玄武巖纖維是一種應用廣泛的人造無機纖維,其結構與性能類似于玻璃纖維,但在機械強度、耐高溫、耐水汽、耐腐蝕性和絕熱隔音等方面都優于玻璃纖維,在空氣和水中不會釋放有毒物質,陰燃性能和力學性能好,降解后即成為土壤的母質,因此玄武巖纖維成為當前應用研究的熱點。
電力工業,由其是電網建設對于材料的必能要求高,新型材料的使用不僅可增強物理堅強度,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展前景的綠色材料,在電網建設中將大有可為。
一、 桿塔基礎中的應用
鋼筋增強混凝土是輸電線路由其是超特高壓輸電線路塔桿基礎的主要材料。鋼筋長期在水泥中易產生銹蝕造成基礎結構的破壞,國外于20世紀90年代開始用玻璃纖維增強筋來替代鋼筋,研究表明玻璃纖維的拉伸強度高于鋼筋,受水泥的侵蝕低于鋼筋,由其是對于直接暴露在易遭受海水、海風影響的沿海地區的建筑、橋梁、公路、停車場,更能體現出玻璃纖維增強筋的優越特性。玄武巖纖維的抗堿性能優于玻璃纖維,拉伸強度也更高,可混凝土的制品的使用壽命,因此在水泥基復合材料中具體廣闊的應用前景。
相對于傳統鋼筋混凝土基礎,玄武巖纖維增強塔桿基礎具有以下優點:
1、 抗腐蝕性強,特別適用于沿海、西北等高鹽堿地區。
2、 力學性能強,適用于惡劣的地質條件,保證塔桿基礎的不傾覆、不下沉和不上拔。
3、 更環保、節能,避免了二次污染,利于建設綠色電網。
二、 帶電作業絕緣服
因為玄武巖纖維的絕緣性、阻燃性、耐高溫性、絕熱性好,無有毒氣體排出等性能,故適合于制作10kV及以下電壓等級的電力系統帶電作業絕緣服。考慮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,其優異的絕緣性還有利于接近帶電設備進行滅火。
三、 新型復合芯導線中的應用
對于220kV及以下電壓等級的高壓配電線路,制約線路傳輸容量原因主要是熱穩極限,即導線的允許溫升。對于傳統的鋼芯鋁鉸線(ACSR),我國規程規定最高允許運行溫度為70℃,這是考慮鋼芯鋁鉸線的“再結晶退火效應”和導線熱膨脹弧垂允許而制定的最高極限。ACSS(殷鋼芯鋁合金導線)相對于ACSR(鋼芯鋁鉸線)在傳輸容量上取得了進步,然而含鋯的鋁合金導線電阻率高,電阻率隨溫度非線性遞增,相對于傳統導線損耗增加明顯,且金屬做為線芯,增加了磁滯損耗,殷鋼芯與鋁材易發生電化學腐蝕。
用碳纖維與玄武巖纖維制成線芯,全退火軟鋁作為導體的碳纖維復合芯導線具有以下特點:
1、 強度高。普通鋼絲的抗拉強度為1240Mpa,高強鋼絲的抗拉強度為1410Mpa,而碳纖維和玄武巖纖維混合的復合芯導線的抗拉強度可超過2200Mpa.
2、 質量輕。復合芯材料的密度大約為鋼的1/4,以檔距500m為計,可減少塔桿垂直負載約750kg,從而節省塔材,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,故降低了運行成本。