絕緣材料的發(fā)展及在低壓電器中的應(yīng)用.ppt

1,一.絕緣材料的分類(lèi) 二.國(guó)內(nèi)外絕緣材料發(fā)展現(xiàn)狀,2,1.絕緣材料的分類(lèi),3,電工常用的絕緣材料按其化學(xué)性質(zhì)不同，可分為無(wú)機(jī)絕緣材料、有機(jī)絕緣材料和混合絕緣材料。 無(wú)機(jī)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(jī)、電器的繞組絕緣、開(kāi)關(guān)的底板和絕緣子等。 有機(jī)絕緣材料有：蟲(chóng)膠、樹(shù)脂、橡膠、棉紗、紙、麻、人造絲等，大多用以制造絕緣漆，繞組導(dǎo)線的被覆絕緣物等。 混合絕緣材料為由以上兩種材料經(jīng)過(guò)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(biāo)準(zhǔn)JBT21971996電氣絕緣材料分類(lèi)、命名及型號(hào)編制方法將絕緣材料分為八大類(lèi):,漆、可聚合樹(shù)脂和膠類(lèi): 如無(wú)溶劑浸漬漆、灌注膠等 樹(shù)脂浸漬纖維制品類(lèi): 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(lèi):如層壓板、層壓管、層壓棒、引撥槽楔等 模塑料類(lèi) :酚醛塑料、氨基塑料、DMC/SMC模塑料等 云母制品類(lèi) :云母板、云母帶、云母箔等 薄膜、粘帶和柔軟復(fù)合材料類(lèi) : 如BOPP膜、PVC膠粘帶、青殼紙等 纖維制品類(lèi) : 如玻璃纖維編織帶、聚酯纖維機(jī)織帶等 絕緣液體類(lèi) :如變壓器油、電容器油等,5,6,2.絕緣材料按耐熱等級(jí)劃分,絕緣材料的性能與溫度有密切的關(guān)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(gè)最高允許工作溫度，在此溫度以下，絕緣材料可以長(zhǎng)期安全地使用。這個(gè)溫度就是人們常說(shuō)的耐熱等級(jí)或溫度指數(shù)。 按照耐熱等級(jí)，通常把絕緣材料分為Y、A、E、B、F、H、200、220等級(jí)別。 Y級(jí)絕緣材料的最高允許工作溫度為90、A級(jí)為105 、E級(jí)為120 、B級(jí)為130、F級(jí)為155 、H級(jí)為180 、 200 以上每隔20 為一級(jí)。,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(kāi)來(lái)，使電流能夠按人們指定的路線流動(dòng)。 因此絕緣材料首先應(yīng)具有較高的絕緣電阻和耐壓強(qiáng)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(zhǎng)期過(guò)熱而老化變質(zhì)；此外，還應(yīng)有良好的導(dǎo)熱性、耐潮防雷性和較高的機(jī)械強(qiáng)度以及工藝加工方便等特點(diǎn)。根據(jù)上述要求，常用絕緣材料的性能指標(biāo)有絕緣強(qiáng)度、抗張強(qiáng)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(shù)脂和膠類(lèi)，樹(shù)脂浸漬纖維制品類(lèi)，層壓制品類(lèi)，模塑料類(lèi)，薄膜、粘帶和柔軟復(fù)合材料類(lèi)等大類(lèi)。,8,9,4.絕緣材料的發(fā)展簡(jiǎn)史,1天然材料的利用 在二十世紀(jì)以前，絕緣材料幾乎都是來(lái)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(zhuān)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(shù)脂的出現(xiàn) 以加成聚合物為中心的合成樹(shù)脂得到迅速發(fā)展 在1907年，美國(guó)化學(xué)家貝克茉德在前人的基礎(chǔ)上，試制成功第一個(gè)工業(yè)合成樹(shù)脂，即酚醛樹(shù)脂 真正開(kāi)始迅速應(yīng)用還是在二十世紀(jì)五十年代，其突出表現(xiàn)在如下幾方面： 1950年無(wú)溶劑聚酯漆用于高壓電機(jī)； 50年代初薄膜及柔軟復(fù)合材料用作槽絕緣； 50年代SF6用于高壓電器； 1954年粉云母開(kāi)始用作大型高壓電機(jī)定子絕緣。,11,5.耐熱絕緣材料的發(fā)展 以美國(guó)發(fā)展宇航技術(shù)為轉(zhuǎn)機(jī)，發(fā)展了一系列含雜環(huán)和芳環(huán)的耐熱樹(shù)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(shù)脂的耐熱等級(jí)均為H級(jí)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(shí)代 進(jìn)入二十世紀(jì)七十年代以來(lái)，世界各國(guó)開(kāi)始面臨著環(huán)保、安全和能源等新問(wèn)題，在這種形勢(shì)下，絕緣材料工業(yè)開(kāi)始由品種的發(fā)展時(shí)代逐漸轉(zhuǎn)到品質(zhì)的時(shí)代。也就是說(shuō)，以新樹(shù)脂為基的新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研究逐漸減少，更多的是對(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行改性，其突出表現(xiàn)在如下幾方面： 發(fā)展低損耗高強(qiáng)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(wú)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(guó)絕緣材料的發(fā)展簡(jiǎn)況 我國(guó)絕緣材料行業(yè)經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，己初步形成一個(gè)產(chǎn)品比較齊全，配套比較完備，具有相當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模和科研實(shí)力的工業(yè)體系。 解放前，絕緣材料工業(yè)只有幾個(gè)小作坊，生產(chǎn)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(zhǔn)成立為哈爾濱絕緣材料廠，1960年西安絕緣材料廠驗(yàn)收投產(chǎn)，1971年10月綿陽(yáng)東方絕緣材料廠驗(yàn)收投產(chǎn)，這是我國(guó)最早的三個(gè)部屬企業(yè)。,發(fā)展至今，全國(guó)絕緣材料生產(chǎn)企業(yè)約400家，分布于全國(guó)25個(gè)省、市、自治區(qū)。 從絕緣材料本身的構(gòu)成及品種發(fā)展方面看，我國(guó)絕緣材料也是經(jīng)歷從無(wú)到有、從量到質(zhì)的發(fā)展過(guò)程。20世紀(jì)60年代以前，電工產(chǎn)品仍以A級(jí)、E級(jí)為主，B級(jí)產(chǎn)品、H級(jí)產(chǎn)品僅占很少部分。進(jìn)人20世紀(jì)70年代，隨著聚合物工業(yè)的發(fā)展，絕緣材料工業(yè)開(kāi)始出現(xiàn)了新的F級(jí)、H級(jí)絕緣材料體系大批電工產(chǎn)品的耐熱等級(jí)上升為B級(jí)。,14,20世紀(jì)80年代后，對(duì)F級(jí)、H級(jí)絕緣材料進(jìn)行了大規(guī)模的自主開(kāi)發(fā)，無(wú)溶劑浸漬樹(shù)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(shù)脂開(kāi)始應(yīng)用。為進(jìn)一步提高絕緣材料行業(yè)的技術(shù)水平，80年代開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)制造技術(shù)和設(shè)備，對(duì)提高我圄絕緣材料整體水平起到了重要作用。 改革開(kāi)放以來(lái)的30多年時(shí)間里，對(duì)新型絕緣材料產(chǎn)品進(jìn)行了開(kāi)發(fā)及引進(jìn)，取得了令人矚目的成就。與30年前比較，增加了200多個(gè)品種，年產(chǎn)量是30年前的4倍。開(kāi)發(fā)及引進(jìn)的許多品種已成為正常生產(chǎn)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(shè)備、輸電、變電配電設(shè)備到用電設(shè)備絕緣，從A級(jí)絕緣到200級(jí)絕緣，基本上可以滿足國(guó)內(nèi)的需求，形成了產(chǎn)品眾多、門(mén)類(lèi)齊全、符合中國(guó)國(guó)情的絕緣材料產(chǎn)品體系。,15,。截止目前，國(guó)內(nèi)已研制成功并經(jīng)SGS、Intertek和Tuvrhcinland等機(jī)構(gòu)檢測(cè)，完全符合歐盟RoHS指令要求的電工絕緣塑料產(chǎn)品有：無(wú)鹵阻燃增強(qiáng)尼龍PA6、PA66，無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯PC、PC/ABS，低毒增強(qiáng)阻燃聚酯PBT、PET，無(wú)鹵阻燃聚丙烯PP，無(wú)鹵阻燃增強(qiáng)不飽和聚酯模塑料DMC/BMC、SMC，無(wú)鹵阻燃增強(qiáng)酚醛模塑料PF等，可基本滿足電子電氣行業(yè)綠色無(wú)害化的發(fā)展要求，但還有待進(jìn)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(duì)電子電氣產(chǎn)品廢棄物對(duì)環(huán)境影響的高度重視，必將對(duì)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(duì)絕緣材料的開(kāi)發(fā)方向?qū)a(chǎn)生重要影響。今后一段時(shí)期，針對(duì)低壓電器用電工絕緣材料將重點(diǎn)開(kāi)展： 1）環(huán)保型阻燃劑的研究開(kāi)發(fā)(一是不含有害物質(zhì)，二是可再回收。主要品種是氫氧化鋁和氫氧化鎂。) 2)無(wú)鹵阻燃絕緣材料系列基礎(chǔ)樹(shù)脂的合成研究 3) 環(huán)保型電工絕緣塑料的研究開(kāi)發(fā) 4) 高耐電弧性電工絕緣塑料的研制開(kāi)發(fā),18,總而言之，隨著工