在山東大學校內，有一個頗顯神秘的山東省碳纖維工程技術研究中心。這里誕生了我國具有自主知識產權的高性能碳纖維復合芯導線芯棒，突破了西方技術壁壘封鎖，而且引領了輸電領域的新進程。
“碳纖維復合芯導線已經被國家電網公司列入重點推廣技術目錄，并已在多地掛網運行，這不僅將大大推動我國電力技術發展，而且將帶動我國碳纖維行業的快速健康發展。”研發者朱波如此評價該導線。
可改善電路的安全可靠性
“該導線中間黑色的芯棒由耐高溫改性樹脂基與高性能碳纖維復合材料制成，與傳統的鋼芯輸電線路相比，碳纖維復合芯導線具有強度高、重量輕、導電率高、耐高溫、耐腐蝕等技術優勢，既能夠用于提高輸送能力，又可有效提高線路安全運行水平。”朱波拿起一段鋁絞線纏繞的碳纖維復合芯導線對筆者介紹。
據介紹，碳纖維復合芯導線的生產過程主要包括三部分，即碳纖維原絲及碳纖維絲的制備、碳纖維復合芯的生產和碳纖維復合芯鋁絞線的生產。目前，山東大學碳纖維工程技術研究中心經過技術攻關，已經研制成功一系列適用于碳纖維復合芯導線的生產材料、工具及施工技術，并正迅速進入推廣應用階段。
據測試，碳纖維復合芯導線芯棒的抗拉強度分別是一般鋼絲和高強鋼絲的2.1倍和1.85倍，更適合用于大跨度輸電線路。由于碳纖維復合芯材料的比重約為鋼的五分之一，在相同的外徑下，碳纖維復合芯導線的重量比常規鋼芯鋁絞線輕10%～20%。在高溫下，碳纖維復合芯導線弧垂不到鋼芯鋁絞線的十分之一，能有效減小電力桿塔塔頭高度，提高導線運行的安全性和可靠性。
由于碳纖維復合芯導線不存在鋼絲材料引起的磁滯和渦流效應，復合芯的非磁性體結構，解決了傳統導線的渦流損耗，在輸送相同負荷的條件下，具有更低的運行溫度，因此可以減少輸電損失約6%。因碳纖維導線可以連續在高溫條件下運行，故其載流量可達到常規導線的兩倍左右；而其耐高溫特性也使得冰雪附著力極差，從而可以有效提高輸電線路的抗冰雪能力，提高并改善線路的安全和可靠性。
“使用碳纖維復合芯導線可以降低線路改造成本。”朱波說，可使鐵塔結構更趨緊湊，節省桿塔用量20%，實現倍容輸電。另外，對于舊線路改造只需要更換導線，可以大大縮短施工工期，節省線路綜合造價約30%。
產業化可期
“隨著我國工業的迅猛發展，電力增容擴容劇增，每年新增導線需求達80萬～100萬千米，因而高性能碳纖維復合芯導線的面世正逢其時。”朱波說。
不僅如此，高性能碳纖維復合芯導線的推廣對我國節能降耗、改善環境、推動新興產業發展還有著非常重要的意義，具有廣泛的應用前景。據測算，利用該技術制備碳纖維復合芯導線后，全國可以在同等輸電能力下節省導電鋁材近一半，大量降低有色金屬消耗。同時，每1萬千米導線需要消耗碳纖維約800噸，可以帶動我國碳纖維行業的快速健康發展。
正是看到碳纖維復合芯導線的巨大市場前景，國內眾多企業紛紛與山東大學碳纖維工程技術研究中心展開合作。其中，山東魯發碳纖維復合材料公司在濟南市天橋區建設的碳纖維復合芯導線芯棒項目，年生產能力達2萬千米；河北硅谷化工公司年產1.5萬千米的碳纖維芯棒項目，年產值超過1.3億元；此外，青島漢纜公司、河南科信電纜公司、內蒙古浩源碳纖維公司的相關項目正在實現產業化。
目前，碳纖維導線已在北京、河北、河南、江蘇、新疆、內蒙古、山西等多個省份掛網運行。
