玄武巖纖維是一種應(yīng)用廣泛的人造無(wú)機(jī)纖維,其結(jié)構(gòu)與性能類似于玻璃纖維,但在機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫、耐水汽、耐腐蝕性和絕熱隔音等方面都優(yōu)于玻璃纖維,在空氣和水中不會(huì)釋放有毒物質(zhì),陰燃性能和力學(xué)性能好,降解后即成為土壤的母質(zhì),因此玄武巖纖維成為當(dāng)前應(yīng)用研究的熱點(diǎn)。
電力工業(yè),由其是電網(wǎng)建設(shè)對(duì)于材料的必能要求高,新型材料的使用不僅可增強(qiáng)物理堅(jiān)強(qiáng)度,保證供電可靠性,而且在增加輸電效率、降低輸電損耗、與環(huán)境和諧共生方面也有重要意義。玄武巖纖維作為一種新興的很有發(fā)展前景的綠色材料,在電網(wǎng)建設(shè)中將大有可為。
一、 桿塔基礎(chǔ)中的應(yīng)用
鋼筋增強(qiáng)混凝土是輸電線路由其是超特高壓輸電線路塔桿基礎(chǔ)的主要材料。鋼筋長(zhǎng)期在水泥中易產(chǎn)生銹蝕造成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的破壞,國(guó)外于20世紀(jì)90年代開始用玻璃纖維增強(qiáng)筋來(lái)替代鋼筋,研究表明玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度高于鋼筋,受水泥的侵蝕低于鋼筋,由其是對(duì)于直接暴露在易遭受海水、海風(fēng)影響的沿海地區(qū)的建筑、橋梁、公路、停車場(chǎng),更能體現(xiàn)出玻璃纖維增強(qiáng)筋的優(yōu)越特性。玄武巖纖維的抗堿性能優(yōu)于玻璃纖維,拉伸強(qiáng)度也更高,可混凝土的制品的使用壽命,因此在水泥基復(fù)合材料中具體廣闊的應(yīng)用前景。
相對(duì)于傳統(tǒng)鋼筋混凝土基礎(chǔ),玄武巖纖維增強(qiáng)塔桿基礎(chǔ)具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、 抗腐蝕性強(qiáng),特別適用于沿海、西北等高鹽堿地區(qū)。
2、 力學(xué)性能強(qiáng),適用于惡劣的地質(zhì)條件,保證塔桿基礎(chǔ)的不傾覆、不下沉和不上拔。
3、 更環(huán)保、節(jié)能,避免了二次污染,利于建設(shè)綠色電網(wǎng)。
二、 帶電作業(yè)絕緣服
因?yàn)樾鋷r纖維的絕緣性、阻燃性、耐高溫性、絕熱性好,無(wú)有毒氣體排出等性能,故適合于制作10kV及以下電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)帶電作業(yè)絕緣服?紤]到玄武巖纖維密度大、透氣性差,因此可與其他纖維混紡,從而提高絕緣服的舒適性。另外,用玄武巖纖維做的消防服,不僅具有一般防火服的耐高溫和絕熱性,其優(yōu)異的絕緣性還有利于接近帶電設(shè)備進(jìn)行滅火。
三、 新型復(fù)合芯導(dǎo)線中的應(yīng)用
對(duì)于220kV及以下電壓等級(jí)的高壓配電線路,制約線路傳輸容量原因主要是熱穩(wěn)極限,即導(dǎo)線的允許溫升。對(duì)于傳統(tǒng)的鋼芯鋁鉸線(ACSR),我國(guó)規(guī)程規(guī)定最高允許運(yùn)行溫度為70℃,這是考慮鋼芯鋁鉸線的“再結(jié)晶退火效應(yīng)”和導(dǎo)線熱膨脹弧垂允許而制定的最高極限。ACSS(殷鋼芯鋁合金導(dǎo)線)相對(duì)于ACSR(鋼芯鋁鉸線)在傳輸容量上取得了進(jìn)步,然而含鋯的鋁合金導(dǎo)線電阻率高,電阻率隨溫度非線性遞增,相對(duì)于傳統(tǒng)導(dǎo)線損耗增加明顯,且金屬做為線芯,增加了磁滯損耗,殷鋼芯與鋁材易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。
用碳纖維與玄武巖纖維制成線芯,全退火軟鋁作為導(dǎo)體的碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線具有以下特點(diǎn):
1、 強(qiáng)度高。普通鋼絲的抗拉強(qiáng)度為1240Mpa,高強(qiáng)鋼絲的抗拉強(qiáng)度為1410Mpa,而碳纖維和玄武巖纖維混合的復(fù)合芯導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度可超過(guò)2200Mpa.
2、 質(zhì)量輕。復(fù)合芯材料的密度大約為鋼的1/4,以檔距500m為計(jì),可減少塔桿垂直負(fù)載約750kg,從而節(jié)省塔材,減少投資。
3、 損耗小。因不存在鋼絲的渦流磁損,減少了輸電線路自身的損耗,故降低了運(yùn)行成本。