂基本一致,相对应的安全系数在3.0以上;为了确保复合绝缘子芯棒的机械性能,在导线和复合绝缘子之间应加装1片防污瓷绝缘子。
关键词:碳纤维复合芯导线;安全系数;最大设计张力;弧垂;瓷绝缘子;隔热0背景碳纤维复合芯导线已在全国各地35~500kV输电线路改造中试应用;碳纤维复合芯导线的弧垂因重量轻而小于原有导线设计弧垂,完全适合于原有线路增容改造[1-6]。
在线路增容改造过程中,为了不超出原杆塔设计条件,应合理确定碳纤维复合芯导线的安全系数,但将导致碳纤维复合芯导线在大档距情况下的弧垂可能大于原有导线设计弧垂,或在小档距情况下的弧垂可能小于原有导线设计弧垂,这样需要重新校验沿线每处交叉跨越点的电气安全距离,并校核档距中央导线和地线安全距离是否满足“0.012L+1m”的规程要求。
迄今,国内已经应用碳纤维复合芯导线的线路中,绝缘子大多采用免清扫的防污闪复合绝缘子或瓷复合绝缘子,并且应用时间较短,线路输送的负荷未达到最大设计负荷,高温对复合绝缘子或瓷复合绝缘子潜在的风险尚未暴露出来。
进一步排查可能存在的安全隐患,加大工程设计深度,确保电网的安全运行,具有重要的现实意义。
1 碳纤维复合芯导线与普通钢芯铝绞线的技术比较已运行20多年的110~220kV线路中,GB1179-83标准的LGJ-240/30、LGJ-300/40、LGJ-400/35型钢芯铝绞线或铝包钢芯铝绞线占大多数,下面就以240/30型钢芯铝绞线(GB1179-83)和对应的三家碳纤维复合芯导线作技术比较,钢芯铝绞线和碳纤维复合芯导线的主要技术参数(2015年以前的数据)[7]如表1。
碳纤维复合芯导线在线路增容工程中的应用摘要本文通过一条220kV线路增容改造的实际案例,阐述了碳纤维复合芯导线的基本特性、配套金具选用、施工中的注意事项、运行中的难点讨论等,希望能让大家对这种新型导线实际应用的各个方面有一定的客观了解。
关键词碳纤维复合芯;导线;线路增容1 引入碳纤维复合芯导线解决线路增容问题1.1问题提出220kV汾湖-嘉善同塔双回线路作为嘉兴地区220kV电网网架的主要线路,连接着500kV汾湖变和220kV嘉善变,导线采用LGJ-400/35,建成投运于1997年。
随着嘉善地区供电需求的增长,尤其在迎峰渡夏和冬季用电高峰期,这两条线路的输送容量已不能满足需求。
为保证安全可靠供电,经测算,220kV汾湖-嘉善单回输电线路的输送容量需达到475MV A左右,即相当于2*LGJ-400/35导线93.87%的输送容量(环境温度35℃,最高允许温度70℃)。
因此,220kV汾湖-嘉善同塔双回线路需要进行增容改造。
1.2客观环境1)嘉善地区属于经济发达地区,地方较小,线路走廊资源极其有限,新开线路走廊将占用新的土地资源,而且原路径走廊资源也得不到很好利用;2)采用原线路路径进行大规模改造,即原塔拆除、新立杆塔并架设2×LGJ-400/35导线,则原线路停电时间较长,会大大增加嘉善地区电网网架的运行压力和安全风险;3)原路径大规模新立杆塔改造,原单根导线需更换为架设双分裂导线,塔基占用的土地面积会有所增加;4)嘉善地区杆塔基础施工的政策处理难度大。
1.3解决措施利用原线路杆塔,采用碳纤维复合芯导线更换原LGJ-400/35导线。
通过计算匹配,可采用型号为ACCC/TW-413的碳纤维复合芯导线进行更换。
该导线与普通钢芯铝绞线相比,具有以下优点:1)极高的载流能力:相同截面下输送容量提高了近1倍,为普通钢芯铝绞线的1.97倍,可以满足线路增容要求;2)良好的张力特性:由于碳纤维芯的温度膨胀系数为钢绞线芯的1/7,故导线的伸长随温度的变化很小,经验算,同样条件下导线弧垂小于原LGJ-400/35导线弧垂;3)热稳定性好:可以在线温150℃时长期运行;4)施工安装方法与普通钢芯铝绞线基本相同。
高电压技术 第37卷第10期2011年10月31日High Voltage Engineering,Vol.37,No.10,October 31,2011复合绝缘子应用于碳纤维复合芯导线增容工程的试验研究张 锐1,陈 刚2,袁 田1,张 勤1,杨红军3(1.国网电力科学研究院,武汉430074;2.辽宁省电力公司抚顺供电公司,抚顺113008;3.襄樊国网合成绝缘子股份有限公司,襄阳441002)摘 要:碳纤维复合芯导线具有耐高温、载流量大等优点,其短时容许温度甚至可超过200℃,若使用复合绝缘子,其高温传递到复合绝缘子高压端部时,会影响芯棒、硅橡胶材料和金属附件连接区的压接强度性能,严重时可引起掉串事故。
为此,从理论计算、试验验证、运行特性分析、模拟试验等4个方面,分析了在高温运行条件下,复合绝缘子高压端部的温度场分布情况和影响复合绝缘子运行性能的关键因素,并根据辽宁地区220kV辽元#1线在ACCC-713碳纤维合金导线下实际运行2a的复合绝缘子的电气、机械性能分析,及在实验室条件下,不同试验温度下复合绝缘子的机械性能变化结果,提出了实际应用时应注意的问题和建议。
研究表明,随着绝缘子钢脚温度的上升,绝缘子强度逐渐下降,在180°C条件下可降低至初始强度的50%。
关键词:复合绝缘子;ACCC导线;高温;运行性能;机械强度;压接强度中图分类号:TM216.4文献标志码:A文章编号:1003-6520(2011)10-2491-07基金资助项目:辽宁省电力公司科技项目(13070050811316)。
Project Supported by Science and Technology Project of Liaon-ing Electric Power Corporation(13070050811316).Test Research on Composite Insulator for Renovation to Increase Capacity byUsing Aluminium Conductor with Reinforced Core of Composite MaterialZHANG Rui 1,CHEN Gang2,YUAN Tian1,ZHANG Qin1,YANG Hong-jun3(1.State Grid Electric Power Research Institute,Wuhan 430074,China;2.Fushun Power Supply Company,Liaoning Electric Power Corporation,Fushun 113008,China;3.Xiangfan Guowang Composite Insulator Co.,Ltd.,Xiangyang 441002,China)Abstract:The operation temperature of aluminum conductor with reinforced core of composite material will exceed200°C,the high temperature will pass to the fitting end of composite insulators,and will affect the performance ofcore,rubber and crimp strength of metal accessories area,even lead to the serious accidents such as insulator frac-ture.Therefore,according to electrical and mechanical analysis of the composite insulator which has been put in op-eration for 2years with the ACCC-713aluminum conductor with reinforced core of composite material used in Liaon-ing 220kV#1line,we analyzed the temperature distribution and operation performance of composite insulator inthe high temperature operating conditions by theoretical calculations,experimental verification,operating character-istics analysis,simulation tests.Moreover,we analyzed the results of change of mechanical properties of compositeinsulators at different test temperatures.The test results show that composite insulator strength can be decreased aspin temperature rises,and the insulator strength can be reduced to the initial strength of 50%at 180°C compared atroom temperature.Key words:composite insulator;aluminium conductor with reinforced core of composite material;high temperature;operation performance;mechanical strength;crimp strength0 引言碳纤维复合芯导线(简称ACCC导线)与常规导线相比,具有重量轻、强度高、热膨胀小、耐高温、载流量大等优点,在线路增容改造中有显著的优势[1-6]。
由于ACCC导线不存在钢丝材料引起的磁损和热效应,而且输送相同电力的条件下,具有更低的运行温度,可以减少输电线损6%左右。
另外,相同直径时ACCC导线的铝材截面积为常规钢芯铝绞线(ACSR导线)的1.29倍,因此可以提高载流量29%。
在180°C运行条件下,其载流量理论上为常规ACSR的两倍。
ACCC导线的短时容许温度甚至可超过200℃,而常规钢芯铝绞线的使用温度为100°C。
在相同传输容量下,线损减少28%,能减少发电容量,节约能源成本。
因此,ACCC导线应用前景广阔[7-14]。
近10a来,棒形悬式复合绝缘子在我国输变电工程中得到了大面积推广应用,为提高输变电设备安全可靠性起到了重要作用,有效地遏制了大面积污闪事故的发生,大大减轻了绝缘子清扫及零值检1942测等运行维护管理工作。
复合绝缘子已成为我国输电线路解决外绝缘污闪问题有效的方法之一,并在新建工程、已建线路改造中发挥重要作用[15-16]。
众所周知,复合绝缘子用芯棒的固化温度一般为170~180°C,伞套注射成型温度一般为140~160°C,且芯棒和金属附件的热膨胀系数不同。
当ACCC导线温度上升到200°C时,导线和连接线夹的高温传递到复合绝缘子高压端部时,其压接区的金属附件、芯棒、硅橡胶的运行温度也会随之上升。
若温度和持续时间超过一定范围,则芯棒内的环氧树脂会发生迁移,硅橡胶材料会发生劣化,芯棒和金属附件连接区的压接强度会下降,严重时可引起掉串事故。
截止目前,复合绝缘子在高温条件下的运行经验较为缺乏,绝缘子现有设计和制造工艺是否适应高温运行条件尚缺乏系统论证。
因此,本文研究、掌握复合绝缘子在新型导线下的运行性能,对于指导复合绝缘子的设计、制造和正确选用,加强碳纤维复合芯导线的推广应用,具有重要意义。
1 国内研究概况目前,国内对于ACCC导线关注更多的是其设计、制造和应用研究。
而对于和ACCC导线相连接的复合绝缘子在高温下的使用特性关注较少。
文[17]对复合绝缘子金属附件压接区的设计结构进行了研究。
复合绝缘子进行2段高温硫化后,产品强度降低了约20%。
且由于热应力的作用,破坏状态由全部球头或球窝连接破坏变成全部抽芯,连接区压接强度降低。
文[18]对复合绝缘子芯棒的脆断性能进行了深入研究。
结果表明,随着温度的升高,复合绝缘子芯棒的脆断起始时间和断裂时间均急剧减少,即脆断性能下降,温度对复合绝缘子芯棒的脆断性能有较大影响。
文[19]对复合绝缘子用硅橡胶材料的耐高低温性能进行了深入研究。
试验结果表明,通过热空气老化试验,添加金属氧化物可以显著提高硅橡胶的耐热性;而苯基硅橡胶和共聚氟硅橡胶具有非常优异的低温性能。
文[20]对复合绝缘子在不同环境温度下的机械强度、界面和金属附件连接区等性能进行了研究,重点对压接式连接和弹簧式连接的复合绝缘子机械特性进行了比对试验。
研究认为,压接式连接结构的复合绝缘子在试验环境温度150°C时其机械性能下降15%。
本文在上述研究的基础上,对模拟ACCC导线运行条件下复合绝缘子的温升进行了深入计算、测量,并对实际在ACCC导线下运行2a的220kV复合绝缘子进行了试验研究,分析在使用ACCC-713碳纤维合金导线,提高输送容量的运行条件下,复合绝缘子的各项性能是否能够满足运行要求。
还通过模拟试验,深入研究复合绝缘子在高温下的物理稳定性和长期运行可靠性,以指导实际工程中复合绝缘子的设计、制造和选用。
2 复合绝缘子运行温度分析2.1 模拟计算建立以220kV复合绝缘子为轴对称的二维计算模型,采用ANSYS软件进行复合绝缘子温度场分布有限元分析。
复合绝缘子端部金具长约125mm,外径约29mm。
压接时芯棒伸入金具内底端,芯棒直径18mm。
绝缘子钢脚采用热镀锌层的碳素铸钢,其热导率约7.9W/(m·K),将空气看成具有固定导热系数的物质,它的热导率约为0.023W/(m·K),硅橡胶护套热导率约3.0W/(m·K),玻璃纤维加强环氧树脂芯棒的热导率约为1.46W/(m·K),绝缘子表面与空气温度的对流换热系数为2.414W/(m2·°C),周围空气的温度设置为20°C。
考虑到ACCC导线的高温通过线夹、碗头挂板传递至复合绝缘子钢脚的球头,因此假定复合绝缘子钢脚球头为热源,计算温度在绝缘子上的热传导和各部分的温度分布。