《绝缘材料初》PPT课件.ppt

1,绝缘材料的应用及发展前景,2,1.绝缘材料的概况2.绝缘材料的几个主要性能及测试问题3.干式变压器简介4.绝缘漆5.关于UL6.绝缘材料的发展趋势,3,1.绝缘材料的概况,1.1绝缘材料的定义与作用 1.2绝缘材料的耐热分级1.3绝缘材料分类、命名及型号1.4绝缘材料常用标准代号,4,1.1绝缘材料的定义与作用,这里所述的的绝缘材料是电工绝缘材料。按国家标准GB2009.5规定的绝缘材料的定义是：“用来使器件在电气上绝缘的材料”。也就是能够阻止电流通过的材料。它的电阻率很高，通常在1061019m的范围内。如在电机中，导体周围的绝缘材料将匝间隔离并与接地的定子铁芯隔离开来，以保证电机的安全运行。绝缘材料的用途是将带电的部分与不带电的部分或带不同电位的部分相互隔离开来，使电流能够按人们指定的路线去流动,5,绝缘材料在电工产品中是必不可少的材料。例如一台300MW汽轮发电机就需要绝缘漆10t、云母制品8t、层压板5t、漆布和薄膜约1t；一台3200Kw的变压器所需绝缘材料占其总质量的34%；一台10Kv的高压断路器所需绝缘材料占其总量的18%。按我国发电设备装机容量及与之配套的电工设备的绝缘材料消耗定额平均为65t/10MW。由此可见绝缘材料在电工设备中所占比例是很大的。,6,大体上，电机、电器设备都是由导体材料、磁性材料、绝缘材料和结构材料构成。除绝缘材料之外，其他都是金属材料。电机、电器在运行中，不可避免地要受到温度、电、机械的应力和振动，有害气体、化学物质、潮湿、灰尘和辐照等各种因素的作用。这些因素对绝缘材料比对其他材料有更显著的作用。可以说，绝缘材料对这些因素更为敏感，容易变质劣化，致使电工设备损坏。所以绝缘材料是决定电机、电器运行可靠性的关键材料。随着运行时间的延续，绝缘材料必然要老化，并且其老化速度要比其他材料快，所以决定电机、电器使用寿命的关键材料也是绝缘材料。,7,绝缘材料是决定电机、电器技术经济指标的关键因素之一。电机的重要技术经济指标之一是质量功率比，即kg/kW值。减少比值，对电机有重要意义。剧报道，从1900年到1967年，1hp（0.75kW）的电机质量由40kg减少到10kg，目前已降低到6kg/kW水平。导致这种变化的重要原因是采用耐热性高的绝缘材料。降低kg/kW值可节约大量金属材料，降低电机成本。如一台A级(105)电动机采用H级（180）绝缘之后，可缩小体积30%50%，节约铜20%、硅钢片30%50%，铸铁25%。当然，采用同一型号机，用耐热指数更高的绝缘材料，可以提高功率或延长电机的使用寿命。从电机、电器产品的造价情况看，绝缘材料所占费用约在一半，这些都说明了绝缘材料在电机、电器工业中所占的地位和作用了。,8,1.2绝缘材料的耐热分级,电工产品绝缘的使用期受到多种因素的影响，而温度通常是对绝缘材料和绝缘结构老化起支配作用的因素，因此已有一种实用的、被世界公认的耐热性分级方法，也就是将电气绝缘的耐热性划分为若干耐热等级。按国家标准GB11021-89（IEC85）规定，各耐热等级及所对应的温度如下：耐热等级 温度/Y 90 A 105 E 120 B 130 F 155 H 180,9,由于习惯上的原因，目前无论对绝缘材料、绝缘结构和电工产品均笼统地使用“耐热等级”这一术语。但今后的趋势是，对绝缘材料推荐采用“温度指数”和“相对温度指数”两个术语；绝缘结构对电工产品则保留采用“耐热等级”这个术语。标明某电工产品为某耐热等级，绝不意味着改产品绝缘结构中的每一种绝缘材料都具有相同的温度极限。绝缘结构的温度极限与其中各绝缘材料的温度极限可能不直接相关。在绝缘结构中，绝缘材料的温度极限可能因受到其他组成材料的保护而有所提高，也可能因材料间不相容而使绝缘结构的温度极限低于各个组成材料的温度极限。所有这些问题应该通过功能试验予以研究。,10,1.3绝缘材料分类、命名及型号,分类绝缘材料产品按大类、小类、温度指数及品种的差异分类。绝缘材料产品按形态结构、组成或生产工艺特征划分为8大类。用一 位阿拉伯数字表示。大类代号在产品型号中为型号的第一位数字。见下表1-1：,11,各大类绝缘材料产品中按应用范围、应该工艺特征或组成划分小类。用一位阿拉伯数字代表。小类代号在产品型号中为型号的第二位数字。前6大类的小类代号见下表1-2，小类空号供今后发展新型材料用。,12,13,14,15,16,17,18,机电工业的绝缘材料厂生产的绝缘材料大部分属于表1-2中的16大类，表1-1中第7大类中少数小类产品也有生产。产品型号中的第三位数字为温度指数。对于表1-2所列第5大类中第0小类（云母纸）及第6小类（电热设备用云母板）等产品允许不按温度指数进行分类。其余产品应按温度指数分类，分类代号应符合表1-3规定。电气绝缘材料的基本分类单元为品种，同一品种产品的组成基本相同。电气绝缘材料的品种用一位阿拉伯数字来表示。,19,关于产品命名,表1-3电气绝缘材料的温度指数代号,20,电气绝缘材料按产品大类、小类名称命名，允许在此基础上加上能反映该产品主要组成、工艺特征、特性或特定应用范围的修饰语。在只叙述一个品种的场合，应在产品名称前冠以产品型号。如：漆、可聚合树脂和胶类产品的命名产品名称 中应依次描述 主要化学组成 修饰语 类别名称 注：修饰语也可以写在主要化学组成前 示例1:1032三聚氰胺醇酸浸渍漆 示例2:1034环氧少溶剂浸渍漆,21,又如：层压制品、卷绕制品、真空压力浸胶制品和引拔制品类的命名 产品名称中应依次描述 树脂名称 底材名称 修饰语 类别名称 注：修饰语也可以放在底材名称或树脂名称前 示例1：3240环氧酚醛层压玻璃布板 示例2：3721酚醛层压布棒,22,关于型号编制方法,按温度指数分类的电气绝缘材料，产品型号用4位阿拉伯数字来编制，其中 第一位数字取表1-1规定的大类代号 第二位数字取表1-2规定的小类代号 第三位数字取表1-3规定的温度指数代号 第四位数字为该类产品的品种代号示例：1032三聚氰胺醇酸浸渍漆 第一位数字“1”表示该产品归属第1大类 第二位数字“0”表示该产品归属第1大类中的第0小类 第三位数字“3”表示该产品的温度指数不低于130 第四位数字“2”为该产品的品种代号根据产品划分品种的需要，可以在型号后附加英文字母或连字符后接阿拉伯数字来表示不同的品种，其含义应在产品标准中规定。,23,对于云母制品，其型号连字符后接阿拉伯数字的含义为“1”表示粉云母制品“2”表示金云母制品“3”表示金粉云母制品,24,对于符合国际标准或国外先进标准定义、等同采用国际标准或国外先进标准生产的产品，可以等同采用相应的国际标准或国外先进标准编制产品型号，可将按国际标准或国外先进标准编制的型号写在按本标准编制的型号后面，并用圆括号括起来。,25,1.4绝缘材料常用标准代号,国内标准GB 国家标准（强制）GB/T 国家标准（推荐）JB 机械部标准（强制），现称行业标准(强制)JB/T机械部标准（推荐），现称行业标准(推荐)DB/5100 地方企业标准（四川）国外标准IEC 国际电工委员会标准ISO 国际标准化组织标准ASTM 美国材料试验学会标准ASA 美国标准协会标准ANSI 美国国家标准研究所标准NEMA 美国全国电气制造商协会标准JIS 日本工业标准DIN 德国工业标准BS 英国标准NF 法国标准,26,2.绝缘材料的几个主要性能及测试问题,2.1绝缘电阻、电阻率2.2相对介电常数和介质损耗角正切2.3击穿电压、电气强度2.4拉伸强度2.5热稳定性2.6阻燃性,27,2.1绝缘电阻、电阻率,电阻是电导的倒数。电阻率是单位体积内的电阻。材料电导越小，其电阻越大，两者成倒数关系，对绝缘材料的要求，一般情况下总是希望电阻率尽可能高。有关的几个性能如下。绝缘电阻用绝缘材料隔开的两个导体之间的电阻。即与绝缘材料相接触的两电极之间的直流电压除以通过两电极的总电流所得的商，它等于体积电阻加表面电阻的和。用（M）表示。表面电阻在绝缘材料同一表面两导体之间的电阻，就是在绝缘材料同一表面上的两电极之间的直流电压除以电极间流过的电流，即电导电流（泄露电流），单位为。、表面电阻率在绝缘材料的表面的直流电场强度除以电流线密度所得的商，即单位面积内的表面电阻。体积电阻在绝缘材料相对两表面上放置的两电极间所加直流电压与流过两电极之间的稳态电流之商。体积电阻率在绝缘材料内的直流电场除以稳态电流密度所得的商，即单位体积内的体积电阻（单位体积所流过的电流）。,28,电阻的具体测试方法标准中都有具体规定，测试时应注意的问题如下。1.试样准备，试样的加工应按规定的方法，试样表面不得受损伤和污染，对层压制品的加工一定要减少损伤，不能用刨床加工。2.测试环境，环境条件按规定，一般情况下与标准大气条件相差不大时，还可以做测试，但进行重要测试或空气湿度、温度很高时，一定要达到标准大气条件方能测试，下雨天测试电阻要比晴天低一次方，应引起注意。3.对层压制品和模塑料绝缘电阻试样的钻孔加工，钻头一定要锋利，不能在孔内形成毛粗糙面，更不能钻偏或钻距不符合规定。这些都影响测试结果的准确性。4.电极的粘贴，采用铝箔电极时，首先铝箔电极表面加工要平整，尺寸准确，贴铝箔时凡士林或硅油不能太多，否则影响测试结果的准确。铝箔有毛刺所测电阻要低，铝箔贴得不同心，结果也要低，凡士林或硅油多，测试结果又可能偏高。5.测电阻时，加电压电化1min后读数，达到通过试样的电流稳定。这样各试样的电阻值才有可比性。试样经测量后，积存了残余电荷，如果需要重复测试时应让试样充分放电。放电时间至少是前次充电时间的4倍。,29,2.2相对介电常数和介质损耗角正切,绝缘材料的用途有二：电网络各部件的相互绝缘（使导体与其他部分相互绝缘或导体相互分开）；电容器的介质（储能）。前者要求相对介电常数小，后者要求相对介电常数大。二两者都要求介质损耗角正切小，尤其是在高频与高压下应用的越远材料，为使介质损耗小，都要求采用介质损耗角正切小的绝缘材料，因此在绝缘材料的生产与选用时都测量其相对介电常数和介电损耗角正切。相对介电常数是宏观参数，绝缘材料的电容值与同样的真空电容值比，表征在交流电场下极化程度的一个量。电子、离子、原子、偶极子、分子等带电粒子越容易极化，也越大。,30,介电损耗：在交流电场作用下绝缘材料中的部分电能将转化成热，这部分能量叫阶段损耗。在绝缘材料内部，由于存在电介质电导现象，因此有一定的泄漏电流，造成电介质发热，这是电介质损耗的一个来源。电介质损耗的另一个来源是电介质内部的缓慢极化，由于材料内部的极化过程跟不上电场方向转变，从而产生电介质损耗。介电损耗正切：绝缘材料在交流电场下产生介质损耗的大小与电场强度的平方、电场频率成正比。不同绝缘材料在同一电场作用下产生的损耗的能力是不一样的，常用介电损耗角正切（tan）来表示绝缘材料的这一能力。在同样电场下介电损耗角越小，损耗越小，即发热量越小。,31,影响tan的几个主要因素，除绝缘材料结构影响外，还有以下几点。频率：随着电场频率变化，材料的tan也不同，极性材料影响更大，极性材料不适合于应用在高频领域。电场强度：电场强度不大时，对tan无影响，达到某一值时，tan会突然增大。温度：tan随温度而变化，在高温下tan成指数式上升。湿度：湿度越大tan越大。,32,在测试绝缘材料tan时，除上述影响因素外，具体操作上还应特别注意一下几点，因为tan测试属高精度仪器的应用，灵敏度高，少许变化都会影响测试的准确性。1.标准电容器应标准，长期使用标准电容器多少要吸潮，除应在干燥条件下放置外，还应一定时间内测其电容，保证电容值符合要求，应该适时进行干燥处理。2.可变电阻、可变电容旋钮经常旋转，容易磨损，严重时应检查。3.桥体保持清洁干燥，保持高的测量精度。4.电极要保持平整光滑洁净，如用导电橡皮电极时更应注意表面不受损伤。5.试样厚度对相对介电常数、介电损耗角正切影响较大，不同厚度产生不同结果，试样厚度应尽量接近。6.调节电桥平衡时，首先平衡试样的电容部分，然后平衡其损耗部分。首先调节R3，当R3调节到平衡指示器（检流计）的读数变化不大时，调节C4,而且必须反复调节R3与C4才能较迅速地达到电桥平衡。7.如果不按上述平衡调节，可能会产生电桥不灵敏的错觉。如一开始就调C4，由于R3与平衡时应有的数值相差太大，改变C4时，不平衡电流不会有多大的变化，使人感到好像电桥不灵敏，或读取不真实的结果。,33,2.3击穿电压、电气强度,前述3个绝缘材料电气宏观参数R、(电动势）、tan都是弱电场下的特性，为绝缘材料的非破坏性试验提供了重要的数据，可以观察到属于击穿前的击穿先导现象，而击穿场强是强电场下的重要特征参数。击穿：绝缘材料在电场作用下丧失绝缘性能，至少是暂时地丧失。也就是在某一个强电场下绝缘材料发生破坏，失去绝缘性能变为导电状态，称为击穿。击穿时的电压为击穿电压（介电强度）。电气强度：在规定的试验条件下发生击穿时电压与承受外施电压的两电极间距离之商。也就是单位厚度所承受的击穿电压。,34,电工设备绝缘的一个基本要求是在运行中能承受在其上施加的电压（工作电压）。击穿试验就是用来确定绝缘材料能承受的电场强度的。但是首先由于绝缘材料在电工设备中所处的条件与试验条件不同，如电场的形状、面积、机械应力、局部放电及其产物（臭氧等），这些因素会使绝缘材料的电气强度低于初始值。因此材料的电气强度只能用来筛选材料，而不能直接用于绝缘结构的设计。用来设计绝缘结构的电气强度的数据必须从绝缘结构的模拟试验和老化试验获得。电气强度除了用来控制绝缘材料的质量外，也可以用来指示在其他方面的性能，如材料的变异、均匀性以及劣化程度等。,35,影响电气强度的因素如下。除试验电压的频率、波形和施加电压的时间、电极几何尺寸等标准有具体要求外，一下几点应予以注意。1.试样厚度，当绝缘材料很薄时，击穿电压与厚度成正比，即电气强度与厚度无关，当绝缘材料厚度增加，会使散热困难，杂质、气泡等因素而使电气强度降低。2.温度，在室温以上电气强度随为年度上升而降低。3.湿度，绝缘材料内进入水分，电气强度降低。4.电压作用时间，对多数有机材料电气强度随电压作用时间延长而下降。5.试验时升压速度快电气强度高，而逐级升压或缓慢升压的电压作用时间较长，可更好地反映热效应以及材料的内部气隙等缺陷存在。所以一般试验方法中都规定不采取冲击式的升压方法，而采用连续升压或逐级升压的方法。6.机械应力或机械损伤，绝缘材料受到机械应力或机械损伤后会使电气强度降低，层压制品试样加工应尽量避免受强力损伤，不用刨而用铣，并控制加工进刀量要小。7.电极，一般来说，电极面积大，击穿电压有所下降，面积大容易找到弱点。另外，电极应平整光滑，更不能有毛刺和坑凹不平，这是降低电压影响测试结果准确性的。8.变压器油中有水或炭末，如果试样要在变压器油中测试击穿，变压器油应符合标准要求。时间长了，变压器油吸潮并有多次击穿残留的炭末，会使试样击穿电压降低，变压器油应适时处理或更换。9.试样，试样不能污染，薄的试样不能有折皱，会使击穿电压降低。,36,2.4拉伸强度,作为电气绝缘用的材料，不仅要求其应具有优异的电气性能，而且还要求具有良好的力学性能，特别是兼作结构部件的绝缘材料更是如此。绝缘材料可以通过常规的拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击等试验来确定其短时限的力学性能，我们所从事的力学性能试验主要是短时限的；这些试验内容都有共性，所以只将拉伸试验作一介绍。拉伸强度：在拉伸试验过程中，试样承受的最大拉伸应力，单位N/mm2（Mpa）。拉伸试验是绝缘材料力学性能试验应用最广、最具代表性的试验，绝缘材料标准中大都要求进行这个试验。试样根据不同产品类型有不同形状规定。,37,试验时应注意一下几点。1.试样尺寸应符合规定，制取试样时特别注意哑铃形试样的R部分一定要准确且应对称，否则影响测试结果误差太大，所测数据是无效的。对软质薄型材料试样，加工时刀具应锋利，保证试样不出现毛刺并且每个试样宽度一致，否则所测结果分散性大。2.拉伸速度对测试结果影响较大，一般快速比慢速结果要高，应按规定选取测试时的拉伸速度。3.试样必须在上下夹具中夹牢，不能夹坏也不能在拉伸时有滑移，在夹紧时不能有冲击力作用于试样上，否则将影响测试结果的准确性。4.试样夹在上下夹具中可以夹垫软质衬垫，防止试样滑移。注意试样上下垂直于地平面，要保证均匀受力。,38,2.5热稳定性,热稳定性是指绝缘材料在特定加热条件下，加热期间内一定时间间隔质量和形态等其他现象的变化。热分析法是研究绝缘材料热稳定性的经典方法。热分析法是指在程序温度控温下，测量物质的物理性质与温度关系的一类技术，人们通过检测样品本身的热力学性质或其他物理性质随温度或时间的变化，来研究物质结构的变化和化学反应。热分析法分为传统的差热分析法（DTA）和差示扫描量热法(DSC)两大类。二差示扫描量热法又分为热流型和功率补偿型两类。前者的原理与DTA类似，只是测温元件是贴附在样品支持架上，而不像传统DTA那样插在样品或参比物内。由于这种设计减少了样品本身所引起的热阻变化的影响，定量准确性较DTA好，所以又被称为定量DTA。,39,除了热分析法，热重法（TG）也是测量绝缘材料热稳定性的一种方法。热重法是在程序控温下，测量物质的质量变化与温度的关系。TG曲线记录的是质量-温度，质量保留百分率-温度或失重百分率-温度的关系。评价高分子材料热稳定性最简单、最直接的方法，就将不同材料的TG曲线画在同一张图上，直观地进行比较。在比较热稳定性时，除了比较开始失重的温度外，还要比较失重速率。实际上，在解释TG曲线时关于高分子热稳定性临界温度的标准并不统一。至今所用的标准有；起始失重温度、外推起始失重温度（最大斜率点切线与基线的交点）、终止失重温度或外推终止失重温度、拐点温度或最大失重速率温度、预定的失重百分数温度（常预定1%、5%、10%、20%和50%等）和积分程序分解温度等。,40,2.6阻燃性,阻燃性是指物质具有的或材料经处理后具有的明显推迟火焰蔓延的性质。目前评价阻燃性方法很多，如氧指数测定法、水平或垂直燃烧试验法等。目前绝缘材料的阻燃性主要通过添加阻燃剂实现，阻燃剂按化合物的种类分为有机化合物、无机化合物两大类；按使用方法非为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。下面介绍几种常用阻燃性的测试方法：,41,1火焰水平试样法（FH法）1.1试验设备和材料火焰水平试样燃烧装置本生灯、灯管内径9.50.5mm，长100mm，管子上端不得带有任何附件（例如支架）铁架台，上面装有试样夹具和金属丝网夹具 金属丝网，尺寸为125mm125mm，8孔/10mm，由直径约0.043mm钢丝制成。可移动的本生灯托架 游标卡尺、计时器、刀片，测量火焰高度的卡规或其他量具。燃料气体：工业甲烷气，或具有热含量为37MJ/m3的天然气、煤气、液化石油气等，但有争议时需采用工业甲烷气。,42,1.2试验步骤 将试样纵轴保持水平，横轴倾斜45，带标记线的宽面向上，安装在试样夹具中，调整夹具使试样最下边相距金属丝网10mm，并使试样自由端的断面与金属丝网自由端的边沿在同一垂直平面内。将本生灯远离试样（至少150mm）垂直放置，点燃并将火焰调节成252,mm高的蓝色火焰。调节时，可调节气源及本生灯进入空气量使其产生252mm高顶端呈黄色的蓝色火焰，然后加大空气进入量，直到黄色顶端消失。必要时需重新核对火焰高度。移动本生灯托架，使灯管中心轴线与试样纵向底边处于同一垂直平面内，并与水平成45，让试样自由端约6mm长承受火焰。保持本生灯位置不变，施加火焰30s，然后移开本生灯；如果施加不到30s，火焰前沿已经蔓延到第一条标记线，应立即移开本生灯停止施加火焰。观察、测量和记录观察本生灯移开后有无火焰燃烧，记录试验中发生的任何现象如果本生灯移开后试样火焰继续燃烧，则测量火焰前沿从第一条标记线蔓延到第二条标记线的时间，以秒为单位。用两条标记线之间的距离（75mm）除以火焰在两条标记线之间的燃烧时间，计算燃烧速率。如果火焰前沿蔓延到第二条标记线之前熄灭了，则测量燃烧破坏的最大长度。,43,1.3试验次数 按1.2条试验步骤，分别在5个试样上进行试验。1.4结果评定试样性能应定为下列三个等级之一：FH1级 本生灯移开后无可见火焰燃烧 FH2级 火焰前沿蔓延到第二条标记线之前熄灭。表示方法为在FH2之后加上燃烧破坏的长度（例如FH2-70mm）。取5个试样中最大的燃烧破坏长度作为结果。FH3级 火焰前沿蔓延到第二条标记线。表示方法为在FH3之后加上燃烧速率（例如FH3-30mm/min）。取5个试样中最大的燃烧速率作为结果。如果被试材料的5个试样具有不同的等级，则取数字最大的一级作为该材料的等级,44,2火焰垂直试样法（FV法）2.1试验设备和材料 火焰垂直试样燃烧装置 本生灯，同铁架台，带有试样夹具 可移动的本生灯托架 干燥脱脂棉，50mm50mm，不加压厚6mm计时器、测量火焰高度的卡规或其他量具。燃料气体,45,2.2试验步骤将试样上端夹在夹具上，使试样纵向轴线垂直向下，试样露出夹具边缘长1141mm，并调节试样夹具使试样下端面与脱脂棉相距300mm。将本生灯远离试样（至少150mm）垂直放置，点燃并将火焰调节成202mm高的蓝色火焰。调节方法同移动本生灯托架，使灯管中心对准试样底面中心相距10mm，施加火焰10s，然后移开本生灯至少150mm远。测量记录试样上的火焰燃烧持续时间。当试样上火焰熄灭后，立即依前法再施加火焰，10s后再移开本生灯，测量记录试样上火焰燃烧持续时间和灼热燃烧持续时间。如果施加火焰期间，试样滴落出融熔或着火的无知，为了防止滴落物落入灯管，可将本生灯倾斜到不大于45，或者使本生灯稍微偏离试样宽的一边。如果材料滴落融熔物、着火物或烧掉变短了，在施加火焰时应升高本生灯，使灯管底部与试样底部（不考虑任何为断的熔丝）始终相距10mm。观察。记录试验中发生的任何现象。,46,2.3试验次数 按照2.2试验步骤，分别在5个试样上进行试验。2.4结果评定 试样性能应定为下表中规定的三个等级之一,注：若在5个试样上10次施加火焰后，只有一次火焰燃烧持续时间超过10s或30s，而10次总的火焰燃烧持续时间不超过50s或250s，则认为仍符合相应的FV0或FV1、FV2级要求 若一组5个试样只有一个不符合某等级要求，则需试验另一组5个试样，另一组5个试样都应符合该级相应要求。如果另一组5个试样仍有一个不符合该级相应的要求，则取数字最大的一级作为该材料的等级。,47,3.干式变压器简介,3.1干式变压器的发展自从法拉第发现电磁感应现象后，一个世纪前最早出现的变压器就是干式变压器。由于这种变压器容量不能做大，电压无法做高，技术上受到了极大的限制。变压器油的出现给变压器技术发展立下了不可磨灭的功绩。这种廉价的、绝缘和导热性能良好的油介质使变压器应用范围变得非常宽广。与此同时，变压器也出现一些事故，燃烧、爆炸。严重威胁着人们的生命财产安全。这一切把原因都归罪于会燃烧的变压器油身上。特别是用电量迅猛增长后配电中心越来越靠近人们活动中心，此时安全是第一位的，而这种配电变压器容量不用大，电压不会高，采用干式变压器是再好不过的。上个世纪五、六十年代在中国出现了B级绝缘的国外叫做OVDT的敞开、通风冷却干式变压器。这种干式变压器由于绝缘材料价格高，性能差，制造工艺简单，使得变压器可靠性低，故障率高。没有得到大家的认可。其实在当时，国外已经出现环氧树脂和NOMEX纸。这样，在欧洲就开发了环氧树脂浇注干式变压器，而美国就开发了用NOMEX纸作绝缘的OVDT敞开式、通风冷却干式变压器。接着法国采用美国杜邦公司经过UL认证的NOMEX绝缘规范开发出SECURAMIDVDT包封、通风冷却干式变压器。,48,3.2干式变压器的分类 干式变压器分类有很多种方法，如按型号分，有SC（环氧树脂浇注包封式）、SCR（非环氧树脂浇注固体绝缘包封式）、SG（敞开式）。也可按绝缘等级分，有B级，F级，H级和C级，国外有些国家在H和C级之间还有一个N级。它们的温度限制见表,49,我们在这里按变压器所选用的绝缘材料来分类，分类见表,50,4.绝缘漆,4.1绝缘漆概述 绝缘漆一般是由漆基、溶剂或稀释剂和辅助材料三部分组成，按使用范围及形态分为：浸渍漆、覆盖漆、硅钢片漆、防电晕漆四种。其中浸渍漆又包括有溶剂和无溶剂两大类，主要用于浸渍电机、电器的线圈和绝缘零部件，以填充其间隙和微孔。而VPI浸渍树脂体系又包括1.环氧酸酐类，2不饱和聚酯类，3其它无溶剂浸渍漆（1有机硅无溶剂漆2聚酰亚胺无溶剂漆3丙烯酸酯4聚苯并咪唑吡咯酮）,51,下面是几种常用VPI浸渍树脂的技术指标,表1某厂环氧浸渍树脂的技术指标,52,表2某厂不饱和聚酯亚胺浸渍树脂的技术指标,53,表3某厂E53841环氧-甲基纳狄克酸酐浸渍树脂的技术指标,54,表4某厂EPE环氧酸酐浸渍树脂的技术指标,55,4.2这里特别介绍下我司的ET-90N浸渍树脂，ET-90系列是通过UL认证（关于UL，会在下面章节做出详细介绍），经过严格的耐热，耐老化考核的一款产品，得到了广大用户的一致好评。,56,技术指标,57,施工工艺,1.普通沉浸：沉浸时间15-30分钟（至工件无气泡逸出为止）2.真空压力浸漆：工件（线圈）吊入浸罐抽真空500pa保真空0.5h输漆液面高于工件50-100mm加压到0.4Mpa保压30min泄压至0.2Mpa回漆滴漆15min二次回漆泄压至常压开盖至15角度通风15min开盖吊出工件（线圈）。采用一次性浸漆工艺时，用真空压力浸漆方式，烘焙工艺为130-150保温4-6h，再升温180保温1-2h，具体时间视工件大小而定，以热态绝缘电阻稳定为准。采用两次浸漆工艺时，第一次真空压力浸漆，烘焙工艺为130-150保温2-4h，第二次普通沉浸，烘焙工艺为130-150保温1-2h，再升温至160-165保温2h，升至180+保温1h。,58,粘度对照表,59,储存保养,1产品使用时用专用稀释剂TX-222调到工艺要求的含浸粘度后，方可注入含浸槽中开始含浸。含浸粘度和时间依工件大小及工艺要求而定。2含浸后的工件要置于通风、无尘处滴干，然后直接放入已升到工艺规定烘烤温度的烤箱烘焙，具体烘烤温度和时间由使用方根据产品不同而定。3要定期在含浸槽中添加调配好的新漆，并充分搅拌均匀,检测含浸槽中绝缘漆的粘度，根据施工粘度，可补加专用稀释剂来调节漆的粘度，以保证漆的最佳渗透性。4停止作业时请盖上槽盖，防止单体挥发。5绝缘漆一般是易燃品，运输必须根据交通部颁布的危险货物运输规则办理.在运输的待运和卸运过程中以及短途运输中,还应注意临时堆放处所,不要靠近火源,并防止潮湿、雨淋和日晒,在露天必须盖上蓬布,四周应保持通风,发现包装有渗漏,应移至安全地点更换,严禁当场以明火焊接补缝。6绝缘漆必须贮存在干燥、通风、隔热、邻近无直接火源的仓库内,原则上应和其它物资分库贮存,仓库室温最高不得超过30,夏季应有降温装置。7绝缘漆进仓库,严格遵照“先进先出”的原则发料使用,贮存期限将满前应通知生产部门领用,避免变质报废,如规定的贮存期限已到,经检验仍能达到规定技术指标,则可作合格品使用。8包装规格按用户需要包装250KG/桶、200KG/桶、180KG/桶、170KG/桶、18KG/,60,5.关于UL,51 UL简介19世纪90年代，品质不良的电线与电器设备充斥美国市场，引发一连串重大的火灾，导致了大量的人员伤亡和财物损失。为了避免这类悲剧继续在美国蔓延，UL的创世人威廉斯.梅瑞尔先生（William H.Merrill)于1894年创立了承保电机工程局（Underwriters Electrical Burean)，开始了公共安全事业。1901年，梅瑞尔成立的承保电机工程局正式改组为美国安全检测实验室公司（Underwriters Laboratories，间称UL），并持续为捍卫世界的安全而努力。UL是美国保险商实验室（Underwriter Laboratories Inc.）的简写。UL安全试验所是美国最有权威的，也是世界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构。它是一个独立的、非营利的、为公共安全做试验的专业机构。它采用科学的测试方法来研究确定各种材料、装置、产品、设备、建筑等对生命、财产有无危害和危害的程度；确定、编写、发行相应的标准和有助于减少及防止造成生命财产受到损失的资料，同时开展实情调研业务。UL也是美国产品安全标准的创始者。在一个多世纪的岁月里，UL 已对成百上千种产品和部件进行了相关的安全标准测试并按照国际标准评估其管理系统。,61,52UL漆的热老化试验5.2.1 要进行评估的漆应按照和表的方法做一套完整的，至少由3种温度组成的完整热老化试验。老化试验的温度是这样确定的：最低试验温度是达到至少5000小时试验寿命所需温度，最高温度是达到至少100小时试验寿命所需温度。老化温度太高有时会导致数据呈非线性，数据点无效，则需在另一个相对低一点的温度下再做一次试验以获得线性数据。5.2.2 双绞线样品，按ASTM D2307薄膜绝缘圆电磁线的耐热标准构造，且准备符合ASTM D3251使用电气绝缘漆的薄膜绝缘电磁线的热老化性能的测试方法的要求，应当按照ASTM D2307作一套完整热老化试验。5.2.3 螺旋线圈样品，按ASTM D2519电气绝缘漆粘接强度的测试方法标准-螺旋线圈试验构造，应做一整套完整老化试验。这些样品应分别按ASTM D3145T ASTM D2519热劣化/承受力的测试方法-螺旋线圈来做老化试验和性能试验。例外：准备作试验的无溶剂漆样品，如果上漆的厚度是不可调整的，则需多浸几次漆以使漆膜的厚度达到ASTM D2519规定的要求。5.2.4 曲面电极测试样品应被准备，还应按ASTM D1932弹性电气绝缘漆耐热测试方法的要求做一套完整的完整热老化试验。,62,漆的测试方法,63,6.绝缘材料的发展趋势,在改革开放的20多年时间里，我国对新型绝缘材料产品进行了开发及引进，取得了令人瞩目的成就。然而，电机、电气以及电子工业的发展，对绝缘材料提出了更新的要求，必将促进绝缘材料的发展。今后一段时期应发展对电工行业有重大影响的产品以及技术水平提高，国内外市场前景好、对行业发展有较大带动效应的产品。,64,1.大型发电设备配套的关键绝缘材料。重点是高性能的F级多胶云母带及VPI浸渍树脂。大型发电设备与输变电设备都是向着高压大容量的方向发展。这要求绝缘材料具有高的介电强度、低的介电损耗与良好的耐电晕腐蚀能力，大型发电设备还要求具有热态下的高力学性能。2.发展500kV及以上输变电设备和无油化配电设备用关键绝缘材料，重点是高强度无气隙层压制品、高压开关和干式变压器用浇注胶及配套材料、户外用绝缘材料等。3.中小型电机用新型F级、H级、C级绝缘材料，节能绝缘材料和资源保护型绝缘材料。重点是F级、H级VPI浸渍树脂和低温快固化浸渍漆，高固体量漆包线漆，水溶性浸渍漆，新型F级薄膜及H级柔软复合材料、F级合成纤维纸和非织布,65,3.高低压电器用新型绝缘材料。重点是低压电器和汽车电器用新型热固性塑料，增 强型热塑性塑料和高压电器用耐电弧塑料。4.发展高档电子绝缘材料，重点是聚酰亚胺薄膜挠性覆铜箔板和高性能封装材料。5.家用电器用绝缘材料，扩大绝缘材料应用范围。,66,7.为适应变频电机的发展，研究开发变频绝缘材料及制造技术。变频电机控速与直流电机及其控速系统成本相比，变频电机低得多。变频电机比普通电机节能，变频调速可使电机节电1/4-1/3,目前我国发电量约3108kW左右，其中60%是电动机耗用，若有一半用变频调速，则节电量比三峡机组的总发电量还大。因此，变频调速被列为我国重点推广的十大高新科技之一。普通电机适应不了变频调速系统，几个月甚至几周就发生绝缘损坏，主要是变频电机变频时产生强脉冲电压（不是正弦波），可能大幅度提高了产生电晕放电、局部放电、表面放电及电腐蚀的概率，成为绝缘材料损坏的致命点，为变频电机配套的绝缘材料应具备的特性如下：有较高的的耐热性能，有较有两的耐电晕、耐局部放电、耐电腐蚀等方面的性能。不同耐热等级的变频绝缘材料其基本树脂也不同，如F级可以选用环氧树脂、聚酯亚胺等，电力机车配套的H级、200级变频绝缘材料选择聚酰亚胺等为基体树脂，再采用纳米技术填充足量的TiO2、Al（OH）2、SiO2或云母粉粒，可以改善其耐电晕、耐局部放电性能。这方面我国已初获成功，但还应继续研究。,67,8.应用纳米技术发展纳米绝缘材料。纳米技术可以应用于许多领域，包括绝缘材料领域。将纳米级（范围在1100nm之间）粉料均匀地分散在聚合物树脂中，也可以采取在聚合物内部形成或外加纳米级晶粒或非晶粒物质，还可形成纳米级微孔或气泡。由纳米级粒子结构特性使复合型材料表现出一系列独特而又奇异的性能，使纳米材料发展成为极有前景的新材料领域。目前我国已经开展了这方面的研究，如四川大学已制备聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合薄膜获得成功。纳米材料的应用必将为许多传统的绝缘材料无法达到的新异性能，开辟了新材料、新技术的发展前景。,68,谢谢！,