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        碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線在油田的應(yīng)用

        2015-02-10 05:47:41沈繼鵬大慶油田工程有限公司
        油氣田地面工程 2015年9期
        關(guān)鍵詞:鋼絲節(jié)約碳纖維

        沈繼鵬 大慶油田工程有限公司

        碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線在油田的應(yīng)用

        沈繼鵬 大慶油田工程有限公司

        碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線是一種對架空輸電線路增容的特種導(dǎo)線,具有耐腐蝕性強、載流量大、損耗小、強度大等優(yōu)點,能夠在導(dǎo)體截面相同的情況下輸送比傳統(tǒng)導(dǎo)線更多的電能。大慶油田工程有限公司在改造喇六電力線路的工程中,采用該新型導(dǎo)線后,只是配套更換了耐張線夾、懸垂線夾、耐熱防震錘等金具,原桿及桿上的橫擔(dān)、絕緣子、避雷線等均可利舊,節(jié)約了成本,也縮短了工期。

        碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線;油田;輸電線路;成本

        碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線又稱“高溫導(dǎo)線”或“倍容量導(dǎo)線”,是一種對架空輸電線路增容的特種導(dǎo)線[1],其能夠在導(dǎo)體截面相同的情況下輸送比傳統(tǒng)導(dǎo)線更多的電能。碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線具有較強的綜合性能,表現(xiàn)為耐腐蝕性強、載流量大、弛度低、損耗小、強度高以及質(zhì)量輕。正是因為碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線具有上述的優(yōu)勢,其可以在極端的環(huán)境條件(例如跨越較大、腐蝕程度嚴(yán)重以及重覆冰等)中使用。使用碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的輸電線路能夠減少桿塔數(shù)量,節(jié)約土地資源。

        1 導(dǎo)線特點

        (1)高載流量和高導(dǎo)電率。傳統(tǒng)的輸電導(dǎo)線由于存在鋼絲材料,在輸電的過程中會出現(xiàn)熱效應(yīng)或者磁損,對電能造成損失[2]。而碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線不存在鋼絲材料,因此也就避免了這熱效應(yīng)式磁損。在運行的過程中,碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的溫度更低,對輸電的損失比一般導(dǎo)線更少。由于其鋁材截面大于一般導(dǎo)線,可以提高載流量。特別是在高溫條件下,碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線具有比一般導(dǎo)線高1倍的載流量,非常適合在油田環(huán)境中使用。

        (2)較高的強度。碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的強度遠超于鋼絲,甚至超過了高強鋼絲。其內(nèi)部的玻璃纖維與碳纖維的混合芯棒,能夠達到極強的抗拉強度,其抗拉強度幾乎是普通鋼絲的2倍。

        (3)較小的弛度和較小的線膨脹系數(shù)。實驗證明,當(dāng)溫度超過180℃時,一般導(dǎo)線的弛度會瞬間從200 mm左右提升到1 500 mm左右[3]。與一般導(dǎo)線相比,碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的弛度要小得多,僅為一般導(dǎo)線弛度的十分之一左右。這就使得碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線能夠耐高溫,使用碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的架空線路比一般線路更安全。

        (4)耐腐蝕效果好,適用于惡劣環(huán)境。油田周邊的環(huán)境通常比較惡劣,一般導(dǎo)線在通電時很容易受到電化腐蝕,從而加速老化。而碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線具有良好的耐腐蝕性,以常規(guī)設(shè)備和技術(shù)進行安裝,能夠完全避免鍍鋅鋼線與鋁線的作用,適用于比較惡劣的環(huán)境。

        (5)較輕的質(zhì)量。在相同的體積下,一般導(dǎo)線所使用的鋼材料要比碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的碳纖維復(fù)合芯材料重四分之三左右,碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的鋁截面積較大,單位長度的質(zhì)量遠低于一般導(dǎo)線。

        2 應(yīng)用

        2.1 在油田輸電線路改造工程中的應(yīng)用

        我國油田對于電力的需求是巨大的,而且用電負荷還在不斷增加,而走廊資源相對比較短缺。載流量大、節(jié)約輸電走廊、節(jié)約桿塔費用等優(yōu)點使碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線更適合在油田周邊環(huán)境中使用。因此,在油田輸電線路的改造工程中,碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線發(fā)揮了很大的作用。油田輸電線路的改造方案主要有只換線不換塔以及換塔換線兩種。同截面的兩種導(dǎo)線,由于碳纖維導(dǎo)線載流量大、質(zhì)量輕,可以采取不換塔、利用原桿的方法,增大此部分線路的載流量,這樣可節(jié)約投資,也會大大減少施工周期,保障油田生產(chǎn)對電力的需求[4]。采用上述方案,就可以在不更換桿塔的基礎(chǔ)上增加油田輸電導(dǎo)線的容量。

        例如大慶油田工程有限公司改造喇六電力線路的工程中,就是采用原線路路徑進行導(dǎo)線更換,更換長度為4.75 km,采用單回路設(shè)計。原線路導(dǎo)線為LGJ-150/35,采用混凝土電桿。增容后,如換常規(guī)鋼芯鋁絞線,則導(dǎo)線為LGJ-240/35,采用鐵塔;如采用碳纖維導(dǎo)線,則導(dǎo)線為JLRX/F1B-185/30,利用原桿。采用該新型導(dǎo)線后,只是配套更換耐張線夾、懸垂線夾、耐熱防震錘等金具,原桿及桿上的橫擔(dān)、絕緣子、避雷線等均可利舊,節(jié)約了成本,也縮短了工期。

        2.2 在油田輸電線路新建工程中的應(yīng)用

        我國油田輸電線路新建工程中的碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線基本應(yīng)用于110 kV以下的線路,對于110 kV以上的線路使用的比較少。在110 kV油田輸電線路中,如果使用碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線,在造價方面會比應(yīng)用一般導(dǎo)線高。其原因在于,在二者的全壽命周期內(nèi),碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的成本較高。經(jīng)計算發(fā)現(xiàn),當(dāng)碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的價格達到一個臨界點時,其與一般導(dǎo)線在全壽命周期成本以及本體投資方面的差距將會縮小,此時油田新建輸電線路中使用碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線則比較可行,但要求碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的價格不能高出一般導(dǎo)線的一倍。

        3 結(jié)語

        作為一種應(yīng)用前景良好的高性能導(dǎo)線,碳纖維復(fù)合導(dǎo)線的新型復(fù)合材料具有較高的科技含量,但是如果真正地應(yīng)用在油田的輸電線路中,還必須不斷地對相關(guān)技術(shù)和經(jīng)驗進行積累。

        經(jīng)濟因素是油田輸電線路對碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線應(yīng)用的一個重要影響因素,由于碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的價格較高,在油田輸電線路的改造與新建中,必須對造價成本進行考慮。

        立足于油田輸電線路運行綜合效益的提升,輸送容量的增加、成本的降低、環(huán)保以及節(jié)能的角度,在油田線路中對碳纖維復(fù)合導(dǎo)線進行推廣和應(yīng)用,產(chǎn)生的社會效益和經(jīng)濟效益將會非常大。再加上該項技術(shù)的不斷成熟,未來碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線在油田勢必具有更加良好的發(fā)展前景。

        [1]孟憲彬,周斌,李軍.碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的性能及應(yīng)用[J].光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù),2013(5):4-9.

        [2]付晶晶.碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線在輸電線路工程中的應(yīng)用研究[D].保定:華北電力大學(xué),2014:10.

        [3]史建莊,潘少成,劉強,等.碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線在河南電網(wǎng)中的應(yīng)用探討[J].河南電力,2009(3):1-4.

        [4]蔣華君,毛龍生.節(jié)能型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線技術(shù)在電力線路上的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2007(14):93.

        (欄目主持 關(guān)梅君)

        10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.028

        2015-05-08

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