НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КАБЕЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Это касается всего диапазона кабелей, включая электрические кабели высокого напряжения с сердцевиной из композитов, морские кабели на оффшорных нефтяных платформах, кабельные опоры на мостах и стоячие такелажи на гоночных яхтах.

Традиционно, применяемые на данных рынках кабели получали свою структурную прочность от стали, но за последнее десятилетие, разработчики создали и провели испытания продуктов на основе композитных кабелей, которые показали способность выдерживать высокие нагрузки. В действительности, наиболее трудной технической задачей, как станет понятно, стало не изготовление композитного кабеля, а минимизация концентраций напряжений в местах подсоединения кабеля к концевым фитингам или разделкам кабеля. Более того, разработчики кабелей утверждают, что композиты предлагают существенно больше отношения прочности к весу, более низкие коэффициенты термического расширения, более высокий модуль упругости и/или более низкую электропроводность, чем стандартные стальные компоненты – факторы, которые вызвали значительный интерес среди потенциальных потребителей.

Везде, где кабели подвергаются высоким нагрузкам, изменениям температуры и коррозийным условиям, таким как кабели поддержки мостов, продукты на основе легких композитных кабелей разрабатываются как альтернатива традиционным стальным кабелям. Источник: EMPA

ПРОВОДЯЩИЕ КАБЕЛИ

Начиная с позднего 19 века, коммунальные компании переносят электрическую мощность через все возрастающие по сложности проводящие сети, посредством передающих и распределяющих (transmission and distribution (T&D)) кабелей, состоящих из проводящего элемента из алюминиевых проводов, покрывающих сердечник из стального провода, который держит структурную нагрузку.

В настоящее время, увеличение передающей плотности сетей требует беспрецедентных вложений. Так как потребление электроэнергии растет, коммунальные компании должны модифицировать существующие сети, чтобы добавить еще кабелей с стальным сердечником или перенести дополнительную нагрузку на кабели большего диаметра, и соответственно более тяжелые. В конечном счете, они сталкиваются с заменой существующих столбов электросетей новыми столбами большего размера, или приобретением прав на установку новых линий. Последнее может быть настоящим кошмаром и в густонаселенном районе, и в малонаселенных районах частных земель, таких как национальные парки, заповедники и другие зоны с запретом на строительство. Таким образом, недавние попытки разработать кабели с легким по весу композитным сердечником привлекло интерес коммунальных компаний.

Стандартные стальные сердечники могут перегреться в условиях пиковых электрических нагрузок, что приводит к растяжению кабеля и провисанию ниже допустимой нормы. (Если кабель провисает слишком близко к земле, возможно появление электрического разряда, включающего предохранитель цепи). В противоположность этому, проводники с сердечником из композитов обладают более низким коэффициентом термического расширения и поэтому они менее подвержены тепловому расширению, чем проводники с стальными сердечниками. Заменяя кабели с стальными сердечниками на кабелями с композитными сердечниками, коммунальные компании могут оперировать большими плотностями тока и передать больше мощности – производители кабелей говорят, что можно удвоить плотность тока через систему без риска провисания и разрушения кабеля. В новой конструкции свойства композитов – высокое отношение прочности к весу и малая величина провисания – приводят к увеличению расстояния между башнями, уменьшая количество башен, необходимое для переноса электрической нагрузки, на 16 процентов.

Благоприятные возможности для кабелей с композитным сердечником находятся по всему земному шару, везде, где есть потребность в увеличении плотности существующей инфраструктуры – по оценкам, полный объем рынка превышает 50 млрд. долларов (USD). В настоящее время два поставщика предлагают проводящие кабели с весьма различными композитными несущими сердечниками.

Алюминиевый Проводниковый Кабель с Композитным Сердечником (Aluminum Conductor Composite Core (ACCC) cable) от компании Composite Technology Corp.’s (CTC, Irvine, Calif) построен вокруг углеволоконного и стекловолоконного эпоксидного ядра. Во время процесса пултрузии, непрерывное однонаправленное углеродное волокно, поставляемое компанией Toray Carbon Fibers America (Flower Mound, Texas) или Toho Carbon Fibers Div. of Toho-Tenax (Menlo Park, Calif.) формирует цельный сердечник цилиндрической формы, в том время как слой волокон из Е-стекла такой же ориентации укладывается вокруг наружной оболочки. Связанные волокна пропитываются высокотемпературной связующей эпоксидной смолой. CTC не концентрировалась на одном поставщике волокон Е-стекла и эпоксидной смолы, и сейчас использует Е-стекло без содержания бора от компании Owens Corning (Toledo, Ohio) и эпоксидную смолу от Huntsman Advanced Materials (Los Angeles, Calif.). Бентон Вилкоксон (Benton Wilcoxon) из CTC объясняет, что слой стеклопластика служит двум целям: первая – он отделяет углеволокно от проводящего алюминиевого покрытия для предотвращения гальванической коррозии; вторая – он «уравновешивает» более хрупкое углеволокно и улучшает гибкость и прочность сердечника.