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        China


        (一)項目研究背景

        電網關乎國家安全和經濟命脈,是每個國家最重要的基礎設施。在一些高緯度國家或地區,輸電線路覆冰是自然災害之一,它可以毀壞電力系統,并引發全球重大經濟損失。我國由于幅員遼闊、地貌形態復雜,覆冰災害更為嚴重。據不完全統計,自上世紀50年代以來,我國輸電線路便不斷遭受覆冰危害。2003年,由覆冰引起的110~500kV輸電線路跳閘79次,占總事故的3.27%,其中500kV線路跳閘13次;由于覆冰引起的110~500kV線路非計劃停運 47次,占總事故的4.24%。2004年冬季,我國華中電網出現大面積冰災事故,僅湖南省就有70多萬人受災,直接經濟損失超過10億元。

        而在一些低緯度國家或地區,盛夏時的傳輸線路溫度甚至高于120℃,這直接導致輸電線下垂。天氣的驟然變化給電網安全帶來了極大的威脅。對于寒冷地區和炎熱地區而言,研發出低成本、可自控溫度并具有創新理念的傳輸線路技術尤為迫切?;诖?,我們研發出了新一代能防冰/除冰和自冷式的智能電力傳輸線路。




        (一)項目研究內容

        本項目旨在研制一種性能優異的低居里點智能磁熱材料磁性粉料,它在低頻交變磁場中具有較高的發熱量,成為輸電線路導線智能化的加熱熱源,滿足輸電線路導線加熱治理的溫度范圍要求,同時又要具有適宜的低居里溫度,實現“環境溫度高于結冰臨界點時不發熱,低于結冰臨界點時高效發熱”的目標,將對覆冰災害的治理從“事后解決”轉變到“事前預防”,從而從根本上解決導線覆冰問題,同時保證電網的經濟運行。主要技術關鍵點和難點是低居里溫度磁熱材料粉末的制備以及其發熱效率的控制。

        本項目研發成功后將首次在我國采用低居里點的磁熱材料應用于輸電線路的智能防冰/除冰,取消了專用融冰設施。融冰過程中不中斷供電,智能磁熱材料隨氣象條件的變化可自行發揮融冰作用,無需人員維護和檢修,一次安裝可長期使用,從而實現電網更安全、節約的運營目標。

        (二)項目技術優勢

        本項目是由深圳市智能電力有限公司和澳大利亞新南威爾士大學聯合研發的智能防冰/除冰特種電纜研究項目。該項目是首批入駐中澳火炬創新園的項目之一。

        本項目首次提出采用磁熱材料作為輸電線路導線加熱治理的熱種子材料,試圖通過其在交變磁場中的損耗發熱升溫達到有效的加熱溫度,力圖通過其居里溫度較好地控制溫度,確保輸電線路導線處于覆冰被融化的溫度范圍內。

        至今,本項目的前期研發基本已經在澳大利亞新南威爾士大學實驗室完成,目前已經可以制備出長度達到6-12米的特種電纜樣品。2015年相關技術已經申請了澳大利亞發明專利(20159052122015))。相較于傳統除冰方法本項目技術具有以下的優勢:

        1.      高效性:在理想的絕熱條件下,50克的新型材料能讓1公斤的鋁線在1分鐘內升高3℃;

        2.      便捷性:材料的居里溫度為2 ℃,即當溫度低于2℃時開始發熱,當溫度高于2℃時停止工作;可以直接替代輸電線路(鋼芯鋁絞線)中的幾股。

        3.      低成本:原料成本低,材料市場價格便宜;運營成本低,極低的能耗,在除冰情況下,這種新技術可至少節省能量1030%;維護成本低,幾乎不需要維護。

        (三)項目發展方向

        我們研究出了一種居里溫度點在2°C以下的智能磁熱材料,并采用這種材料制成智能磁熱材料芯金屬外壁復合線材,進而與導線復合,實現低成本、低線損的智能自動除冰導線的應用。

        項目產品為特種電纜,與普通電纜的成本價格比較,其成本的提高主要在磁熱材料材料的生產和這項新技術的開發成本上,如大規模生產這種電纜,由于我們采用了最易成型的磁熱材料生產工藝和采用價格最低的磁熱材料生產用原材料,其成本應不會高于普通電纜生產的10%。

        項目的目標市場為國網及南網的高壓架空線的更新換代和高標準防冰/除冰要求的鐵路建設。如果能達到國家發改委要求的提高電網標準從三十年一遇至五十年一遇的技術要求,其國內市場巨大,如能達高?度歐美國家的技術要求,國外市場也是相當巨大的。




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