复合材料在电力行业领域的应用

复合材料在电力行业领域的应用

发表时间：2018-10-17T16:05:26.450Z 来源：《电力设备》2018年第19期作者：邵军1 杜静华2 徐新山3

[导读] 摘要：在所有的材料里面，纤维增强复合材料本身具备了质地轻以及强度高等性能优势，因此在当前的电力行业里面得到了广泛的应用开展。

（1西安康本材料有限公司陕西西安 710025；2西安航天复合材料研究所陕西西安 710025；3西安康本材料有限公司陕西西安710025）

摘要：在所有的材料里面，纤维增强复合材料本身具备了质地轻以及强度高等性能优势，因此在当前的电力行业里面得到了广泛的应用开展。本论文针对这些复合材料在电力行业领域的应用展开论述，先对环氧树脂（EP）/玻璃纤维（GF）、碳纤维（CF）增强复合材料进行简单论述开展，之后针对这些材料各自的特性以及在电力行业的应用展开全面的论述和研究，从而对当前复合材料在电力行业的各个应用及发展进行全方位的论述及谈论，并未复合材料未来在其他行业的应用提供参考价值。

关键词：复合材料；电力行业；应用发展

引言

由于现代工业发展的不断深入，对于供电的可靠性以及整体质量的需求也不断提升，因此这对当前电力行业的发展提出了更加严峻的考验和要求。另外，由于电力工程建设目前遭遇到了严峻的土地资源以及有色金属稀缺等问题的考验，并且在电力传输扩容以及环保问题方面也受到严重的制约和影响，因此，从电力行业发展来看，必须要推行更加安全可靠而且高效经济、环保性能高的发展，而复合材料正是符合这种发展需求的重要材料。当前，电力行业应用的复合材料主要有环氧树脂、玻璃纤维以及碳纤维等各种复合材料，这些复合材料在电力行业的应用包含了输电线路里面的复合杆塔，还有输电设备以及变电设备等所包含的绝缘部件等，从而全面推动了电力行业的发展。本论文针对环氧树脂、玻璃纤维以及碳纤维等不同的增强复合材料在电力行业里面的应用进行全面论述和研究，并且对其未来的应用前景进行简单论述和分析开展。

1环氧树脂/玻璃纤维复合材料在电力行业的应用

1.1 环氧树脂/玻璃纤维复合材料概述

环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。

同时，环氧树脂也是当前所有复合材料里面应用最为广泛的树脂型复合材料，一般可以通过不同的配方配制，从而在很多成型的工艺里面进行应用，而且能够调节的粘度范围也比较大，能够适应各种生产工艺的开展。另外，这种复合材料本身保存的寿命也比较长，固化处理的时候不会产生挥发物体，而且固化的时候收缩率比较低，因此在固化处理的时候，其产品一般都具备了良好的稳定性以及耐热性、耐湿性和极高的绝缘性质。因此环氧树脂制成的复合材料在电力行业里面也得到了广泛的应用开展。在我国当前的民用工业以及电力行业里面，只要对机械的强度有着较高要求的增强型塑料产品，大部分都是环氧树脂制成的。例如玻璃钢电机护环以及套环等的制作，就是采用环氧树脂复合材料进行制作的。在发电机转子的两端，会有护环套的装置，用语对转子线圈端部进行保护，避免转子线圈端部处于高速旋转运动给里面，因为离心力的影响而受到磨损，所以这个护环套本身强度以及模量的要求并不低，而采用环氧树脂复合材料进行制作，不仅质地比较轻盈，而且稳定性强，绝缘性也比较好，是绝佳的制作材料。

1.2 环氧树脂/玻璃纤维复合材料在电力行业的应用

在我国上世纪六十年末期的时候，国内已经生产出1.25万千瓦和2.5万千瓦两种不同类型的发电机护环。尤其是2.5万千瓦的护环，是两家不同的企业与上海材料研究所等研究单位合作进行研发制作而成的，而且选用的材料就是高强度的玻璃纤维材料以及模量较高的一种玻璃纤维进行制作，并且在具体生产上面其基体就是62O7的环氧树脂一酸酐类型的树脂配方，以及AFG-90类型的环氧树脂以及HK-021类型的酸酐体，并且生产出来的产品在多样来的使用情况来看，效果极好，稳定性等功能上较为良好。不仅如此，当前发电机定子线圈端部的支撑环，一般会安装于定子线圈的端部，从而对发电机短路情况的最大载荷进行合理的支撑，而这种产品装置也是采用玻璃钢制作而成的，一般也称作是玻璃钢绑环。在十万千瓦的汽轮发电机上面也有这种绑环装置，经过二十多年的使用，其依旧可以保持当初的各类功能。而且目前国内60千瓦发电机采用的最大类型的玻璃钢锥壳，目前也用了十几年，依然保持着良好稳定的功能，对发电机进行各类综合的安全保障。另外这种环氧树脂或者玻璃纤维的复合材料，也常用于制作玻璃钢绝缘子，但这个方向目前还在深入研究中，也是未来环氧树脂或者玻璃纤维在电力行业应用的重要方向之一。由于这种复合材料本身拥有的极强的功能优势，例如稳定性以及绝缘性，这些都引导其进入更加细化的深层次复合材料生产和制造，从而全面推进电力行业的深入发展。

2 碳纤维增强复合材料在电力行业的应用

2.1 碳纤维增强复合材料概述

碳纤维属于全新的纤维材料，其内部含碳量达到了95%以上，不仅仅具备了碳材料本身的各类优势及特性，同时又具有纺织纤维材料的柔软性以及加工性等优势，属于新型的增强型复合材料。在工业生产及各个行业领域里面，碳纤维经常和树脂以及金属等材料进行复合生产，从而产生出碳纤维复合材料，这种材料其增强体就是碳纤维或者碳纤维织物，其基体就是石墨化或者碳化处理的树脂材料，因此其性能比较卓越，而且也因为卓越的性能广泛在军事工业以及民用工业等领域里面进行应用。不得不提的一点是，碳纤维复合材料，其优越的性能包含了：首先，在高温惰性环境下，碳纤维复合材料其整体强度并不会受到影响，其本身就是在高温状态之下碳化而制成，所以对于高温的耐性本身就比较强，甚至耐受2000℃高温都能保持其强度不变。其次，密度较低，质地也比较轻，因此应用的范围也比较广。第三，其化学性质比较稳定，更是目前在各个领域应用中化学性质最为稳定的材料之一。第四，具备了极强的电热性能，更是极好的促进其在与电能以及热能相关的领域里面得到了全面的应用开展。无论是航天还是航空抑或是电子行业等各类领域里面，都能见到这种复合材料的应用。而且在当前的电力行业里面有着良好的应用开展。

2.2 碳纤维增强复合材料在电力行业的应用

在当前电力行业发展里面，电力的导线就是采用碳纤维复合材料进行制作的，而且早在上世纪末期，日本的学者就对此开展了系统的