電線電纜材料的發(fā)展前景怎么樣

    隨著電力的普及，電纜電線材料的應(yīng)用越來越多的受到人類的關(guān)注，線路損耗問題也開始成為關(guān)注的重點(diǎn)，先有最大負(fù)荷損失小時(shí)法、最大電流法、平均電流法以及均方根電流法等多種方法用以計(jì)算電路損耗問題，其中最大電荷損失小時(shí)法多用于電力規(guī)劃，均方根電流法在我國(guó)的應(yīng)用存在一定的局限性。知道線路損耗的原因以及線路損耗的電量固然可喜，但是為了便于電力的普及，如何解決線路損耗問題才是關(guān)鍵，同樣新型電線電纜材料的應(yīng)用也成為主要趨勢(shì)。

針對(duì)線路損耗所采取的部分措施

    線路損耗主要包括有功損耗和無功損耗，其中有功損耗包括電阻損耗和電導(dǎo)損耗，無功損耗則分為阻抗損耗和導(dǎo)納損耗。

傳統(tǒng)高壓線路傳輸減少電阻損耗

    對(duì)于電阻損耗問題，最為我們所熟知，多用高壓電力傳輸，提高傳輸電壓，根據(jù)功率不變?cè)瓌t，降低傳輸電流，從而減小線路電阻損耗，減少電能轉(zhuǎn)化成熱能以及其他形式的能量。盡管高壓電力傳輸在一定程度上解決了線路傳輸中的電阻損耗問題，但是仍然存在各種各樣的問題同樣需要關(guān)注。為了更好的減小線路損耗問題，可簡(jiǎn)化電網(wǎng)的電壓等級(jí)，以減少重復(fù)的變電容量?，F(xiàn)代除了東北地區(qū)部分電網(wǎng)采取500KV、220KV、63KV、10KV和380/220V等5個(gè)等級(jí)外，剩余的電網(wǎng)多采用550KV。220KV、110KV、10KV和220V等5個(gè)等級(jí)，即是說高壓配電電壓在110KV或35KV之間擇其一作為發(fā)展方向。

電導(dǎo)損耗的部分解決措施

    電導(dǎo)損耗問題中以尖端放電問題最為突出，強(qiáng)電場(chǎng)作用下，曲率半徑的不同容易導(dǎo)致尖端放電問題，曲率半徑越小，放電問題越明顯，則多保持導(dǎo)體表面平滑，減少導(dǎo)體上尖端的存在，同時(shí)保持外部環(huán)境的干燥低溫，以及增大導(dǎo)線半徑等都能有效的減少電暈放電問題的出現(xiàn)，另外，導(dǎo)體的趨膚效應(yīng)決定了導(dǎo)體的電荷多分布與導(dǎo)體表面，從而導(dǎo)致有效電阻增大，則根據(jù)導(dǎo)線中心部分少有電流通過，則可以將其中心部分去掉，從而減少導(dǎo)體材料的應(yīng)用，避免材料的浪費(fèi)。同時(shí)為避免趨膚效應(yīng)現(xiàn)象的出現(xiàn)，現(xiàn)常用多股相互絕緣細(xì)導(dǎo)線編織成束用來代替同樣截面積的粗導(dǎo)線，則可以更大程度的保證電流均勻通過，用此類辮線以減少趨膚效應(yīng)現(xiàn)象帶來的電導(dǎo)損耗問題。

    雖然前文中提到增大導(dǎo)線半徑可有效減少尖端放電問題出現(xiàn)，從而減少線路損耗，則在規(guī)劃前要有超前意識(shí)，不只考慮線路截面選擇從而導(dǎo)致的損耗問題，更要預(yù)測(cè)考慮幾年的負(fù)荷發(fā)展，以免導(dǎo)致在短期內(nèi)導(dǎo)線過載，最終不僅達(dá)不到節(jié)能目的，更有可能引發(fā)其它安全隱患，造成更大的損失。

無功補(bǔ)償，減少傳輸中的無功損耗

    對(duì)于無功損耗問題，實(shí)際意義上的無功損耗不同于有功損耗，無功損耗更多的無功類設(shè)備與電路的交換速率，只能被補(bǔ)償和平衡，常用的無功補(bǔ)償方式有集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償，合理安裝無功補(bǔ)償電容器是非常有必要的。其中集中補(bǔ)償是在變電站處集中進(jìn)行補(bǔ)償，而分散補(bǔ)償是用戶就地隨機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償，兩者的補(bǔ)償原理頗為相似，但前者更為集中，后者多用于功率因數(shù)較低的電氣設(shè)備，更為靈活機(jī)動(dòng)，節(jié)能效果皆可見一斑。

    導(dǎo)線的電阻與電抗等概念都與導(dǎo)體自身性質(zhì)有關(guān)，其中與導(dǎo)線的截面積成反比例關(guān)系，截面積越小，則導(dǎo)體的電阻和電抗越大，反之則截面積越大電阻和電抗越小，在輸送相同容量負(fù)荷的前提下，其有功損耗和無功損耗大，因此，配電網(wǎng)部分線路線徑截面小，負(fù)荷重，容易導(dǎo)致線損率偏高，其中以農(nóng)網(wǎng)最為甚。因此強(qiáng)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并有計(jì)劃、有步驟的對(duì)配電設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造，更換殘舊線路以及小截面線路以及高耗能線路等。

新型材料的不斷涌現(xiàn)及應(yīng)用

    對(duì)于趨膚效應(yīng)，我們采取了采取中空導(dǎo)線材料以減少對(duì)材料的浪費(fèi)，同樣我們還利用辮線技術(shù)，將多數(shù)細(xì)導(dǎo)線綁定一起以代替一根粗導(dǎo)線，以減少趨膚效應(yīng)的強(qiáng)度。這只是利用技術(shù)對(duì)于原有的材料進(jìn)行了一定的改進(jìn)改善。同時(shí)隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的有助于電力傳輸?shù)牟牧喜粩嘤楷F(xiàn)，減少能量損耗，保證用電安全和穩(wěn)定。

耐高溫線材

    采用耐高溫材料是提高輸電線路的輸電容量是一種重要方法，它可以保證在截面相等的前提下，傳輸?shù)碾娏魇瞧胀娋€電纜材料傳輸電流的2到3倍之多，可以保證在不增加桿塔等支撐結(jié)構(gòu)負(fù)擔(dān)的情況下，很大程度上提高輸電線路的運(yùn)行容量。它為減輕短距離輸電線的熱穩(wěn)定極限的限制提供了一條有效途徑。

超導(dǎo)體材料

    超導(dǎo)電性最早發(fā)現(xiàn)于1911年，它表現(xiàn)為材料在溫度接近絕對(duì)零度時(shí)，物體分子熱運(yùn)動(dòng)幾乎消失，材料的電阻趨近于零，表現(xiàn)出超導(dǎo)現(xiàn)象，這里應(yīng)當(dāng)指出的是超導(dǎo)電阻表現(xiàn)出的零電阻現(xiàn)象只有在直流電情況下才有可能發(fā)生。其中超導(dǎo)性的基本性能表現(xiàn)為：零電阻效應(yīng)、邁斯納效應(yīng)、約瑟夫森效應(yīng)以及同位素效應(yīng)。其中零電阻效應(yīng)對(duì)于電力傳輸有著非常重要的意義，并且可以預(yù)想假設(shè)磁場(chǎng)在超導(dǎo)環(huán)中引發(fā)感應(yīng)電流，則產(chǎn)生的電流因?yàn)闆]有電能的損耗則可以毫不衰減的保持下去。

    現(xiàn)階段已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)體材料有28種元素和幾千種合金以及化合物，而且當(dāng)今在用的超導(dǎo)產(chǎn)品多為低溫超導(dǎo)體。所謂的低溫超導(dǎo)體臨界溫度必須在昂貴的液氦（4.2K）系統(tǒng)中使用，則其發(fā)展和應(yīng)用有著一定的局限性?，F(xiàn)代超導(dǎo)體最關(guān)鍵的即為突破溫度障礙，以達(dá)到高溫超導(dǎo)以及常溫超導(dǎo)等。現(xiàn)在已經(jīng)完成的高溫超導(dǎo)材料一般多在液氮溫度（攝氏度196度）才表現(xiàn)出超導(dǎo)性。

    前文中多有提到超高壓輸電會(huì)存在很大的線路損耗，從而造成能源浪費(fèi)甚至影響軍民的正常生活和安全，而利用超導(dǎo)材料的零電阻性則可以更大限度的降低損耗，并且保證線路傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性，雖然由于存在臨界溫度較高的問題，超導(dǎo)體還尚未進(jìn)入實(shí)用階段，但是順著超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展歷程來觀察，新的更高溫度超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)以及制造工藝技術(shù)隨時(shí)都有可能被突破，而且有關(guān)資料顯示，目前歐美各國(guó)、日本、韓國(guó)以及中國(guó)競(jìng)相展開高溫超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器以及超導(dǎo)故障限流器等等的研究，并根據(jù)相關(guān)預(yù)測(cè)，超導(dǎo)電力技術(shù)將會(huì)在2010年到2015年進(jìn)入大規(guī)模的應(yīng)用階段，或者說未來十年是高溫超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)化的十年。美國(guó)能源部表示：超導(dǎo)電力技術(shù)是21世紀(jì)電力工業(yè)中唯一的高技術(shù)儲(chǔ)備，同時(shí)，日本新能源開發(fā)機(jī)構(gòu)則認(rèn)為發(fā)展高溫超導(dǎo)電力技術(shù)是在21世紀(jì)的高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中保持尖端優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵所在，超導(dǎo)體作為一類有著重大發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用技術(shù)，在起研究和實(shí)際應(yīng)用開發(fā)相互推動(dòng)的境況下，被認(rèn)為是現(xiàn)代社會(huì)中具有戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)。

    現(xiàn)代研發(fā)研發(fā)的高溫超導(dǎo)電纜資料顯示，高溫超導(dǎo)電纜有著重量輕、體積小、損耗低和傳輸能量大等優(yōu)點(diǎn)。重量輕和體積小在減少施工難度的同時(shí)，減少了對(duì)材料的浪費(fèi)，另外損耗低解決了最為關(guān)鍵的能耗問題，近乎于零的電阻使得能耗幾乎可以忽略不計(jì)，另外隨著傳輸能量的增大程度較之前文中提到的耐高溫線材更有效果。高溫超導(dǎo)電纜的研究從上個(gè)世紀(jì)90年代開始，并在2004年由日本東京電力公司最早研制而成，同年12月我國(guó)中科院電工研究所也與甘肅長(zhǎng)通電纜公司等合作研制成功，并且現(xiàn)在已經(jīng)投入使用，就安裝在云南的普吉變電站中，另外美國(guó)現(xiàn)研制而成的三相高溫超導(dǎo)交流電纜也即將投入實(shí)際應(yīng)用中，一時(shí)間超導(dǎo)電力技術(shù)遍地開花，令人對(duì)超導(dǎo)電力技術(shù)的應(yīng)用不免又多了幾分期待。超導(dǎo)體的應(yīng)用在當(dāng)代表現(xiàn)出了良好的現(xiàn)狀和前景。

    超導(dǎo)體表現(xiàn)出的良好的應(yīng)用前景令人不免心動(dòng)，那么究竟其微觀機(jī)理又是什么呢？只有了解這些我們才能更好的了解和應(yīng)用超導(dǎo)體，同樣，這個(gè)問題自大量實(shí)驗(yàn)表明,超導(dǎo)電性是由于電子氣的行為發(fā)生了某種深刻變化引起的,其主要特點(diǎn)表現(xiàn)為無阻地運(yùn)動(dòng),電子氣處在這種高度有序的狀態(tài)意味著電子之間的相互作用是吸引的超導(dǎo)電性表現(xiàn)出的當(dāng)時(shí)開始就有了，而隨之出現(xiàn)的超導(dǎo)微觀理論更是完善地解釋了大多數(shù)金屬元素的超導(dǎo)電性的起因及其重要性質(zhì),由它預(yù)言的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)很好地符合。

納米電線電纜材料

    納米技術(shù)是近幾年逐漸發(fā)展起來并且不斷成熟的，如今，納米材料的應(yīng)用也逐漸廣泛起來，電線電纜行業(yè)也多有很大的發(fā)展空間，而在電力方面也有很大的潛在的應(yīng)用前景。納米材料的性能多是取決于它的本證材料，現(xiàn)單一結(jié)構(gòu)的納米材料多受到限制，復(fù)合具有多種性能的功能納米材料開始成為當(dāng)前的主要方向。納米電纜是指外部殼體和芯部納米線是同軸的，芯部位半導(dǎo)體或者導(dǎo)體的納米線，外層包覆著異質(zhì)殼體。對(duì)于納米電纜材料的制備研究在擴(kuò)大納米材料的應(yīng)用范圍的同時(shí)，對(duì)于開脫納米材料的新性能也有著非常重要的意義。

    納米碳管從合成起，到現(xiàn)在一直為科學(xué)家所不斷關(guān)注著，至今已開發(fā)了多種方法向納米碳管內(nèi)添入金以及其他金屬化合物等，以便于獲得具有特殊性能的納米材料。其中化學(xué)氣相沉積法是公認(rèn)的最具有商業(yè)化前景的合成納米碳管的方法，另外還有電弧放電法和毛細(xì)管虹吸法等。

    納米硅也是當(dāng)前納米技術(shù)的一大熱點(diǎn)問題，一方面是硅在大規(guī)模集成電路以及電子器件上的廣泛應(yīng)用，另一方面是硅的一維納米材料在發(fā)光和場(chǎng)發(fā)射方面表現(xiàn)出的所以特有的一些優(yōu)良特性，以至于科學(xué)家們?cè)絹碓蕉嗟拈_始關(guān)注于硅的納米電纜合成上來，其中以氣相反應(yīng)法和熱蒸發(fā)的方法居多。

    隨著納米技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，越來越多的納米電纜材料即將被合成，另外金屬納米線由于其量子尺寸效應(yīng)和良好的熱電傳導(dǎo)性越來越為人所重視，碳包覆金屬納米粒子顯示出納米尺寸效應(yīng)的同時(shí)又克服納米金屬材料常表現(xiàn)出的熱化學(xué)不穩(wěn)定等缺陷。

    現(xiàn)代科技發(fā)展日新月異，納米電纜的應(yīng)用尚不夠完善，但是已經(jīng)表現(xiàn)出了優(yōu)良的特性、獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和廣闊的應(yīng)用前景，所以納米電纜材料的相關(guān)研究是非常有必要并且十分具有挑戰(zhàn)性的一個(gè)重大課題。

其它

    超導(dǎo)電力系統(tǒng)固然令人期待，而且現(xiàn)代社會(huì)應(yīng)用中也逐步開始出現(xiàn)超導(dǎo)的跡象，但是由于收到溫度、成本以及制作工藝等等各方面的制約因素，超導(dǎo)電力的應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。當(dāng)前情況下，串聯(lián)電容補(bǔ)償是研發(fā)出來的一種遠(yuǎn)距離高壓交流輸電線路常用的提高書稿輸電容量的方法，另外人們還利用大功率電力電子技術(shù)開發(fā)了一系列設(shè)備，一般稱為柔性交流輸電設(shè)備，從而使人們更好的利用輸電線、電纜和變壓器等相關(guān)設(shè)備的容量等等。

資訊來源：鋁塑復(fù)合帶 生產(chǎn)商 揚(yáng)州金華銅業(yè)有限公司