Инновации в энергетике: использование композитов для производства сердечников проводов.doc

Считается, что в ближайшее время будут одобрены проекты, после реализации которых мировая энергетическая система получит больше тысячи гигаватт энергии. Для сравнения – вся нынешняя сеть США не обладает такой мощностью.

Потенциал проектов не вызывает сомнений, однако, их реализация потребует серьезных усилий, потребуются вложения времени и средств, изменения существующей инфраструктуры, использование актуальных технологий и разработок, их оптимизация и совершенствование – только в этом случае можно будет говорить об окупаемости, оправданности затрат и рациональном расходовании ресурсов.

Необходимость инновационного подхода

Специалисты финского предприятия Exel Composites PLC считают, что одной из инновационных методик в рамках реализации указанных проектов должно стать использование проводов, сердечники которых изготовлены не из металла, а из композита. Это должно дать следующие результаты:

• Упрощение техобслуживания, увеличение его интервалов;
• Минимизация инфраструктурных трат;
• Повышение общей эффективности передачи энергии.

Центральная жила из стали – главная проблема классических кабелей ACSR. Именно она накладывает ограничение на их пропускную способность. Большая проблема – выраженное расширение металла в процессе нагрева, вызванного прохождением тока, способного стать еще более выраженным из-за внешних условий, например, продолжительной жары или периодов пиковой нагрузки на электросеть, когда потребители массово включают мощные устройства, например, кондиционеры или обогреватели.

Термические деформации приводят к короткому замыканию и временным отключениям подачи энергии. Примеров аварийных ситуаций немало, а летом 2021 года, в американском городе Портленд, таковая была связана именно с аномальной жарой, привела к отключению от энергоснабжения 6 тысяч абонентов.

Преимущества композитов

Кабели, в которых центральная жила изготовлена из композита на основе углеродного волокна – оптимальная замена классическим ACSR-кабелям. Несмотря на легкость, волокно выдерживает гораздо большие нагрузки на разрыв и растяжение, в сравнении не только со сталью, но и с различными полимерами. Вдобавок, оно в минимальной степени подвержено расширению при высокотемпературной нагрузке.

Эти особенности позволяют увеличить силу натяжения кабеля, а также покрывать с его помощью участки огромной протяженности при минимальном количестве опор без риска выраженного провисания. В некоторых американских штатах эта технология уже была протестирована. Дистанция между опорами составила почти 370 метров, что вдвое выше, чем у кабелей со стальным сердечником. Надежность линии, при этом, не вызвала вопросов и претензий.

Двукратное уменьшение числа опор также помогло снизить цену проекта на 15 процентов, а обслуживающие специалисты подчеркнули простоту выполнения профилактических мероприятий и его увеличенные интервалы.

Также нужно выделить следующие плюсы:

• Неуязвимость углеродного волокна для коррозии, увеличивающая сроки замены проводов;
• Масса композита почти вчетверо меньше, чем у стали. Это снижает нагрузку на опоры и позволяет монтировать более конструктивно простые конструкции.

Конечно, даже столь выраженные преимущества не являются основаниями для немедленной, массовой модернизации инфраструктуры. В перспективе она обеспечит хорошую экономию, однако, требует серьезных одномоментных вложений, особенно ощутимых в областях со сложным рельефом, гористым местностям, где работу невозможно выполнить без спецтехники, авиационного транспорта, вертолетов.

Альтернатива комплексной замене энергетической инфраструктуры – обновление только кабелей, монтаж вместо ACSR-изделий аналогов на композитной основе. Минимальная масса, незначительная выраженность тепловых деформаций, огромная прочность – все это снижает требования к опорным конструкциям. Ставить новые столбы и башни не потребуется, допустимой выглядит даже эксплуатация старых опор, находящихся не в лучшем состоянии, частично утративших базовую прочность и несущую способность. Такой подход дает не только финансовую, но и временную экономию, позволяет обойтись без длительных отключений модернизируемых сегментов энергосети.

Ведущие производители

По-настоящему инновационным можно назвать подход к изготовлению проводов с композитными сердечниками, которого придерживается концерн Exel Composites, известный с 1960 года. Выпуск построен на пултрузии, методике, сбалансированной по расходам и производительности.

Концерн добился успехов и в совершенствовании методов намотки, даже сердечник, протяженность которого составляет несколько километров, наматывается за одну операцию. Это уменьшает издержки и не отражается на качестве.

Высокий статус Exel Composites подтверждается контрактами, заключенными с крупнейшими мировыми энергетическими, производственными, строительными организациями. Кабельная продукция востребована в альтернативной энергетике, транспортной, строительной сфере. Компания придерживается принципов максимально взаимовыгодного партнерства с каждым клиентом, дает гарантию качества продукции и предлагает не просто эффективные, но экологически чистые решения, что крайне важно в современную эпоху.

Источник - https://lan-art.ru/