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环氧树脂-绝缘材料中的佼佼者

时间:2020/8/8  来源:许昌市众诚绝缘材料有限公司  查看次数:123

 环氧树脂是一种高分子化合物。树脂特点是一种固体、半固体或准固体有机绝缘材料,分子质量不确定(通常是较高),承受应力时有流动倾向,通常有一个软化或熔化范围,且固体断面常呈现贝壳状,其具有以下基本特征:

1)分子链很长,每条链包含成百甚至上万个原子,彼此以共价键连;
2)长分子链由最小重复单元即链节组成,一个分子中的链节数称为聚合度;
3)大分子的分子间总力往往超过分子内原子间的化学键力,从而使高分子化合物出现一系列特性:例如没有气态聚合物、聚合物溶解过程很慢等,若分子间有交联,则该特点更为特出。
环氧树脂是指含有环氧官能团的低聚物,1891年开始出现环氧树脂,1947后美国、瑞士多个公司相继工业化合成成功双酚A环氧树脂。我国于1956年开始生产。
环氧材料的电气绝缘性能尤其突出,不加填料时,固化物的EB高于16MV/m,pV高于1011Ω˙m,εr为3~4,工频下tanδ约0.002,因此,20%环氧树脂都用于电气电子绝缘,例如环氧浸渍漆作为B级绝缘漆,浸渍中小型电机定子绕组;环氧无溶剂漆用于大电机定子绕组的真空浸渍;层压制品(板、管、棒)用作电机的槽楔和垫块、高压开关操作杆;粘结剂用于高压电瓷套管的粘结;浇注料用于六氟化硫全封闭组合电器(GIS)中的盘形隔离绝缘子、互感器和高压陶瓷电容器等的部件。目前国内生产的环氧树脂或改性环氧树脂的牌号命名暂时仍不很统一。全球不同环氧树脂制造商的命名也各不相同,需要根据商标识别。
环氧树脂只是低聚物,固化后才能使用。固化剂能与环氧树脂反应,使树脂分子从线型结构交联成体型结构。促进剂/催化剂能降低反应活化能的助剂,能促进/调整浇注料凝胶反应历程。固化剂利用其所含的活泼氢与树脂中活泼的环氧基进行开环加成反应实现固化,活泼氢就是固化剂或促进剂中-NH2、-NH-、-C00H、-OH和-SH中的氢。常用的固化剂有胺类和酸酐两类。固化剂中有的需要促进剂/催化剂,有的需要高温条件,有的在低温下即可剧烈反应。固化剂的不同也会导致固化产物性能差异悬殊,对产品最终性能有重大影响。因此,在环氧树脂配方体系中设计和选择固化剂是十分重要的。
环氧绝缘用于干式变压器,是近40年的新发展。变压器线圈设计寿命要求达到30年,耐热等级达到F级,一般材料难以达到要求。
为此,要对对所用材料及其配方体系和工艺必须进行设计、优选、试验和验证,才能获得理想效果的话。在树脂绝缘干式变压器中,环氧树脂体系通过浇注或浸渍成型,再经过热固化形成线圈绝缘(即纵绝缘),在干式变压器整个运行期间,环氧树脂绝缘要同时保证线圈的电气绝缘和机械强度,并通过热传导方式散发线圈内部的热量。
其最大弱点是树脂绝缘缺陷和损伤(一般在制造过程中产生缺陷,在运行过程中产生损伤)的不可恢复和不可修复性。因此,避免固体绝缘开裂、避免浇注缺陷、避免局部放电(即局放)就显得格外重要,并成为固体绝缘制造技术的关键,是制造商间相互竞争的焦点。
由于变压器运行中损耗带来的较高温升,使树脂绝缘长期在高温工作(比如F级变压器,设计的最高工作温度一般在140℃左右),而变压器在投运前和检修期间又可能处在低温(比如-30℃),而且,变压器随时会受到雷电高压冲击或短路时的巨大电动力冲击。树脂绝缘的线圈应能适应这些变化,并能抵御或承受极端高低温下的短路电动力冲击,因此对环氧绝缘体系的热、机、电性能提出了极其苛刻的要求。
树脂浇注变压器的绝缘材料体系目前有两种,一种是“纯树脂浇注+高填充率玻璃纤维增强”,另一种是“树脂石英粉浇注+预浸玻璃网格局部加强”。
而绝缘体系(即习称绝缘结构)所包含的领域比绝缘材料体系更广,它指电气设备(或其独立部件)的绝缘整体,不仅包括绝缘材料及其组合方式,还应考虑绝缘与导体或磁体间的关系、与电场的关系、绝缘与周围环境(气体或液体及其状况、表面污秽、散热条件、机械力或辐射作用等)的关系等,它与电力系统运行参数间的适应性就是绝缘配合。干式变压器中气流和散热情况、绝缘受力情况等,都在绝缘体系要考虑的范围之中。

 

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