復(fù)合材料在電力行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用摘要：在所有的材料里面，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料本身具備了質(zhì)地輕以及強(qiáng)度高等性能優(yōu)勢(shì)，因此在當(dāng)前的電力行業(yè)里面得到了廣泛的應(yīng)用開(kāi)展。本論文針對(duì)這些復(fù)合材料在電力行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用展開(kāi)論述，先對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂（EP）/玻璃纖維（GF）、碳纖維（CF）增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行簡(jiǎn)單論述開(kāi)展，之后針對(duì)這些材料各自的特性以及在電力行業(yè)的應(yīng)用展開(kāi)全面的論述和研究，從而對(duì)當(dāng)前復(fù)合材料在電力行業(yè)的各個(gè)應(yīng)用及發(fā)展進(jìn)行全方位的論述及談?wù)?，并未?fù)合材料未來(lái)在其他行業(yè)的應(yīng)用提供參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；電力行業(yè)；應(yīng)用發(fā)展引言由于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的不斷深入，對(duì)于供電的可靠性以及整體質(zhì)量的需求也不斷提升，因此這對(duì)當(dāng)前電力行業(yè)的發(fā)展提出了更加嚴(yán)峻的考驗(yàn)和要求。另外，由于電力工程建設(shè)目前遭遇到了嚴(yán)峻的土地資源以及有色金屬稀缺等問(wèn)題的考驗(yàn)，并且在電力傳輸擴(kuò)容以及環(huán)保問(wèn)題方面也受到嚴(yán)重的制約和影響，因此，從電力行業(yè)發(fā)展來(lái)看，必須要推行更加安全可靠而且高效經(jīng)濟(jì)、環(huán)保性能高的發(fā)展，而復(fù)合材料正是符合這種發(fā)展需求的重要材料。當(dāng)前，電力行業(yè)應(yīng)用的復(fù)合材料主要有環(huán)氧樹(shù)脂、玻璃纖維以及碳纖維等各種復(fù)合材料，這些復(fù)合材料在電力行業(yè)的應(yīng)用包含了輸電線路里面的復(fù)合桿塔，還有輸電設(shè)備以及變電設(shè)備等所包含的絕緣部件等，從而全面推動(dòng)了電力行業(yè)的發(fā)展。本論文針對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂、玻璃纖維以及碳纖維等不同的增強(qiáng)復(fù)合材料在電力行業(yè)里面的應(yīng)用進(jìn)行全面論述和研究，并且對(duì)其未來(lái)的應(yīng)用前景進(jìn)行簡(jiǎn)單論述和分析開(kāi)展。1環(huán)氧樹(shù)脂/玻璃纖維復(fù)合材料在電力行業(yè)的應(yīng)用1.1環(huán)氧樹(shù)脂/玻璃纖維復(fù)合材料概述環(huán)氧樹(shù)脂是泛指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)化合物，除個(gè)別外，它們的相對(duì)分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)為其特征，環(huán)氧基團(tuán)可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)，使它們可與多種類(lèi)型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。凡分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團(tuán)的高分子化合物統(tǒng)稱為環(huán)氧樹(shù)脂。同時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂也是當(dāng)前所有復(fù)合材料里面應(yīng)用最為廣泛的樹(shù)脂型復(fù)合材料，一般可以通過(guò)不同的配方配制，從而在很多成型的工藝?yán)锩孢M(jìn)行應(yīng)用，而且能夠調(diào)節(jié)的粘度范圍也比較大，能夠適應(yīng)各種生產(chǎn)工藝的開(kāi)展。另外，這種復(fù)合材料本身保存的壽命也比較長(zhǎng)，固化處理的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)物體，而且固化的時(shí)候收縮率比較低，因此在固化處理的時(shí)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(zhì)。因此環(huán)氧樹(shù)脂制成的復(fù)合材料在電力行業(yè)里面也得到了廣泛的應(yīng)用開(kāi)展。在我國(guó)當(dāng)前的民用工業(yè)以及電力行業(yè)里面，只要對(duì)機(jī)械的強(qiáng)度有著較高要求的增強(qiáng)型塑料產(chǎn)品，大部分都是環(huán)氧樹(shù)脂制成的。例如玻璃鋼電機(jī)護(hù)環(huán)以及套環(huán)等的制作，就是采用環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料進(jìn)行制作的。在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的兩端，會(huì)有護(hù)環(huán)套的裝置，用語(yǔ)對(duì)轉(zhuǎn)子線圈端部進(jìn)行保護(hù)，避免轉(zhuǎn)子線圈端部處于高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)給里面，因?yàn)殡x心力的影響而受到磨損，所以這個(gè)護(hù)環(huán)套本身強(qiáng)度以及模量的要求并不低，而采用環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料進(jìn)行制作，不僅質(zhì)地比較輕盈，而且穩(wěn)定性強(qiáng)，絕緣性也比較好，是絕佳的制作材料。1.2環(huán)氧樹(shù)脂/玻璃纖維復(fù)合材料在電力行業(yè)的應(yīng)用在我國(guó)上世紀(jì)六十年末期的時(shí)候，國(guó)內(nèi)已經(jīng)生產(chǎn)出1.25萬(wàn)千瓦和2.5萬(wàn)千瓦兩種不同類(lèi)型的發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)。尤其是2.5萬(wàn)千瓦的護(hù)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(jìn)行研發(fā)制作而成的，而且選用的材料就是高強(qiáng)度的玻璃纖維材料以及模量較高的一種玻璃纖維進(jìn)行制作，并且在具體生產(chǎn)上面其基體就是62O7的環(huán)氧樹(shù)脂一酸酐類(lèi)型的樹(shù)脂配方，以及AFG-90類(lèi)型的環(huán)氧樹(shù)脂以及HK-021類(lèi)型的酸酐體，并且生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品在多樣來(lái)的使用情況來(lái)看，效果極好，穩(wěn)定性等功能上較為良好。不僅如此，當(dāng)前發(fā)電機(jī)定子線圈端部的支撐環(huán)，一般會(huì)安裝于定子線圈的端部，從而對(duì)發(fā)電機(jī)短路情況的最大載荷進(jìn)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(wàn)千瓦的汽輪發(fā)電機(jī)上面也有這種綁環(huán)裝置，經(jīng)過(guò)二十多年的使用，其依舊可以保持當(dāng)初的各類(lèi)功能。而且目前國(guó)內(nèi)60千瓦發(fā)電機(jī)采用的最大類(lèi)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(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行各類(lèi)綜合的安全保障。另外這種環(huán)氧樹(shù)脂或者玻璃纖維的復(fù)合材料，也常用于制作玻璃鋼絕緣子，但這個(gè)方向目前還在深入研究中，也是未來(lái)環(huán)氧樹(shù)脂或者玻璃纖維在電力行業(yè)應(yīng)用的重要方向之一。由于這種復(fù)合材料本身?yè)碛械臉O強(qiáng)的功能優(yōu)勢(shì)，例如穩(wěn)定性以及絕緣性，這些都引導(dǎo)其進(jìn)入更加細(xì)化的深層次復(fù)合材料生產(chǎn)和制造，從而全面推進(jìn)電力行業(yè)的深入發(fā)展。2碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在電力行業(yè)的應(yīng)用2.1碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料概述碳纖維屬于全新的纖維材料，其內(nèi)部含碳量達(dá)到了95%以上，不僅僅具備了碳材料本身的各類(lèi)優(yōu)勢(shì)及特性，同時(shí)又具有紡織纖維材料的柔軟性以及加工性等優(yōu)勢(shì)，屬于新型的增強(qiáng)型復(fù)合材料。在工業(yè)生產(chǎn)及各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域里面，碳纖維經(jīng)常和樹(shù)脂以及金屬等材料進(jìn)行復(fù)合生產(chǎn)，從而產(chǎn)生出碳纖維復(fù)合材料，這種材料其增強(qiáng)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(shù)脂材料，因此其性能比較卓越，而且也因?yàn)樽吭降男阅軓V泛在軍事工業(yè)以及民用工業(yè)等領(lǐng)域里面進(jìn)行應(yīng)用。不得不提的一點(diǎn)是，碳纖維復(fù)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(fù)合材料其整體強(qiáng)度并不會(huì)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(duì)于高溫的耐性本身就比較強(qiáng)，甚至耐受2000C高溫都能保持其強(qiáng)度不變。其次，密度較低，質(zhì)地也比較輕，因此應(yīng)用的范圍也比較廣。第三，其化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，更是目前在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用中化學(xué)性質(zhì)最為穩(wěn)定的材料之一。第四，具備了極強(qiáng)的電熱性能，更是極好的促進(jìn)其在與電能以及熱能相關(guān)的領(lǐng)域里面得到了全面的應(yīng)用開(kāi)展。無(wú)論是航天還是航空抑或是電子行業(yè)等各類(lèi)領(lǐng)域里面，都能見(jiàn)到這種復(fù)合材料的應(yīng)用。而且在當(dāng)前的電力行業(yè)里面有著良好的應(yīng)用開(kāi)展。2.2碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在電力行業(yè)的應(yīng)用在當(dāng)前電力行業(yè)發(fā)展里面，電力的導(dǎo)線就是采用碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行制作的，而且早在上世紀(jì)末期，日本的學(xué)者就對(duì)此開(kāi)展了系統(tǒng)的研究，從而采用這種復(fù)合材料芯對(duì)于原本的鋼芯進(jìn)行替代。這種應(yīng)用的開(kāi)展本身是一種創(chuàng)新的同時(shí)，也成功實(shí)現(xiàn)了架空輸電線路的全新發(fā)展，并且這種復(fù)合材料芯的應(yīng)用，還能對(duì)輸送的電力進(jìn)行有效的電力以及空間節(jié)約，采用這種線路進(jìn)行擴(kuò)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(wàn)元左右的電力損耗，同時(shí)還能夠提升30%到50%的電力輸送效率。而且2003年美國(guó)的CTC企業(yè)對(duì)其進(jìn)行了改良，從而推出了全新的芯導(dǎo)線，而主要材料就是碳纖維復(fù)合增強(qiáng)材料。目前歐美地區(qū)多個(gè)國(guó)家總共有19條鐵路線路采用這種導(dǎo)線，另外日本株式會(huì)社生產(chǎn)的這種復(fù)合材料芯導(dǎo)線還應(yīng)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(guó)國(guó)家電網(wǎng)專(zhuān)門(mén)將其應(yīng)用于碳纖維復(fù)合芯材料擴(kuò)容導(dǎo)線開(kāi)發(fā)項(xiàng)目上，并且取得了喜人的成績(jī)。結(jié)束語(yǔ)從上面的分析研究我們發(fā)現(xiàn)，由于環(huán)氧樹(shù)脂以及碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用發(fā)展可以看出，由于性能上面的優(yōu)越，導(dǎo)致這些復(fù)合材料在電力行業(yè)的應(yīng)