耐高压绝缘材料的研究现状及发展

耐高压绝缘材料的研究现状及进展

摘要: 从高导热、耐高温、环保型、纳米颗粒改性等方面对国内外耐高压绝缘材料的研究现状和进展进行了综述。高导热、耐高温绝缘材料方面国外多家知名公司保持着领先优势,国内虽取得较多的成果,其产品仅适用于中小型高温电

机 , 不能满足高压大电机的使用要求。环保型绝缘材料方面 , 通过提高绝缘漆中的固体含量和降低粘度,减少有毒溶剂的含量,或用无毒溶剂及水代替,以达到环保要求。生物可降解绝缘材料及环境降解绝缘材料的可行性方面也进行了探索性试验。利用无机纳米粒子改性电气绝缘材料,不但能大幅度提高绝缘材料耐压和耐电晕等方面的性能,还提高了电机的使用寿命。

关键词 : 高导热;耐热;纳米改性;

Research Status and Progress

of High Voltage Resistant Insulation Materials

Abstract : The status and

progress of high pressure resistant insulation material at home and abroad were reviewed from aspects like high thermal conductivity , high_temperature resistance , environmental protection and modification of nano-particles .High thermal conductivity insulation materials can improve the efficiency of cooling system and decrease the energy loss of electric machines.Some famous foreign companies keep ahead in this field .Current domestic high_temperature resis - tant solventless insulating varnish can only be used in small and medium_sized generators instead of high voltage generators .Therefore this kind of material should be improved in either resin_rich or resin_less insulation systems .The toxic material problem in insulation materials should be resolved by improving solid content and reducing viscosity in insulating varnish .Another solution is to use innoxious solvent or water as solvent in insulating varnish .Exploratory experiments were made in biodegradable and environment degradable insulating materials .With inorganic nanometer particle_modified electrical insulation materials , not only can the breakdown voltage and corona resistance of insulation material be increased but also the service life of generator be extended .The hybridization of organic_inorganic materials can provide a method to solve the agglomeration of nanometer particles and improve the electrical property of insulation materials .

Key words : high thermal conduction; heat resistance; nano_modified ; environmental protection; insulation materials

1 前言

随着我国经济的迅速发展, 能源需求不断增加。 2005 年我国人均年发电量

为1897 度, 到2007年增长为2512 度。2008 年受国际金融危机的影响,我国的经济发展速度有所降低, 但是能源需求仍在增长,人均年发电量

增加到2631 度。而发达国家人均年发电量一直在 6 600 ～ 15 000 度之间。我国与发达国家相比,还有很大的差距,装机容量仍有很大的发展空间。原电力部计划司司长吴敬儒预计, 到2015 年我国人均年发电量将达 4 153 度, 进一步接近发达国家的水平.

尽管我国水电百万千瓦级机组的制造水平已居世界领先地位, 但是发电机需要

的具有良好热态机械强度、高云母含量、较高耐热性和导热性的主绝缘材料仍需进一步研发。在开发新型绝缘材料的同时,更要兼顾环保问题。从发展趋势来看,高导热绝缘、耐热绝缘、环保型绝缘、纳米改性绝缘是研究开发的重点关注方向。

2 高导热绝缘材料

空冷汽轮发电机具有制备、运行和维护成本低, 电磁力及机械力造成的损耗小, 设计到制备的时间周期短等优点, 使得大型空冷发电机成为目前研究和应用的热点产品。济南发电设备厂2008 年制备了国内最大容量的330 M W 空冷汽轮发电机[ 1] 。哈电公司采用新的全空冷技术, 制备了三峡700 M W 水轮发电机, 填补了大容量空冷水轮发电机国内制备空白，达到了世界先进水平。目前,哈电公司正在研制的350 M W 空冷汽轮发电机, 是目前

国内最大容量的空冷型汽轮发电机。

为了提高空冷发电机的容量和工作效率, 高导热的绝缘体系逐步发展起来

[ 2] 。因为线棒中没有冷却回路, 省却了相关的辅助设备, 电机的可靠性和维护性得到提高。使用高导热的绝缘体系, 简化了冷却系统,减少了损耗,

发电机的效率得到提高。电机定子线棒的高导热绝缘体系由高导热的丝包电磁线、高导热的主绝缘材料、槽内绝缘和固定绝缘等组成。日本日立公司、