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電機絕緣新材料開發研究

文章出處:未知 人氣:發表時間:2019-06-04
大型汽輪發電機容量越大,電壓越高,對定子線棒主絕緣要求也越高,世界各大公司制造發電機都有自己的絕緣系統,定子線棒主絕緣很薄,但耐電壓水平卻很高。21世紀初期,制造大型汽輪發電機定子線棒将能用黏結強度好的少膠粉雲母帶包紮經真空無溶劑浸漬(VPI)制造。電網用電峰谷之差很大,要求發電機定子、轉子繞組絕緣都經過1萬次冷熱循環試驗驗證。空氣、氫冷表面冷卻汽輪發電機對絕緣的導熱性能還要求有大幅度提高,這就需要改進雲母帶及漆等材料的導熱性能。20世紀80年代後,世界絕緣材料與絕緣技術學科有了新的發展。特别是将納米技術、互穿網絡技術和纖維增強技術等基礎技術的發展應用于改造或發展新的絕緣技術。10多年前,國外将納米術二氧化钛、二氧化矽、氧化鋁、碳酸鈣等加入絕緣材料中,提高了材料的韌性、伸長率等性能,而傳統技術在提高材料強度的同時,通常會降低韌性和伸長率。
 
  我國在近幾年也大力發展納米技術,如在聚酰亞胺薄膜中加5%~20%的納米二氧化钛或二氧化矽可以大大提高聚酰亞胺薄膜的耐電暈性,在不飽和聚酯塑料中加入10%的碳酸鈣可提高其耐熱性10%左右。納米材料的價格也逐步下降,從每噸幾萬元降至幾千元。近年來,利用互穿網絡技術對絕緣材料進行改性的應用研究也在發展。互穿網絡技術是将兩種或兩種以上聚合物充分混合然後固化,參與互穿的聚合物之間并沒有發生化學反應,而是相互交叉滲透,機械纏繞,這種網絡在分子級别上強迫互溶和協同作用,有效改善體系的分散度性、界面親和性,從而提高相穩定性,實現性能互補,成為改善聚合物材料性能的一種有效的方法。目前聚丙烯酸酯、環氧樹脂聚氨酯、聚苯乙烯、乙烯基樹脂間二元、j元網絡以及他們的不同品種之間的互穿網絡已經獲得了應用。
 
  近年來,絕緣材料工作者利用動物長骨的增強原理開展的骨形(啞鈴形)短纖維對複合材料的增強十分有效。引入纖維形态設計的概念,通過異形纖維來解決複合材料的強度和韌性的矛盾,克服界面黏結較短時短纖維容易從基體中出拆而導緻複合材料失效的難題。在層壓闆具有應用前景。
 
  近年來,國外對環氧樹脂與氫酸酯共固化反應過程進行了許多研究工作,應用氫酸酯改性或固化環氧樹脂制成的複合材料的濕熱性能及介電性能比原環氧樹脂有很大提高,已廣泛應用于電子、電氣、航空航天領域中,将來也可能應用在大型發電機中。
 
  定子繞組采用高熱傳導材料的試驗和實用研究。空氣、氫氣或蒸發表面冷卻發電機,定子繞組銅耗熱量需通過絕緣體散熱到鐵心或風道冷卻介質中去,定子繞組絕緣體的熱導率對定子繞組的最高溫升有直接的影響,定子繞組絕緣層的熱導率。
 
  大型汽輪發電機定子繞組端部固定,還需要有符合設計要求的機械強度和熱膨脹系數的玻璃纖維交織繞成的大錐環,無氣隙高強度阻燃層壓闆制成的支撐件,以及各種耐溫等級高,機械強度、電氣強度好的各種薄膜、綁帶絕緣制品。總之絕緣材料及絕緣工藝的改進,是21世紀汽輪發電機發展的一個重要方面。

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