高压电机用主绝缘材料Word文档格式.docx

1、还有些派生出来的主绝缘材料，其一是介于少胶和多胶之间的中胶云母带，它主要通过真空压力浸渍（VPI）工艺应用于高压电机中，归属于真空压力浸渍（VPI）的连续式绝缘系统；还有三合一云母带、高强度云母带特殊的主绝缘材料等，这些应归属于多胶粉云母带模压（或液压）连续式绝缘系统。这里所说多胶即胶粘剂含量为34%粉云母带是对IEC国际标准而言，IEC标准规定少胶粉云母带中的胶含量为8%3%，胶粘剂含量达16%3%为中胶带，而VIP多胶整浸工艺用的粉云母带一般在17%32%，按IEC标准应属多胶粉云母带范畴。高压电机主绝缘技术是电机制造中的关键技术之一，定子主绝缘是高压电机绝缘系统中最重要的部分，它直接影响

2、电机的技术经济指标，同时在很大程度上决定了电机的运行可靠性和使用寿命。高压电机主绝缘材料是定子主绝缘的基础，对大电机定子主绝缘的水平起着致关重要的作用，因而了解高压电机主绝缘材料的组分、性能和特性，有利于高压电机主绝缘技术的进一步改善和新的高压电机主绝缘结构的产生，以适应高压电机的发展的需求。2.高压电机用主绝缘材料的组成21云母云母是一种有优良的解理性和柔韧性的非金属材料，介电性能相当高，耐电晕和电火花性高于有机绝缘材料。长期以来，云母一直是电气工业中不可缺少的绝缘材料，目前，虽然已经出现很多新型绝缘材料，但没有任何一种绝缘材料能够取代云母。云母是水铝硅酸盐，它属于层状结构。云母的结晶结构是

3、两层硅氧四面体夹着一层铝氧八面体构成的复式硅氧层。而硅氧四面体中约有1/4的Si4+被AI3+取代，结果引起正电价不足，硅氧四面体带负电，由正离子来补充，正离子处在两个硅氧层之间，其配位数为12。一般来说硅氧四面体和铝氧八面体本身结合是很牢固的，而补充电价的正离子层在两个复式硅氧层之间的连接是较微弱的，这样的云母晶体很容易沿这些正离子所在的平面分剥开来。因此，云母沿正离子所在的平面方向具有完全的解理性。天然云母产于岩浆岩、变质岩及沉积岩中。但大片云母则只在伟晶岩类的岩浆岩中才能发现，自然界存在优质大片云母矿床很少。 当前世界上生产大片云母的国家主要有印度、巴西、马达加斯加、加拿大、苏联、阿根廷

4、、澳大利亚等国家。我国云母资源相当丰富，云母矿床几乎遍布全国各省。优质大片云母矿床主要集中在新疆、四川、内蒙等省。211云母的种类 白云母亦称钾云母，其结构式为KAI2AISi3O10（OH）2；若白云母中的铝氧八面体内的AI3+全部被Mg2+取代，就是金云母，结构式为KMg3AISi3O10（OH）2；若金云母中部分Mg2+被Fe2+取代，即为黑云母，结构式为K（MgFe）3AISi3O10（OH）2；若金云母中全部Mg2+被Fe2+取代，即为铁云母，结构式为KFe3AISi3O10（OH）2；若Ca2+代替了K+，以及更多的AI3+代替Si4+，即为珍珠云母；还有锂云母（KLi）2AI A

5、ISi3O10（OH）2、氟金云母（合成云母）KMg3AISi3O10F2、蛭石云母K（MgFe）3（AISi）4O10（OH）24H2O等等。212片云母2121.片云母种类 片云母是由块云母剥裂而成，按面积分为#3、#4、#41/2、#5、#51/2、#6、#61/2、#7、#8九个规格；按厚度分、组；按表面质量分甲、乙、丙三个等级。2122.片云母性能 云母种类虽多，作为绝缘材料，应用最多的是白云母和金云母，白云母比金云母击穿强度高、介电损耗小、并易剥成薄片；金云母的耐热性高，柔软耐弯折性好。白云母和金云母的性能见表1-1。表1-1白云母和金云母的性能序号项 目白云母金云母1密度 ， g

6、/cm32.73.12.63.02耐热温度 ， 50060090010003热膨胀系数，106/3.65.24导热系数，W/（mK）0.4350.4860.5110.6115介电强度 ， MV/m70250502006体积电阻率，m10121015101110147表面电阻率，10111012101010118介电常数68579介质损耗因数0.00020.006510气泡含有率少较多11解理性好较好12弹性13柔软性14耐化学性更好213云母纸云母原矿采出要经过初步加工成为工业原料云母，在经多次加工，分选成各类规格的成品片云母。工业原料从云母矿中开采后，剩余的云母碎大部分用于制造云母纸。云母纸

7、较片云母具有很多优点。云母纸厚度均匀，介电强度波动范围小，电晕起始电压高而稳定，其制品整体性好、电气强度高，可使电机的绝缘厚度减薄。同时由于云母鳞片小，它们之间主要依靠富有弹性的树脂结合起来，因此与铜体膨胀系数的差异而产生的应力就较小，绝缘内部的空隙就不会增大，云母绝缘受热时，其介质损耗的电压特性比片云母绝缘要稳定得多。此外，云母纸的均质性好，又没有片云母的搭接现象，胶易浸透而少残留空隙，这对提高绝缘的可靠性有很重要的作用。但机械强度较差，若选用合适的粘合剂与补强材料是可以弥补的。还有可用的优质片云母价格比较高，而云母纸的价格相对比较低，且可以充分利用云母矿产资源，可以说云母纸的出现推动了电气

8、工业的发展。2131云母纸抄造 云母纸是由多层云母鳞片之间的吸附力（范德华力、静电引力等）结合在一起而形成的。因此，面积愈大厚度愈小的云母鳞片，抄造成的云母纸性能就愈好。1）云母纸浆制造抄好云母纸的关键在于云母纸浆制造方法，即云母纸浆制造方法是将厚度为毫米级的碎云母碎成厚度为微米级以下的细小鳞片，然后将适合于造云母纸的云母鳞片分选出来，并与一定数量的水混匀的过程。云母纸浆制造方法主要有煅烧化学制浆法和水力制浆法。煅烧化学制浆法是将精选的云母碎片，经高温煅烧脱去云母结构中的部分结晶水，使云母碎片沿垂直于解理面的方向膨胀，质地变软，再用化学方法处理，使云母片充分地分裂解理，经洗涤，搅拌、分级成浆。

9、用这种方法制浆抄造出的云母纸叫粉云母纸，俗称熟粉纸。天然云母碎片，云母加工的边角料是制造天然云母纸的主要原料。煅烧前要对云母原料进行分选，分选的目的是出去不适合制造云母纸的黏结片、黑云母、绿云母以及与云母中的其它杂质，以确保云母纸的电气性能和机械性能。分选后的云母原料要经过清洗干燥，然后进行煅烧，煅烧的目的是脱去云母结晶中的部分结晶水，使云母沿解理面的垂直于方向产生显著的膨胀而分层，变得疏松而柔软，在制浆过程中能让酸、碱溶液均匀地浸润各个层间，沿解理面产生分裂和破碎，形成尽可能大而薄的云母鳞片。云母煅烧质量将影响粉云母纸的电气性能、柔软性、耐折性、抗张强度和云母的成浆率，因而应严格控制好云母料

10、的煅烧质量。经煅烧后的云母叫云母熟料，云母熟料尚需进行化学处理，即将云母熟料浸渍在2%5%的稀酸中加热处理成浆，再经洗涤，分级，脱水而成，使之成为能分散于水中的呈均匀悬浮的鳞片状浆料。水力制浆法是用高压喷射水流在特制的腔体内将云母片剥离破碎成细小的鳞片，然后将适合于造纸的云母鳞片分选出来的方法，用这种方法制浆抄造出的云母纸叫再生云母纸，俗称生纸。水力制浆法中的云母原料处理与煅烧化学制浆法大致相同，所不同的是用高压水流将云母碎分剥破碎成有一定径厚比的云母鳞片，然后经分级，脱水而成。2）云母纸抄造将符合要求的云母纸浆用符合标准的水进行稀释，为确保云母纸抄造顺利进行，必须使云母鳞片均匀地悬浮在浆液中

11、，并在网部形成均匀的纸胎，湿的纸胎黏附在毛毯上，再经脱水、干燥、卷制、分切而成云母纸。2132云母纸的性能和用途云母纸按其制造方法可分为熟纸、生纸、混抄纸三种，性能见表2。1）熟纸（MPM1型）外观呈金黄色，柔软性好、渗透性好，应用于高压电机用的多胶模压（或液压）连续式绝缘体系的多胶粉云母带中。2）生纸（MPM2型） 外观呈银白色，生纸与熟纸的不同是生纸未经煅烧和化学处理，云母结构未被破坏，保持了天然云母的优良特性。适用于真空压力浸渍（VPI）的连续式绝缘体系中的少胶粉云母带、中胶带中。3）混抄纸（MPM3） 型将熟纸和生纸的基材，以一定的比例相互混合，获得介于熟纸和生纸之间的特性。应用于具有

12、特殊需求的绝缘体系中。表2-2云母纸的性能类型定量厚度透气性，（）渗透时间（非网面），水萃取物电导率（），质量损失（），拉伸强度（），标称值，g/m2平均值与标称值的允许偏差，%个别值与标称值的允许偏差，%期望厚度，m个别值与所有值的平均值的最大偏差，%MPMI68821001151301451604555657585951053200650038007300470085006000120150700.58.09.811.0MPM2801255060901400230016002600170029001850315022003700110206.27.07.59.0152133影响云母纸质量的

13、因素 云母纸的质量除了与制造工艺、操作技术有密切关系外，还有一些因素对云母纸的性能有着重大的影响。1）原料 是抄好云母纸的基础，不同的原料应采用不同的煅烧、制浆工艺方法，在共同达到浆料质量标准的基础上，再按云母纸的性能要求，按比例掺用。2）水质 是抄好云母纸的重要条件。天然水常含有各种阴离子和各种阳离子，这些离子对纸的电气强度、介质损耗因数、绝缘电阻等均有不利的影响，同时对云母纸的机械强度有很大的影响，因而，抄造云母纸应采用净化后的天然水。3）环境湿度 与云母纸的性能有相当密切的关系，云母纸有较强的吸湿性，环境湿度越大，云母纸的介电强度下降越明显。由此可见，要稳定和进一步提高云母纸的质量，除了

14、要有品种单一且质量较好的云母原料、合适的工艺条件外，还必须有符合条件的水质和适宜的环境。22胶粘剂 胶粘剂在云母带中起着粘合云母片或粉云母纸和补强材料的作用，用于高压电机用的主绝缘材料胶粘剂必须具有优良的介电性能、热稳定性、贮存稳定性、防潮性、耐水性和化学稳定性，较高的粘结能力和机械强度，足够的耐热性，常温下具有良好的柔软性，对于特性材料还必须具有专有性能。胶粘剂的种类很多，有沥青胶粘剂、醇酸胶粘剂、不饱和聚酯亚胺树脂、环氧胶粘剂等，其中不饱和聚酯亚胺树脂、环氧胶粘剂是目前应用于高压电机用的主绝缘材料中的最常见的胶粘剂，其性能见表3。1）沥青胶粘剂 在石油沥青、干性植物油中加入少量的松脂酸盐，

15、经熬制后而成，该胶粘剂具有良好的柔软性、介电性、防潮性，并具有较长的贮存性，耐热等级为E级。2）醇酸胶粘剂 由植物油改性醇酸树脂而成。该胶粘剂具有良好的柔软性，防潮性较差，耐热等级为B级。3）不饱和聚酯亚胺树脂胶粘剂 在国外引进的无溶剂浸渍漆的基础上，优化分子结构，减少活性基团，简化主链结构，采用封端技术，使固化反应可控，在保证贮存稳定性的前提下，实现了低温快固化。该胶粘剂具有介电性能优良，贮存期长等特点。4）环氧胶粘剂 以双酚A型环氧树脂或酚醛环氧树脂为主的环氧胶粘剂，有很多优异的特性，因采用不同的固化剂可分为1）桐油酸酐型胶粘剂：环氧桐油酸酐型胶粘剂是以环氧树脂和桐油酸酐为主要组分，粘结力

16、强，在其分子中含有环状结构、双键、醚键和酯基，固化物韧性好，并具有优良且稳定的介电性能、机械性能、和良好的防潮性，但该胶粘剂由于长链所致，其固化物刚性差，热变形温度较低，热态机械性能较差，贮存期短，不利长期存放，耐热等级为B级。2）桐马酸酐型胶粘剂：在桐油酸酐型胶粘剂的基础上，引入了耐热性优异的双马树脂和特殊的促进剂，使之具有更加优异的介电性能和机械性能，双马树脂与体系中的环氧、酸酐生成的聚合物形成网络互穿结构，从而提高了胶粘剂的耐热性能，耐热等级为F级。3）硼胺固化环氧胶粘剂：由潜伏性硼胺络合物、双酚A型环氧和酚醛环氧配制而成，其固化物的最突出的特点是具有较高的热变形温度和热态机械性能，在常

17、温贮存稳定，当达到所需的固化温度时，可迅速固化。耐热等级为F级。4）有机羧酸盐固化的环氧胶粘剂：用有机羧酸盐与双酚A型环氧树脂或双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂配制而成该胶粘剂具有优良的介电性能，热变形温度和热态机械性能都很高，耐热等级为B-F级。5）聚酯环氧胶粘剂：由聚酯、环氧树脂溶于溶剂而成。该胶粘剂具有良好的柔软性、粘着性和贮存性，但介质损耗较大。耐热等级为B级。6）改性钛环氧胶粘剂：由钛环氧和桐油酸酐配制而成，桐油酸酐环氧胶具有许多优点，但贮存期短，采用钛环氧替代桐油酸酐环氧胶中的环氧树脂，可保持原有的特点的基础上，延长其贮存性和提高机械性能。7）高强度环氧胶粘剂：采用酚醛改性的环氧树脂

18、，引入双马来酰亚胺耐热性结构，加入特制的催化剂和促进剂，使环氧树脂固化物生成致密的网络结构。该胶粘剂在保证优良的介电性能的前提下，具有较高的热态弯曲强度和室温冲击强度，即热态155弯曲强度和室温冲击强度分别不小于60MPa、95MPa。5）二苯醚胶粘剂 是由改性二苯醚树脂溶于溶剂形成的胶粘剂，该胶粘剂耐热等级为H级，用于制作H级云母带。6）美国GE公司的Micapal绝缘胶粘剂 由ERL4221脂环族环氧树脂、EPON828环氧树脂、DEN438环氧树脂，、有机金属化合物和酚类化合物等组成胶粘剂，该胶粘剂具有可控反应性的优点，具有较高的电气性能和耐潮性，贮存期长，固化时间短，具有高热变形温度和

19、热态机械性能。7）法国A-A公司的Isotenax-N绝缘的胶粘剂 由双酚A环氧、酚醛环氧、苯酚甲醛树脂和间苯二酚甲醛树脂等组成胶粘剂。该胶粘剂具有良好的介电性能和较高的热变形温度和热态机械性能。该胶粘剂软化点较高，借助溶剂提高其粘合物的柔软性。表2-3胶粘剂的性能性 能桐油酸酐型胶粘剂桐马酸酐型胶粘剂硼胺固化环氧胶粘剂有机羧酸盐固化的环氧胶粘剂聚酯环氧胶粘剂改性钛环氧胶粘剂高强度环氧胶粘剂固体含量，%60胶化时间（ 200圆穴法），min510361.53电气性能Enp，MV/m2529.3v（室温），m（130），m（155），m16101414.810114.884.1810104514

20、3710161.21.62.32.41013（室温）（130）（155）3.94.85.2453.8tg102 （室温） （130） （155）0.310.910.30.470.562.32.8机械性能冲击强度，抗弯强度（室温），MPa（130），MPa（155），MPa 203070090023.191761950500200100014009560耐热等级BF23补强材料补强材料在云母带中起增加机械强度的作用，它与云母纸、胶粘剂一起组成云母带。云母带性能的好坏除与云母纸、胶粘剂有关外，还与补强材料种类、性能有着密切的关系。补强材料的种类很多，按其取得方法可分为天然的补强材料和合成的补强材料

21、；按其结构性能分为有机补强材料和无机补强材料。有机补强材料有木质的、绵质的和合成纤维的；无机补强材料有玻璃纤维和石棉。目前广泛应用于云母带的补强材料是电工用无碱玻璃布。231补强材料的组成、性能玻璃布是由玻璃纤维组成的，玻璃纤维的主要成分为SiO2，其基本结构是硅氧（Si-O）为主链，较有机纤维材料C-C链键能大，因此玻璃布耐高温，此外玻璃布具有良好的机械强度、透明性、耐热性等。补强材料性能见表2-4。1）浸透性 玻璃纤维本身不能被胶粘剂浸透，为了提高玻璃布的浸透能力采取的措施是增加吸附胶粘剂的表面积。即1）是将纤维拉的细一些，这样相同重量的玻璃纤维其表面积增加，粘附胶粘剂的能力也就增加了。2

22、）是纱的捻度小一些，使纤维与纤维之间的空隙大一些，提高胶粘剂的填充量。3）玻璃纤维的密度小一些，胶粘剂就较容易填充。2）机械性能 玻璃布的机械性能很高，是较理想的补强材料，玻璃纤维越细、越短，机械强度越高；含碱量越小，则机械强度越高。3）耐热性 玻璃布的耐热性很高，在200下时性能较稳定。超过200时，玻璃纤维开始分解，强度降低，在300时降到80%，在400时降到55%，到600时强度几乎消失。表2-4补强材料的性能厚度，宽度，标重，密度，根/cm拉伸强度，N/2.5cm10cm捻度，捻/m组织经向纬向平纹2030117.698182288.2280.0300.00524166.678.40

23、.04027196137.40.0600.01053274.43多胶粉云母带高压电机主绝缘材料-多胶粉云母带是由胶粘剂粘合介电材料和补强材料，经烘陪、卷制、分切而成。适用于高压电机主绝缘材料和其它电器的绝缘。多胶粉云母带经历了由以天然树脂及片云母材料为基本结构到以合成树脂为胶粘剂，以片云母或粉云母纸为主体的主绝缘材料的历程。我国从50年代开始，用沥青片云母带作发电机的主绝缘材料；60年代先后出现了醇酸云母带、环氧聚酯玻璃粉云母带和环氧玻璃粉云母带，从而结束了“黑绝缘”的历史，开创了“黄绝缘”的时代，使我国的主绝缘材料水平有了飞跃性的发展；70年代针对环氧玻璃粉云母带存在的问题，相继研制出了钛环

24、氧玻璃粉云母带、环烷酸铅玻璃粉云母带、以硼胺络合物为潜伏性固化剂的环氧玻璃粉云母带和PRF酚醛环氧玻璃粉云母带；与此同时为了满足10KV级以下的电压等级的高压中型电机的VPI工艺的要求，开发了中胶环氧玻璃粉云母带；80年代为了提高高压电机主绝缘的机电性能，以满足大型单机容量机组的需求，研制出了桐马环氧玻璃粉云母带；90年代，为了赶上主绝缘的世界先进水平，提高电机运行的可靠性及运行寿命，研制出了高云母含量的桐马环氧玻璃粉云母带、高电压桐马环氧玻璃粉云母带和F级高强度多胶粉云母带，与此同时，根据高压电机特殊部位和特殊性能的需求，研制出了三合一环氧聚酯薄膜玻璃粉云母带以及满足耐高温的H级二苯醚玻璃粉云母带。进入21世纪，从节能、环保和进一步提高电机的运行寿命和运行可靠性的角度出发，正在研制中的快速固化云母带、环保型云母带和高导热云母带等等。国外多胶体系主要有美国GE公司Micapal绝缘，法国A-A公司的Isotenax-N，加拿大GE公司Micapal绝缘和日