1147-2真空压力浸渍用环氧浸渍树脂及其在高压电机上的应用

1147-2真空压力浸渍用环氧浸渍树脂及其在高压电机上的应用

杨杰1,2，张奕黄2，李雪3，陈红生4，薛长志4

（1.国电联合动力技术（宜兴）有限公司，江苏宜兴214203; 2.北京交通大学, 北京100044；3.上海同立电工材料有限公司，上海201605；4. 南车株洲电机有限公司，湖南株洲412001）

概要：主要介绍了1147-2真空压力浸渍用环氧浸渍树脂的性能指标、常规电性能及其在高压电机上的应用情况，结果表明1147-2浸渍树脂是一种更适宜国内工艺技术条件的环保型高性能浸渍树脂。

关键词：环氧酸酐；真空压力浸渍；高压电机

1147-2 Epoxy VPI Resin and Its Application on High Voltage Motor

Yang Jie 1,2, Zhang Yi-huang2,Li Xue 3, Chen Hong-sheng 4, Xue Chang-zhi 4

(1.Guodian United Power Technology (Yixing) Company LTD., Yixing 214203, China; 2. Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China; 3. Shanghai Tongli Electric Material CO., LTD，Shanghai 201605, China; 4. CSR Zhuzhou Electric CO.,LTD. , Zhuzhou 412001,China)

Abstract: The performances and conventional electrical properties of 1147-2 epoxy VPI resin and its applications on high voltage motors were introduced mainly. Results show that 1147-2 impregnated resin is a kind of environmental friendly impregnated resin with high performance, which is more suitable for the domestic technology condition.

Key words: epoxy anhydride; vacuum pressure impregnation; high voltage motor

1 前言

目前高压电机定子主绝缘系统可以分为两条技术路线：一是以美国GE公司Micadur绝缘和法国A-A 公司isotenax-N绝缘为代表的环氧粉云母带多胶体系，采用液压或模压成型的连续式绝缘；另一是以美国西屋公司Thermalastic绝缘和瑞士ABB公司Micadur绝缘为代表的环氧粉云母少胶体系，采用真空压力浸渍（VPI）的连续式绝缘。

对于高压电机而言，采用真空压力浸渍（VPI）绝缘结构，云母含量显著提高，有利于提高绝缘的电气性能、耐电晕性和耐电寿命；绝缘内部无气隙，整体性良好，导热性提高，从而提高电机的技术指标、运行寿命及运行可靠性；同时大大简化线圈制造工艺，缩短生产周期，降低制造成本，有利于提高线圈绝缘质量的稳定性。

根据VPI整浸浸渍树脂来划分，目前VPI技术线路有三类，一类是环氧酸酐-苯乙烯树脂（典型产品为Thermalastic绝缘体系53841WS和53841PU树脂），第二类是纯环氧-酸酐树脂（典型产品为西门子Micalastic绝缘体系ET884树脂），第三类为其它类树脂，主要包括一般耐热不饱和聚酯树脂（如吴江太湖1149-2树脂）、改性不饱和环氧酯树脂（如苏州巨峰JF9950树脂）、改性不饱和聚酯亚胺树脂（如哈绝H9110树脂）等。其中，除第二类纯环氧酸酐无溶剂浸渍树脂外，其它树脂都含有苯乙烯、甲基苯乙烯等溶剂作为稀释剂，在烘焙过程中，树脂中的活性稀释剂普遍存在沸点较低、易挥发的现象，可能会使绝缘存在气隙和尺寸收缩，只有纯环氧酸酐无溶剂浸渍树脂才能真正做到无溶剂、基本零挥发、零气隙，VPI后绝缘整体性好，代表着当前世界最先进的VPI水平。

目前国外纯环氧酸酐无溶剂浸渍树脂典型代表---西门子公司ET884树脂，其主要由低粘度环氧树脂和液态酸酐组成，不含其他稀释剂，固化挥发物小，比较符合环保要求，因而在国内逐渐得到应用和认可。但ET884树脂的室温粘度大，在使用时要加热到60℃～70℃时粘度才能达到使用要求，在树脂不用时需要冷却至10℃以下储存，在工业生产中，浸渍树脂反复加热冷却，不仅会增加很多电能消耗和工时消耗，而且在反复使用过程中不可避免的会有部分杂质和促进剂流入浸渍树脂中，在热的作用下，浸渍树脂的使用寿命会大幅度缩短，严重的会导致树脂提前报废。加上ET884树脂从国外进口，价格较高，极大的限制了ET884浸渍树脂的在国内进一步推广和普及。

2 1147-2树脂性能介绍

上海同立电工材料有限公司在对国外各种浸渍树脂深入研究的基础上，进行了一些有益的改进，开

发出了1147-2真空压力浸渍用环氧浸渍树脂，经过产品鉴定和反复验证试验表明其性能基本达到了ET884树脂的水平。与ET884树脂相比，其室温粘度有明显下降，可以满足常温下浸渍的工艺条件，缩短了浸渍树脂的加热时间和制冷时间，减少能源消耗，并且大幅度减缓了由于促进剂流失到树脂中造成的树脂粘度快速增长，有利于延长浸渍树脂的使用寿命。此外，1147-2与ET884树脂同样都不含任何易挥发性成分，相对于其他含苯乙烯类稀释剂的无溶剂浸渍树脂，减少了在真空和烘培过程中挥发物气体的排放，有利于改善环境，是更适宜国内工艺条件的环保型高性能VPI浸渍树脂。

表1为西门子ET884树脂与上海同立1147-2树脂的性能对比。

表1两种浸渍树脂的性能对比

序号检测项目单位1147-2 ET884（实测值）

1 外观—淡黄色透明液体，无

机械杂质、不溶粒子

无色透明液体

2

粘度

（23℃±1℃，旋转粘度计）

mPa·s 139

16.0-17.0

(70℃)

3

固化挥发份

（140℃/10h）

% ≤5≤5

4 密度g/cm3 1.15±0.1 1.16±0.01

5 树脂在闭口容器中的稳定性

（60℃±2℃/96h）

—粘度增长倍数≤0.5—

6 体积电阻率

常态

Ω·m

≥1×1012 5.3×1012浸水48h ≥1×1012 5.2×1012

7 表面电阻率

常态

Ω

≥1×1014 3.0×1013浸水48h ≥3×1013 1.8×1012

8 介质损耗因数—≤1.0×10-20.001

9 相对介电常数—≤3.5 3.1

10

电气强度

（快速升压）

常态

MV/m

≥2223.2 155±2℃≥20—

浸水48h ≥20—

1147-2真空压力浸渍用环氧浸渍树脂是由高纯度环氧树脂与酸酐固化剂配制而成的高压电机（VPI）无溶剂浸渍树脂。与国外西门子ET884树脂、VonRoll ISOLA 3407同属环氧酸酐类低挥发无溶剂绝缘浸渍树脂。与国外同类型产品相比，其最大的优点在于采用独创的降粘技术，降低了树脂体系的粘度，实现了室温浸渍，节约了大量能源，缩短生产周期，提高经济效益，填补国内空白。

2.1 1147-2树脂固化挥发份

为验证含苯乙烯类活性稀释剂的浸渍树脂和1147-2树脂在固化过程中质量损失的巨大差异，采用Φ105的钢盘浇注1.0mm厚的胶片方法，比较不同种类的浸渍树脂所产生的挥发份的大小程度。实验数据分别见下表2所示。

试验只是间接地反映浸渍树脂的固化挥发物水平，无法正确反映电机定子在VPI处理过程中的真正挥发物水平。考虑到敞口浇片都是在烘箱中进行，升温速率较快，使树脂体系能在较短的时间内实现固化。而电机定子体积、重量较大，烘房的空间又很大，很难实现在同样短的时间内达到与上述方法类似的升温效果。如果使用传统的苯乙烯为活性稀释剂的浸渍树脂，势必会出现在升温过程中，苯乙烯在未达到固化温度点时大量挥发，就树脂体系而言，这种挥发量应该比上述试验所测的数值还要大许多。但是，1147-2树脂的挥发份指标都不会超过5%，这对于提高主绝缘的致密性、电气强度和机械强度都是至关重要的。1147-2树脂在固化过程中可以达到极低的排放量，从环保角度来考虑1147-2树脂是真正的无溶剂浸渍树脂。