絕緣材料的發(fā)展及在低壓電器中的應用.ppt

1,一.絕緣材料的分類 二.國內外絕緣材料發(fā)展現(xiàn)狀,2,1.絕緣材料的分類,3,電工常用的絕緣材料按其化學性質不同，可分為無機絕緣材料、有機絕緣材料和混合絕緣材料。 無機絕緣材料有：云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫黃等，主要用作電機、電器的繞組絕緣、開關的底板和絕緣子等。 有機絕緣材料有：蟲膠、樹脂、橡膠、棉紗、紙、麻、人造絲等，大多用以制造絕緣漆，繞組導線的被覆絕緣物等。 混合絕緣材料為由以上兩種材料經過加工制成的各種成型絕緣材料，用作電器的底座、外殼等。,4,按標準JBT21971996電氣絕緣材料分類、命名及型號編制方法將絕緣材料分為八大類:,漆、可聚合樹脂和膠類: 如無溶劑浸漬漆、灌注膠等 樹脂浸漬纖維制品類: 如漆布、套管等 層壓制品、卷繞制品、真空壓力浸膠和引撥制品類:如層壓板、層壓管、層壓棒、引撥槽楔等 模塑料類 :酚醛塑料、氨基塑料、DMC/SMC模塑料等 云母制品類 :云母板、云母帶、云母箔等 薄膜、粘帶和柔軟復合材料類 : 如BOPP膜、PVC膠粘帶、青殼紙等 纖維制品類 : 如玻璃纖維編織帶、聚酯纖維機織帶等 絕緣液體類 :如變壓器油、電容器油等,5,6,2.絕緣材料按耐熱等級劃分,絕緣材料的性能與溫度有密切的關系。溫度越高，絕緣材料的性能越差。為保證絕緣性能，每種絕緣材料都規(guī)定有一個最高允許工作溫度，在此溫度以下，絕緣材料可以長期安全地使用。這個溫度就是人們常說的耐熱等級或溫度指數(shù)。 按照耐熱等級，通常把絕緣材料分為Y、A、E、B、F、H、200、220等級別。 Y級絕緣材料的最高允許工作溫度為90、A級為105 、E級為120 、B級為130、F級為155 、H級為180 、 200 以上每隔20 為一級。,7,3.絕緣材料的主要用途,絕緣材料的主要用途是將帶電的部分與不帶電的部分或帶不同電位的部分相互隔離開來，使電流能夠按人們指定的路線流動。 因此絕緣材料首先應具有較高的絕緣電阻和耐壓強度，并能避免發(fā)生漏電、擊穿等事故。其次耐熱性能要好，避免因長期過熱而老化變質；此外，還應有良好的導熱性、耐潮防雷性和較高的機械強度以及工藝加工方便等特點。根據(jù)上述要求，常用絕緣材料的性能指標有絕緣強度、抗張強度、比重、膨脹系數(shù)等。 低壓電器中用的電工絕緣材料大致有：漆、可聚合樹脂和膠類，樹脂浸漬纖維制品類，層壓制品類，模塑料類，薄膜、粘帶和柔軟復合材料類等大類。,8,9,4.絕緣材料的發(fā)展簡史,1天然材料的利用 在二十世紀以前，絕緣材料幾乎都是來自天然材料或其制成品，在很大程度上，電氣工作者只能采用不是專為電工行業(yè)制造的材料，例如棉布、綢、紙、麻、木材、瀝青、云母片、臘、植物油和礦物油等。,10,2.天然材料的改性和合成樹脂的出現(xiàn) 以加成聚合物為中心的合成樹脂得到迅速發(fā)展 在1907年，美國化學家貝克茉德在前人的基礎上，試制成功第一個工業(yè)合成樹脂，即酚醛樹脂 真正開始迅速應用還是在二十世紀五十年代，其突出表現(xiàn)在如下幾方面： 1950年無溶劑聚酯漆用于高壓電機； 50年代初薄膜及柔軟復合材料用作槽絕緣； 50年代SF6用于高壓電器； 1954年粉云母開始用作大型高壓電機定子絕緣。,11,5.耐熱絕緣材料的發(fā)展 以美國發(fā)展宇航技術為轉機，發(fā)展了一系列含雜環(huán)和芳環(huán)的耐熱樹脂，如：1961年聚酰亞胺（薄膜、漆包線、層手板）、聚苯并咪唑（層壓板），1962年聚芳酰胺（紙、纖維）、聚二苯醚（漆、層壓板），1964年聚苯醚（塑料），1965年聚砜（薄膜、塑料、印刷電路板）、1967年 聚芳砜（薄膜、塑料、印刷電路板），1968年聚苯硫醚（塑料） 1969年 聚酚醚（塑料、層壓板）、聚海因（漆包線、薄膜）等。這些樹脂的耐熱等級均為H級或更高，SF6氣體絕緣和澆注絕緣迅速發(fā)展。聚丙稀薄膜成功地用于電力電容器。熱固性注射塑料和各種塑料在低壓電器中廣泛推廣使用,12,6絕緣材料的改性時代 進入二十世紀七十年代以來，世界各國開始面臨著環(huán)保、安全和能源等新問題，在這種形勢下，絕緣材料工業(yè)開始由品種的發(fā)展時代逐漸轉到品質的時代。也就是說，以新樹脂為基的新產品的開發(fā)研究逐漸減少，更多的是對現(xiàn)有材料進行改性，其突出表現(xiàn)在如下幾方面： 發(fā)展低損耗高強度的高壓絕緣； 發(fā)展減本低、加工性好的耐熱絕緣材料； 發(fā)展無公害的絕緣材料； 發(fā)展節(jié)能的絕緣材料； 發(fā)展阻燃的絕緣材料。,13,7我國絕緣材料的發(fā)展簡況 我國絕緣材料行業(yè)經過50多年的發(fā)展，己初步形成一個產品比較齊全，配套比較完備，具有相當生產規(guī)模和科研實力的工業(yè)體系。 解放前，絕緣材料工業(yè)只有幾個小作坊，生產一些用于維修的絕緣漆、漆布、酚醛壓塑料等低水平的絕緣材料。解放后，于1956年7月1日批準成立為哈爾濱絕緣材料廠，1960年西安絕緣材料廠驗收投產，1971年10月綿陽東方絕緣材料廠驗收投產，這是我國最早的三個部屬企業(yè)。,發(fā)展至今，全國絕緣材料生產企業(yè)約400家，分布于全國25個省、市、自治區(qū)。 從絕緣材料本身的構成及品種發(fā)展方面看，我國絕緣材料也是經歷從無到有、從量到質的發(fā)展過程。20世紀60年代以前，電工產品仍以A級、E級為主，B級產品、H級產品僅占很少部分。進人20世紀70年代，隨著聚合物工業(yè)的發(fā)展，絕緣材料工業(yè)開始出現(xiàn)了新的F級、H級絕緣材料體系大批電工產品的耐熱等級上升為B級。,14,20世紀80年代后，對F級、H級絕緣材料進行了大規(guī)模的自主開發(fā)，無溶劑浸漬樹脂和快干浸漬漆得到迅速發(fā)展。少膠粉云母帶、VPI（真空壓力浸漬）浸漬樹脂開始應用。為進一步提高絕緣材料行業(yè)的技術水平，80年代開始引進國外先進制造技術和設備，對提高我圄絕緣材料整體水平起到了重要作用。 改革開放以來的30多年時間里，對新型絕緣材料產品進行了開發(fā)及引進，取得了令人矚目的成就。與30年前比較，增加了200多個品種，年產量是30年前的4倍。開發(fā)及引進的許多品種已成為正常生產的品種，在電工行業(yè)發(fā)揮著中流砥柱的作用。,目前從高壓絕緣到低壓絕緣，從發(fā)電設備、輸電、變電配電設備到用電設備絕緣，從A級絕緣到200級絕緣，基本上可以滿足國內的需求，形成了產品眾多、門類齊全、符合中國國情的絕緣材料產品體系。,15,。截止目前，國內已研制成功并經SGS、Intertek和Tuvrhcinland等機構檢測，完全符合歐盟RoHS指令要求的電工絕緣塑料產品有：無鹵阻燃增強尼龍PA6、PA66，無鹵阻燃聚碳酸酯PC、PC/ABS，低毒增強阻燃聚酯PBT、PET，無鹵阻燃聚丙烯PP，無鹵阻燃增強不飽和聚酯模塑料DMC/BMC、SMC，無鹵阻燃增強酚醛模塑料PF等，可基本滿足電子電氣行業(yè)綠色無害化的發(fā)展要求，但還有待進一步完善提高。,16,17,電氣及電子工業(yè)的不斷發(fā)展，特別是人們對電子電氣產品廢棄物對環(huán)境影響的高度重視，必將對絕緣材料提出了更高的要求，促使絕緣材料向環(huán)境友好型方向發(fā)展。因此，對絕緣材料的開發(fā)方向將產生重要影響。今后一段時期，針對低壓電器用電工絕緣材料將重點開展： 1）環(huán)保型阻燃劑的研究開發(fā)(一是不含有害物質，二是可再回收。主要品種是氫氧化鋁和氫氧化鎂。) 2)無鹵阻燃絕緣材料系列基礎樹脂的合成研究 3) 環(huán)保型電工絕緣塑料的研究開發(fā) 4) 高耐電弧性電工絕緣塑料的研制開發(fā),18,總而言之，隨著工