復合材料在電力行業(yè)領域的應用

復合材料在電力行業(yè)領域的應用摘要：在所有的材料里面，纖維增強復合材料本身具備了質地輕以及強度高等性能優(yōu)勢，因此在當前的電力行業(yè)里面得到了廣泛的應用開展。本論文針對這些復合材料在電力行業(yè)領域的應用展開論述，先對環(huán)氧樹脂（EP）/玻璃纖維（GF）、碳纖維（CF）增強復合材料進行簡單論述開展，之后針對這些材料各自的特性以及在電力行業(yè)的應用展開全面的論述和研究，從而對當前復合材料在電力行業(yè)的各個應用及發(fā)展進行全方位的論述及談論，并未復合材料未來在其他行業(yè)的應用提供參考價值。關鍵詞：復合材料；電力行業(yè)；應用發(fā)展引言由于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的不斷深入，對于供電的可靠性以及整體質量的需求也不斷提升，因此這對當前電力行業(yè)的發(fā)展提出了更加嚴峻的考驗和要求。另外，由于電力工程建設目前遭遇到了嚴峻的土地資源以及有色金屬稀缺等問題的考驗，并且在電力傳輸擴容以及環(huán)保問題方面也受到嚴重的制約和影響，因此，從電力行業(yè)發(fā)展來看，必須要推行更加安全可靠而且高效經(jīng)濟、環(huán)保性能高的發(fā)展，而復合材料正是符合這種發(fā)展需求的重要材料。當前，電力行業(yè)應用的復合材料主要有環(huán)氧樹脂、玻璃纖維以及碳纖維等各種復合材料，這些復合材料在電力行業(yè)的應用包含了輸電線路里面的復合桿塔，還有輸電設備以及變電設備等所包含的絕緣部件等，從而全面推動了電力行業(yè)的發(fā)展。本論文針對環(huán)氧樹脂、玻璃纖維以及碳纖維等不同的增強復合材料在電力行業(yè)里面的應用進行全面論述和研究，并且對其未來的應用前景進行簡單論述和分析開展。1環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復合材料在電力行業(yè)的應用1.1環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復合材料概述環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機化合物，除個別外，它們的相對分子質量都不高。環(huán)氧樹脂的分子結構是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團為其特征，環(huán)氧基團可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結構。由于分子結構中含有活潑的環(huán)氧基團，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應而形成不溶的具有三向網(wǎng)狀結構的高聚物。凡分子結構中含有環(huán)氧基團的高分子化合物統(tǒng)稱為環(huán)氧樹脂。同時，環(huán)氧樹脂也是當前所有復合材料里面應用最為廣泛的樹脂型復合材料，一般可以通過不同的配方配制，從而在很多成型的工藝里面進行應用，而且能夠調節(jié)的粘度范圍也比較大，能夠適應各種生產(chǎn)工藝的開展。另外，這種復合材料本身保存的壽命也比較長，固化處理的時候不會產(chǎn)生揮發(fā)物體，而且固化的時候收縮率比較低，因此在固化處理的時候，其產(chǎn)品一般都具備了良好的穩(wěn)定性以及耐熱性、耐濕性和極高的絕緣性質。因此環(huán)氧樹脂制成的復合材料在電力行業(yè)里面也得到了廣泛的應用開展。在我國當前的民用工業(yè)以及電力行業(yè)里面，只要對機械的強度有著較高要求的增強型塑料產(chǎn)品，大部分都是環(huán)氧樹脂制成的。例如玻璃鋼電機護環(huán)以及套環(huán)等的制作，就是采用環(huán)氧樹脂復合材料進行制作的。在發(fā)電機轉子的兩端，會有護環(huán)套的裝置，用語對轉子線圈端部進行保護，避免轉子線圈端部處于高速旋轉運動給里面，因為離心力的影響而受到磨損，所以這個護環(huán)套本身強度以及模量的要求并不低，而采用環(huán)氧樹脂復合材料進行制作，不僅質地比較輕盈，而且穩(wěn)定性強，絕緣性也比較好，是絕佳的制作材料。1.2環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復合材料在電力行業(yè)的應用在我國上世紀六十年末期的時候，國內已經(jīng)生產(chǎn)出1.25萬千瓦和2.5萬千瓦兩種不同類型的發(fā)電機護環(huán)。尤其是2.5萬千瓦的護環(huán)，是兩家不同的企業(yè)與上海材料研究所等研究單位合作進行研發(fā)制作而成的，而且選用的材料就是高強度的玻璃纖維材料以及模量較高的一種玻璃纖維進行制作，并且在具體生產(chǎn)上面其基體就是62O7的環(huán)氧樹脂一酸酐類型的樹脂配方，以及AFG-90類型的環(huán)氧樹脂以及HK-021類型的酸酐體，并且生產(chǎn)出來的產(chǎn)品在多樣來的使用情況來看，效果極好，穩(wěn)定性等功能上較為良好。不僅如此，當前發(fā)電機定子線圈端部的支撐環(huán)，一般會安裝于定子線圈的端部，從而對發(fā)電機短路情況的最大載荷進行合理的支撐，而這種產(chǎn)品裝置也是采用玻璃鋼制作而成的，一般也稱作是玻璃鋼綁環(huán)。在十萬千瓦的汽輪發(fā)電機上面也有這種綁環(huán)裝置，經(jīng)過二十多年的使用，其依舊可以保持當初的各類功能。而且目前國內60千瓦發(fā)電機采用的最大類型的玻璃鋼錐殼，目前也用了十幾年，依然保持著良好穩(wěn)定的功能，對發(fā)電機進行各類綜合的安全保障。另外這種環(huán)氧樹脂或者玻璃纖維的復合材料，也常用于制作玻璃鋼絕緣子，但這個方向目前還在深入研究中，也是未來環(huán)氧樹脂或者玻璃纖維在電力行業(yè)應用的重要方向之一。由于這種復合材料本身擁有的極強的功能優(yōu)勢，例如穩(wěn)定性以及絕緣性，這些都引導其進入更加細化的深層次復合材料生產(chǎn)和制造，從而全面推進電力行業(yè)的深入發(fā)展。2碳纖維增強復合材料在電力行業(yè)的應用2.1碳纖維增強復合材料概述碳纖維屬于全新的纖維材料，其內部含碳量達到了95%以上，不僅僅具備了碳材料本身的各類優(yōu)勢及特性，同時又具有紡織纖維材料的柔軟性以及加工性等優(yōu)勢，屬于新型的增強型復合材料。在工業(yè)生產(chǎn)及各個行業(yè)領域里面，碳纖維經(jīng)常和樹脂以及金屬等材料進行復合生產(chǎn)，從而產(chǎn)生出碳纖維復合材料，這種材料其增強體就是碳纖維或者碳纖維織物，其基體就是石墨化或者碳化處理的樹脂材料，因此其性能比較卓越，而且也因為卓越的性能廣泛在軍事工業(yè)以及民用工業(yè)等領域里面進行應用。不得不提的一點是，碳纖維復合材料，其優(yōu)越的性能包含了：首先，在高溫惰性環(huán)境下，碳纖維復合材料其整體強度并不會受到影響，其本身就是在高溫狀態(tài)之下碳化而制成，所以對于高溫的耐性本身就比較強，甚至耐受2000C高溫都能保持其強度不變。其次，密度較低，質地也比較輕，因此應用的范圍也比較廣。第三，其化學性質比較穩(wěn)定，更是目前在各個領域應用中化學性質最為穩(wěn)定的材料之一。第四，具備了極強的電熱性能，更是極好的促進其在與電能以及熱能相關的領域里面得到了全面的應用開展。無論是航天還是航空抑或是電子行業(yè)等各類領域里面，都能見到這種復合材料的應用。而且在當前的電力行業(yè)里面有著良好的應用開展。2.2碳纖維增強復合材料在電力行業(yè)的應用在當前電力行業(yè)發(fā)展里面，電力的導線就是采用碳纖維復合材料進行制作的，而且早在上世紀末期，日本的學者就對此開展了系統(tǒng)的研究，從而采用這種復合材料芯對于原本的鋼芯進行替代。這種應用的開展本身是一種創(chuàng)新的同時，也成功實現(xiàn)了架空輸電線路的全新發(fā)展，并且這種復合材料芯的應用，還能對輸送的電力進行有效的電力以及空間節(jié)約，采用這種線路進行擴容之后，至少可以節(jié)省一半的占地面積，另外僅僅只是220千伏的線路每年就可以降低20萬元左右的電力損耗，同時還能夠提升30%到50%的電力輸送效率。而且2003年美國的CTC企業(yè)對其進行了改良，從而推出了全新的芯導線，而主要材料就是碳纖維復合增強材料。目前歐美地區(qū)多個國家總共有19條鐵路線路采用這種導線，另外日本株式會社生產(chǎn)的這種復合材料芯導線還應用在日本東北電力企業(yè)宮城支店65千伏的輸電線上，并取得了良好的成效，2010年，我國國家電網(wǎng)專門將其應用于碳纖維復合芯材料擴容導線開發(fā)項目上，并且取得了喜人的成績。結束語從上面的分析研究我們發(fā)現(xiàn)，由于環(huán)氧樹脂以及碳纖維復合材料的應用發(fā)展可以看出，由于性能上面的優(yōu)越，導致這些復合材料在電力行業(yè)的應