低碳经济对绝缘系统技术的挑战与机遇
苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司
我国经济快速增长，取得了举世瞩目的成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。只有转变增长方式，坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。同时，温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会广泛关注。我国正处于工业化进程中的关键时期，还将经历一个资源消耗阶段。进一步加强节能低碳工作，也是应对全球气候变化的迫切需要，是我们应该承担的责任。
二十一世纪初，随着中国加入WTO，大量先进的成套电气设备和电机制造技术引进国内，中国已成为全球电气设备和电机产品的制造大国。面对绝缘材料这个大市场，出现了国内的绝缘材料本土企业与公司如阿尔塔纳、丰罗、依索沃尔塔同台竞技，竞争激烈的局面，与此同时也暴露出技术含量高的绝缘系统国产化程度偏低，如大型发电设备用关键绝缘材料、超高压输变电设备用关键绝缘材料、高档电子绝缘材料和部分H、C级绝缘材料不能满足需求，必须依赖进口，如耐电晕聚酰亚胺薄膜、环氧酸酐VPI浸渍漆、特种云母带等。目前，“绿色环保，低碳经济”产业如新能源领域（风电、核电）、高速轨道交通领域等对高端环保绝缘技术及相关配套材料提出新的要求，具体表现在以下几个方面： 一、 环氧酸酐VPI绝缘系统技术
环氧酸酐VPI绝缘系统是国际公认的先进的绝缘系统，是真正意义上的环保绝缘处理工艺，它具有无气味、极低挥发（固化挥发份小于1%）的特点，另外，它的机械性能、电气性能也非常突出。采用环氧酸酐经VPI绝缘处理后的高压电机绝缘系统，经烘焙固化后形成一个致密绝缘层，大大减少局部放电现象，更能承受变频时的瞬间脉冲电压。还可以减薄绝缘厚度，缩小电机的尺寸，减少铜耗和机械能耗，降低电机温升，进而提高电机的使用寿命。环氧酸酐VPI绝缘系统技术广泛应用于高压电机、风电、核电等领域。
环氧酸酐VPI树脂，由分子蒸馏方法制得高纯度的环氧树脂配以特制酸酐固化剂制成，由于环氧树脂的分子蒸馏技术一直为国外少数几家大公司所垄断，使得环氧酸酐VPI树脂价格居高不下，无法大规模推广。巨峰公司投入巨资研发成功了具有自主知识产权的环氧树脂分子蒸馏技术，并投入3000余万元，新上二套分子蒸馏反应设备，现已具有年产3000吨分子蒸馏环氧的生产能力，使分子蒸馏环氧的成本大幅降低，为环氧酸酐VPI树脂的推广应
nc.cle网an工ih电c.能www国智中用创造了条件。目前巨峰公司的JF-9955环氧酸酐VPI树脂已在东电、湘电、浙富水电等国内多家知名高压电机厂家应用，高压电机绝缘系统采用少胶云母带与环氧酸酐VPI树脂整浸技术已渐成趋势。
二、 变频绝缘技术及其耐电晕绝缘材料
供电系统60%以上的电能为电动机所消耗，电机节能是缓解能源矛盾的重要手段。采用交流变频技术的电机具有显著的节能效果，如果对全国电动机总装机容量的10%进行调速改造，按年平均运行4000h、节电率20~25%计算，年节电潜力为320~400亿千瓦时。相当于每年为国家节省了3个葛洲坝水电站的发电量。交流变频技术的出现，为节约能源提供了一条有效途径。变频电机的发展对绝缘材料和绝缘技术提出了更高的要求，实践与研究均已证实，气隙放电、匝间绝缘损坏是变频电机绝缘损坏的主要因素，其损坏概率约占80%以上。在一些绝缘材料的生产和应用中，由于粗放的生产环境和应用工艺装备，使材料在生产和应用中存在较多的杂质和气隙，使高性能的材料在局部放电下难以发挥应有的作用。为此，提高原材料的纯度、生产和应用环境的洁净和干燥度，开发无气隙的生产和应用工艺装备是提高电力设备绝缘可靠性的重要方法。当然，开发变频电机专用绝缘材料----如变频电机专用电磁线、复合材料与浸渍漆等同等重要。变频电机专用电磁线大多采用表面活性剂改性的纳米材料做的漆包线漆，它可以满足耐高频脉冲的特殊要求，如巨峰公司的Q（ZY/XY）BP-3/200耐电晕专用电磁线等；常用的槽绝缘材料如DMD、NMN、NHN等由于属有机材料，耐电晕性都不好，可用一种含云母的新型槽绝缘。云母的加入使耐电晕性大幅提高，这种两侧复合聚酯薄膜的云母纸，实现了较长期的耐电晕性能。另外，巨峰公司的耐电晕聚酰亚胺薄膜已经投产，为耐电晕材料家族增添了选择。浸渍漆与浸渍工艺为另一重要因素。浸渍漆应选用挥发份小于5%的无溶剂漆。巨峰公司的JF-206就是针对变频电机的特殊要求推出的专用无溶剂绝缘树脂。浸渍工艺可采用VPI真空压力浸渍，浸渍漆可以到达普通浸漆难以浸透的部位，避免产生气隙引发局部放电。 三、 高导热绝缘技术
随着大功率电气、电子产品的快速发展，必然出现越来越多的发热问题，产生的热量又会引发产品的功效降低，使用寿命缩短甚至造成各种事故。采用新型绝缘材料、绝缘结构和绝缘工艺，特别是高导热绝缘材料和绝缘结构的使用，将改变电机热场的温度分布和散热设计，降低电机绕组温升，减小电机体积并增大功率输出，还可以提高电机产品质量，保证其安全可靠运行。
nc.cle网an工ih电c.能www国智中我国的高导热绝缘材料研究起步于1997年，截至目前，已有高导热绝缘漆、高导热云母带、高导热浇注胶等多种高导热材料投放市场，如巨峰公司的含填料高导热绝缘漆JF310F6、高导热电磁线SBEB-20/155(HTC) 、高导热浇注胶（JF-1851、JF-9812、JF-9816）等均已批量生产，高导热少胶云母带也即将面世。 四、高速列车牵引电机耐高温绝缘系统技术
为了适应铁路高速、重载的发展需要，实现机车牵引电机大功率化、小型轻量化和提高电机运行可靠性已成为重要课题，而绝缘系统对实现上述目标则尤其显得重要。国外著名牵引电机制造商对于干线机车牵引电机已普遍采用了H级以上绝缘，并陆续采用C级绝缘系统。
我国电力机车厂合资生产的大功率牵引机车用牵引电机都采用了C级绝缘系统，采用国外进口的绝缘体系。
动车组大功率牵引电机绝缘材料及结构主要引进西门子、三菱、东芝的技术，并要求尽快国产化, 巨峰公司为此开发了JF-9960亚胺-环氧C级无溶剂浸渍树脂及耐电晕聚酰亚胺薄膜少胶云母带，成功应用于动车组列车大功率牵引电机绝缘系统。JF-9960亚胺-环氧C级无溶剂浸渍树脂作为200级以上绝缘，以在最高240℃的温度下，能够维持长时间绝缘特性为特征，达到了国外同类产品技术水平。 五、节能环保快固化云母带
目前国内大、中型高压电机广泛应用的主绝缘材料----桐马环氧玻璃粉云母带与国外粉云母带比较，还存在胶化时间不稳定、固化时间长、贮存时间短以及热态机械强度低等差距。快速固化云母带就是顺应时代要求出现的。快速固化云母带具有保温时间短、生产效率高、节省能源和工时的特点。普通的桐马环氧玻璃粉云母带其模压保温时间为4h，而快速固化云母带的模压保温时间将缩短至2~2.5h。以70万千瓦的三峡水轮发电机组为例，其一台机组的定子线棒为1080根，每根线棒由原来的保温4h减少到2~2.5h，至少可节省工时1000h，除节约大量的劳动力及能源外，在其它条件相同的情况下，可提前发电40多天。一台70万千瓦的机组多发电1h，即可多发电70多万度，节约1000h，则多发电70000万度。这对于缓解我国目前电力紧张的局面有着极为重要的作用，也将产生巨大的经济效益和社会效益。
如重庆水轮机厂应用巨峰公司生产的特5440-1K快固化桐马环氧玻璃粉云母带，在13.8kv级产品定子线棒中，保温时间由原来的3h缩短为2h，可在一个班内完成3只线棒的对地热压，使生产效率提高50%，有效缓解了生产压力并降低了能耗。
nc.cle网an工ih电c.能www国智中六、其它节能环保绝缘材料与绝缘技术
所谓环保，是指低挥发、低VOC排放、环境污染小、选用代替甲苯、苯乙烯等有毒溶剂的环保型高沸点、低挥发的新型单体，具有低毒、无臭、气味小的突出特点。所谓节能，是指绝缘材料在制造和应用时消耗的能量少、以及在电工设备中工作时损耗的能量少。
做为电机电器的核心关键材料的绝缘材料在发电和用电的各个领域都起到了及其重要的作用，在性能方面将向高耐热等级、快固化、不含有毒有害物质、固化时尽量减少有毒有害物质的产生和排放方向发展。 1. 水性化技术。
水基绝缘漆以水为稀释剂，无特殊刺激性气味，不损害操作人员健康，不需要改造或增添操作设备，又大大降低了VOC（挥发性有机化合物）的排放量，适应当前环保法规的要求，具有广阔的发展应用前景。
由于受诸多因素的制约，水溶性绝缘浸渍漆仅有少数国际大公司批量生产，在我国电机、电器行业的应用普及程度不高。巨峰公司研制了牌号为JF-1056S的 F、H级水溶性聚酯浸渍漆，该漆以耐热聚酯树脂为主体，配以高效多功能助剂，有效克服了上述的各种问题，成功应用于各种中小型电机电器绕组的绝缘浸渍处理。 2. 低温快固化技术。
降低固化温度、缩短固化时间，毫无疑问会节省能源，减少工时，但同时也带来贮存稳定性变差等一系列问题。在不影响或少影响贮存稳定性的前提下，实现绝缘浸渍漆的低温快固化，一直都是绝缘技术人员追求的目标。巨峰公司以多年的技术积累，开发了JF310(a)系列低温快固化绝缘浸渍漆，适应于普通沉浸、连续沉浸、滴浸、滚浸等多种浸渍工艺，具有很高的市场占有率。 3. 辐照固化技术。
利用先进的工艺装备，发展辐照固化尤其是紫外光固化的品种。在电子元器件、家用电器浸渍处理方面，已经获得明显进展，这类漆的固化时间大大缩短，约为热固化漆的1/6 ~ 1/7。 4. 低挥发环保无溶剂绝缘漆。
传统的无溶剂绝缘漆以苯乙烯做溶剂，含量大约30~40%，在固化过程中，除少部分参与反应外，大部分会挥发出来（其挥发份可达20%左右），排放到大气中，不仅造成资源浪费，还带来环境污染，损害职工健康。环保绝缘漆采用高沸点、低挥发的新型单体，固化过程中单体全部参与交联反应，基本上无挥发损失，挥发份在5%以内。巨峰公司针对风电等新能源
nc.cle网an工ih电c.能www国智中技术要求研发的JF-9956低挥发环保绝缘树脂，除具有一般VPI无溶剂浸渍树脂的基本性能外，还具有优良的防潮性能、耐高低温冲击性能、防霉、防辐射、耐热和耐候性能，已应用于国内多家主要的风电制造企业。 5. 无卤阻燃绝缘技术
欧盟委员会实施的两指令（即关于废旧电子电器设备回收指令（WEEE）、禁止在电子电器设备中使用6种有害物质指令（RoHS））中，要求在新投放市场的电子电器设备中，禁止使用含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）等有害物质的材料。而我国的阻燃绝缘材料中大多使用含溴的卤素化合物。为了应对这一巨大的非贸易技术壁垒，许多绝缘材料厂家相继开发了不含溴的无卤阻燃绝缘材料。目前多采用含磷和氮的阻燃剂，氮系列阻燃剂尤其应该引起我们的重视，应尽快产业化生产和使用。
研究表明氮系阻燃剂具有以下优点： 1) 毒性小。2) 阻燃效率高。3) 腐蚀性很小。 4) 与材料中的光稳定剂无冲突。 5) 热分解温度较高。6) 对环境友好废弃物不会造成环境污染。
巨峰公司研制的JF-9952无卤阻燃变压器绝缘漆已应用于多家变压器制造企业。 结语：
在全球气候变化和能源紧缺背景下，绿色环保、低碳经济对我国绝缘技术整体水平和相关产业的发展提出了更高、更严格的要求，对国内的制造企业来讲既是挑战，更是机遇，需要我们进一步加大产品结构调整、技术创新力度，转变粗放的生产方式，逐步淘汰水平落后、工艺落后、污染严重的产品，优先发展水平高、工艺先进、无污染或污染少的产品，实现企业与环境协调发展。
2010年7月
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