高导热绝缘材料在高压电机上的应用意义及其前景.pdfVIP

高导热绝缘材料在高压电机上的应用意义及前景 ≈藩等 周健黄祖洪 (桂林电器科学研究所541004) 摘要本文介绍了绝缘材料导热性的基本理论及国内外高导热主绝缘的情况，论述了高导热绝缘 材辩在高压电机上的应用意义及发展前景。 叙词膏导热商压电机主绝缘 前言 运动速度恒定时，其平均自由路径的大小取 当前，汽轮发电机翩造的发展趋势，在向 决于具有晶体点阵结构的材料中声子的几何 高压大容量发展的同时，空冷汽轮发电机的 散射，以及与其它声子的碰撞散射，实际上， 需求量也日益增大，这是因为与水、氢冷电机 这就是说，有序晶格结构的材料(如晶体)具 相比。空冷电机具有结构简单、制造成本低， 有较高的热导率；在较高温度下(即声子的运 对用户来说，运行维护方便、安全、可靠、事故 动较快)，由于声子碰撞速度加快，所以热传 率低，因而受到欢迎。但是，这样的电机，因其 递速度减慢。在环氧树脂中加入部分无机填 冷却条件差，所以温升较高，需采取特殊措施 料，也就是用比较有序的晶格结构材料(高导 来降低温升，措施之一是减薄绝缘厚度(由于 热系数)替代相对无序的晶格结构材料(低导 要保证足够的电气强度，这种方法受到极大 热系数)。填料的形状也影响总体导热性能， 限制)，最有效的方法是采用高导热粉云母主 平面结构优于球形结构。用无机填料代替部 绝缘结构和VPI绝缘处理工艺。 分环氧树脂，其结果将会使整个绝缘系统的 高导热绝缘材料，据国外资料报导、 导热性能全面提高n】。 ABB公司早在80年代中期，即开始了此项 对于绝缘型的高分子材料来说，材料的 研究开发工作。研究表明，在粉云母绝缘中加 导热系数取决于含极性基团的多少和极性基 入适量的高导热填料可以使其导热系数明显 团偶极化的程度，这种极化所需的时间为 提高，而且不会对其绝缘性能产生不良影响。 101s左右。一般极性高聚物都有这种变化， 这种新绝缘已经用于制造多胶粉云母绝缘及 如聚酰亚胺所含的极性基团多，且较易极化， VPI绝缘，随后用于定子线棒及绕组。其研制 所以它的导热系数(在有机薄膜里)最高，为 的粉云母绝缘的导热系数已达到0．4～0． o．37W／m·K，而聚四氟乙烯则相反，它为无 5W／m·K，比普通粉云母绝缘提高了40％极性．导热性就差，为0．25W／m·K。另外导 ～50％，在1995年国际大电网会议上，就提 热性也取决于分子内部的紧密程度．c—F 出发展采用高导热粉云母绝缘的100～键结合紧密，c—H键结合松疏，所以聚四氟 200MW空冷汽轮发电机。 乙烯的导热系数为聚乙烯的10倍左右。对绝 缘材料而言，外界的定向拉伸或模压，也可以 1 绝缘材料导热理论的概述 提高其导热系数01 绝缘材料导热的物理特性可以用声子理 对于绝缘材料，由于没有电子流的运动， 论进行阐述，声子理论认为，热能是通过材料 它们的导热性要比金属材料相差5001000 中声