电机绝缘新材料开发研究
日期:2018-05-21
  大型汽轮发电机容量越大,电压越高,对定子线棒主绝缘要求也越高,世界各大公司制造发电机都有自己的绝缘系统,定子线棒主绝缘很薄,但耐电压水平却很高。21世纪初期,制造大型汽轮发电机定子线棒将能用黏结强度好的少胶粉云母带包扎经真空无溶剂亚博彩票登陆网站(VPI)制造。电网用电峰谷之差很大,要求发电机定子、转子绕组绝缘都经过1万次冷热循环试验验证。空气、氢冷表面冷却汽轮发电机对绝缘的导热性能还要求有大幅度提高,这就需要改进云母带及漆等材料的导热性能。20世纪80年代后,世界绝缘材料与绝缘技术学科有了新的发展。特别是将纳米技术、互穿网络技术和纤维增强技术等基础技术的发展应用于改造或发展新的绝缘技术。10多年前,国外将纳米术二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、碳酸钙等加入绝缘材料中,提高了材料的韧性、伸长率等性能,而传统技术在提高材料强度的同时,通常会降低韧性和伸长率。  我国在近几年也大力发展纳米技术,如在聚酰亚胺薄膜中加5%~20%的纳米二氧化钛或二氧化硅可以大大提高聚酰亚胺薄膜的耐电晕性,在不饱和聚酯塑料中加入10%的碳酸钙可提高其耐热性10%左右。纳米材料的价格也逐步下降,从每吨几万元降至几千元。近年来,利用互穿网络技术对绝缘材料进行改性的应用研究也在发展。互穿网络技术是将两种或两种以上聚合物充分混合然后固化,参与互穿的聚合物之间并没有发生化学反应,而是相互交叉渗透,机械缠绕,这种网络在分子级别上强迫互溶和协同作用,有效改善体系的分散度性、界面亲和性,从而提高相稳定性,实现性能互补,成为改善聚合物材料性能的一种有效的方法。目前聚丙烯酸酯、环氧树脂聚氨酯、聚苯乙烯、乙烯基树脂间二元、j元网络以及他们的不同品种之间的互穿网络已经获得了应用。  近年来,绝缘材料工作者利用动物长骨的增强原理开展的骨形(哑铃形)短纤维对复合材料的增强十分有效。引入纤维形态设计的概念,通过异形纤维来解决复合材料的强度和韧性的矛盾,克服界面黏结较短时短纤维容易从基体中出拆而导致复合材料失效的难题。在层压板具有应用前景。  近年来,国外对环氧树脂与氢酸酯共固化反应过程进行了许多研究工作,应用氢酸酯改性或固化环氧树脂制成的复合材料的湿热性能及介电性能比原环氧树脂有很大提高,已广泛应用于电子、电气、航空航天领域中,将来也可能应用在大型发电机中。  定子绕组采用高热传导材料的试验和实用研究。空气、氢气或蒸发表面冷却发电机,定子绕组铜耗热量需通过绝缘体散热到铁心或风道冷却介质中去,定子绕组绝缘体的热导率对定子绕组的最高温升有直接的影响,定子绕组绝缘层的热导率。  大型汽轮发电机定子绕组端部固定,还需要有符合设计要求的机械强度和热膨胀系数的玻璃纤维交织绕成的大锥环,无气隙高强度阻燃层压板制成的支撑件,以及各种耐温等级高,机械强度、电气强度好的各种薄膜、绑带绝缘制品。总之绝缘材料及绝缘工艺的改进,是21世纪汽轮发电机发展的一个重要方面。