高压电机用主绝缘材料

高压电机用主绝缘材料

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高压电机用主绝缘材料

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目 录

1. 概述

2. 高压电机用主绝缘材料的组成

2.1. 云母

2．1．1. 云母的种类 2．1．2. 片云母 2．1．3. 云母纸

2．2. 胶粘剂 2．3. 补强材料

3. 多胶粉云母带

3．1. 多胶粉云母带的组成、性能及特性

3．1．1. 国外多胶粉云母带的组成、性能及特性 3．1．2. 国内多胶粉云母带的组成、性能及特性

3．2. 多胶粉云母带的制造 3．3. 多胶粉云母带的应用

3．3．1. 多胶粉云母带的应用

3．3．2. 高电压环氧玻璃粉云母带在三峡机组上的应用

3．4. 多胶粉云母带的发展方向

4. 少胶粉云母带

4．1. 少胶粉云母带的组成、性能及特性

4．1．1. 国外少胶粉云母带的组成、性能及特性 4．1．2. 国内少胶粉云母带的组成、性能及特性

4.2. 少胶粉云母带的制造 4.3. 少胶粉云母带的应用

5 4．3．1. 少胶粉云母带在6KV 级高压电机上的应用 4．3．2. 少胶粉云母带在6KV 、10KV 级高压电机上的应用

4．4. 少胶粉云母带的改进

5. 参考文献

1.概述

近年来，国际上大电机制造业发展很快，尤其是发电设备的单机容量增长迅速，汽轮发电机单机容量已达1200MW ，水轮发电机单机容量已达到800MW 。随着单机容量的逐渐增加，发电机额定电压也相应提高，汽轮发电机最高电压已达27KV ，水轮发电机最高电压已达24KV 。随着发电机单机容量的增长，对大电机定子主绝缘材料不断提出新的要求，因而出现了许多大电机定子主绝缘材料。

目前世界上高压电机定子线棒主绝缘系统归纳起来可分为两大技术流派，一是少胶粉云母带真空压力浸渍（VPI ）的连续式绝缘流派，其绝缘代表是美国西屋公司的Thermalastic 绝缘、瑞士ABB 公司的Micadur 绝缘和瑞士Isola 公司的Samicabond 绝缘；一是环氧多胶粉云母带模压（或液压）连续式绝缘流派，其代表绝缘为美国通用电气公司（GE 公司）Micapal 绝缘和法国A-A 公司的Isotenax-N 。少胶粉云母带真空压力浸渍（VPI ）的连续式绝缘流派的定子线棒主绝缘材料是采用环氧胶粘剂或不饱和聚酯亚胺树脂胶粘剂等粘合生云母纸和补强材料而成；环氧多胶粉云母带模压（或液压）连续式绝缘流派的定子线棒主绝缘材料是以熟云母纸为基材，采用环氧胶粘剂粘合熟云母纸和补强材料而成。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

6 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

2．1．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Si 4+被AI 3+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、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。 2．1．1．云母的种类

白云母亦称钾云母，其结构式为KAI 2[AISi 3O 10]（OH ）2；若白云母中的铝氧八面体内的AI 3+全部被Mg 2+取代，就是金云母，结构式为KMg 3[AISi 3O 10]（OH ）2；若金云母中部分Mg 2+被Fe 2+

7 取代，即为黑云母，结构式为K （MgFe ）3[AISi 3O 10]（OH ）2；若金云母中全部Mg 2+被Fe 2+取代，即为铁云母，结构式为KFe 3[AISi 3O 10]（OH ）2；若Ca 2+代替了K +，以及更多的AI 3+代替Si 4+，即为珍珠云母；还有锂云母（KLi ）2AI [AISi 3O 10]（OH ）2、氟金云母(合成云母)KMg 3[AISi 3O 10]F 2、蛭石云母K （MgFe ）3[（AISi ）4O 10]（OH ）2·4H 2O 等等。 2．1．2．片云母 2．1．2．1.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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组；按表面质量分甲、乙、丙三个等级。 2．1．2．2.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/cm 3

2.7～

3.1 2.6～3.0 2 耐热温度 ， ℃

500～600 900～1000

3 热膨胀系数，10～6

/℃ 3.6

5.2

4 导热系数，W/（m ·K ） 0.435～0.486 0.511～0.611

5 介电强度 ， MV/m 70～250 50～200

6 体积电阻率，Ω·m 1012～1015 1011～1014

7 表面电阻率，Ω 1011～1012 1010～1011

8 介电常数

6～8 5～7 9 介质损耗因数 0.0002 0.0065 10 气泡含有率 少 较多 11 解理性 好 较好 12 弹性 好 较好 13 柔软性 好 较好 14

耐化学性

更好

好

2．1．3．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