一種核電機組用電機絕緣系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電機絕緣的技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種核電機組用電機絕緣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 絕緣系統(tǒng)是多種絕緣材料相互搭配從而達到一定耐溫等級的材料組合體。通常組 成絕緣系統(tǒng)的材料有：漆包線，絕緣漆，骨架，絕緣膠帶，絕緣導(dǎo)管，封裝材料等，絕緣系統(tǒng)廣 泛應(yīng)用于電機、變壓器和電子元器件等。電機絕緣的目的是使定子和轉(zhuǎn)子線圈中的電流按 規(guī)定路徑流動，同時還具有固定支撐的作用。電機絕緣系統(tǒng)不僅直接影響電機的技術(shù)經(jīng)濟 指標，而且也影響電機的運行可靠性與壽命。
[0003] 在國家節(jié)能減排、大力發(fā)展新能源的政策背景下，核電因其優(yōu)質(zhì)高效、技術(shù)成熟、 持續(xù)供應(yīng)能力強、經(jīng)濟性好、低碳環(huán)保成為重點發(fā)展的新能源之一。眾所周知，核電機組要 求長壽命、高可靠性，電機絕緣系統(tǒng)作為核電主栗電機的主要組成部分，起著異乎尋常的作 用。核電機組用電機絕緣系統(tǒng)除要求具有優(yōu)異的耐高溫性能外，還要求具有優(yōu)異的耐輻射 性能。
[0004] 目前市場上還沒有針對核電主栗電機等核電機組的耐高溫絕緣系統(tǒng)，現(xiàn)有核電機 組的耐核輻射性能以及耐高低溫冷熱沖擊性能有待提高、長期使用溫度偏低、耐熱性差；還 存在成本高、工藝性差、可靠性不高等不足，制約著軍工、航空航天、核電機組絕緣性能的提 尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對上述存在的缺陷而提供一種核電機組用電機絕緣系統(tǒng)，該 絕緣系統(tǒng)針對核電機組而設(shè)計，采用具有優(yōu)良耐高溫、耐核輻射以及耐高低溫沖擊性能的 電磁線與絕緣浸漬漆的主絕緣材料，滿足核電機組耐高溫以及耐核輻射的要求。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種核電機組用電機絕緣系統(tǒng)，包括由耐核輻射高溫電磁 線繞制而成的電磁線圈、槽絕緣、槽楔、套設(shè)在所述電磁線圈的繞組出線端的絕緣套管、綁 扎固定用的綁扎帶、與所述繞組出線端焊接的引接線以及整體浸漬導(dǎo)熱的耐核輻射高溫絕 緣浸漬漆而成，其特征在于，所述耐核輻射高溫電磁線包括漆包銅圓線和包設(shè)在漆包銅圓 線外周的絕緣層，其中漆包銅圓線為芳族耐高溫聚酰亞胺漆包線；絕緣層由單或雙玻璃絲 包后外涂硼酸或鈦酸丁酯改性耐高溫有機硅樹脂構(gòu)成；所述耐核輻射高溫絕緣浸漬漆由以 下重量份的原料組成：耐高溫改性有機硅樹脂溶液30~70份，其中耐高溫改性有機硅樹 脂溶液由硼酸改性或鈦酸丁酯改性而成，該耐高溫改性有機硅樹脂溶液的固含量為40%~ 60% ;高導(dǎo)熱填料20~50份；分散助劑0. 1~I. 0份。
[0007] 所述芳族耐高溫聚酰亞胺漆包線的原料包括芳香族四元胺、芳香族二元胺和芳香 族二元酐，合成高枝化聚酰胺酸，經(jīng)亞胺化得到聚酰亞胺漆包線漆，按模具法涂線工藝涂制 而得芳族耐高溫聚酰亞胺漆包線；其中芳族耐高溫聚酰亞胺漆包線漆的制備具體步驟如 下：
[0008] (1)組分甲的合成：按摩爾比1:1:2的比例將4,4'_二氨基-4-羥基三苯甲烷、2， 2-雙[4-(4-氨基苯氧基）苯基]丙烷和3, 3'，4, 4'-二苯甲酮四酸二酐加入反應(yīng)瓶中，加 入上述單體總重4倍質(zhì)量的二甲基甲酰胺溶劑，室溫下攪拌使其溶解完全，在0°C~5°C下 攪拌反應(yīng)2h，得到紫色粘稠透明的枝化聚酰胺酸溶液；
[0009] (2)組分乙的合成：按摩爾比1:1的比例將4, 4'-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二 酐加入反應(yīng)瓶中，加入上述單體總重2倍質(zhì)量的二甲基甲酰胺溶劑，室溫下攪拌使其溶解 完全，在15°C~20°C下攪拌反應(yīng)5h，得到金色粘稠透明的聚酰胺酸溶液；
[0010] ⑶將組分甲與組分乙按重量比2:1的比例混合，室溫下攪拌均勾，用二甲基甲酰 胺調(diào)整固體含量至20%，制得芳族耐高溫聚酰亞胺漆包線漆。
[0011] 所述耐高溫改性有機硅樹脂溶液采用有機硅氧烷在混合溶劑存在下，于40°C~ 60°C下水解，其中混合溶劑由丙酮與甲苯按重量份比1:10混合而成；然后加入改性劑硼酸 或鈦酸丁酯反應(yīng)，減壓蒸餾除去小分子物得到；具體為：按有機硅氧烷重量2倍的比例稱取 蒸餾水加入反應(yīng)釜中，滴加有機硅氧烷及混合溶劑，在40°C~60°C下進行水解反應(yīng)lh，然 后加入改性劑硼酸或鈦酸丁酯反應(yīng)0. 5~I. 5h，其中改性劑硼酸或鈦酸丁酯用量為樹脂質(zhì) 量的10%~15% ;最后進行水洗至中性；于IOOPa下真空減壓濃縮30min而得；其中有機 硅氧烷為甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅 烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和二苯基二乙氧基硅烷中 的至少一種。
[0012] 所述高導(dǎo)熱填料為氧化鋁、氮化鋁或氮化硼中的至少一種；所述分散助劑為有機 硅烷類偶聯(lián)劑。
[0013] 所述槽絕緣其材質(zhì)為聚芳酰胺纖維紙聚酰亞胺薄膜柔軟復(fù)合材料、TufQUIN-IlO 耐熱絕緣紙聚酰亞胺薄膜柔軟復(fù)合材料、聚酰亞胺薄膜有機硅樹脂玻璃漆布柔軟復(fù)合材料 和聚酰亞胺薄膜中的至少一種。
[0014] 所述槽楔為聚酰亞胺玻璃布板或聚胺-酰亞胺玻璃布板。
[0015] 所述絕緣套管為娃橡膠玻璃纖維軟管或有機娃樹脂玻璃纖維軟管中的一種。
[0016] 所述綁扎帶為無堿玻璃纖維綁扎帶。
[0017] 所述引接線為JG硅橡膠電纜引接線。
[0018] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明核電機組用電機絕緣系統(tǒng)特別適合于額定電壓 1140V及以下的核電主栗用電機絕緣系統(tǒng)。將所述耐核輻射高溫電機絕緣系統(tǒng)按GB/T 17948. 1-2000《旋轉(zhuǎn)電機絕緣結(jié)構(gòu)功能性評定散繞繞組試驗規(guī)程熱評定與分級》附錄A制 作模型線圈，將該模型線圈浸漬上述耐核輻射高溫絕緣浸漬漆并按規(guī)定條件固化，按以下 方法進行耐核輻射試驗：采用 6°C〇-y射線進行靜態(tài)輻照試驗，由中科院上海原子核研究所 輻射技術(shù)中心完成，輻照時間250h，輻照劑量lOOOKGy。輻照試驗完成后，進行規(guī)定的絕緣 電阻、耐電壓性能檢測，均通過試驗。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的電機絕緣 系統(tǒng)耐核輻射性能、耐高低溫冷熱沖擊性能不高、長期使用溫度偏低、成本高、工藝性差、可 靠性低的缺陷，得到一種具有良好耐核輻射性能、耐高溫的電機絕緣系統(tǒng)。該絕緣系統(tǒng)可應(yīng) 用于軍工、航空航天、核電主栗電機的絕緣技術(shù)領(lǐng)域。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。應(yīng)理解，這些實施例是用于說 明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體使用的不同要 求做進一步調(diào)整，未注明的實施條件為常規(guī)實驗中的條件。
[0021] 實施例1
[0022] 所述核電機組用電機絕緣系統(tǒng)，包括由耐核輻射高溫電磁線繞制而成的電磁線 圈、槽絕緣、槽楔、套設(shè)在所述電磁線圈的繞組出線端的絕緣套管、綁扎固定用的綁扎帶、與 所述繞組出線端焊接的引接線以及整體浸漬導(dǎo)熱的耐核輻射高溫絕緣浸漬漆而成，所述耐 核輻射高溫電磁線包括漆包銅圓線和包設(shè)在漆包銅圓線外周的絕緣層，其中漆包銅圓線為 按國家標準GB/T6109. 1-2008表1規(guī)定的2級漆膜厚度的芳族耐高溫聚酰亞胺漆包線；絕 緣層由雙玻璃絲包后外涂硼酸改性耐高溫有機硅樹脂構(gòu)成；所述硼酸改性耐高溫有機硅 樹脂為有機硅氧烷水解后與硼酸反應(yīng)，經(jīng)減壓蒸餾得到的改性高耐熱有機硅樹脂；采用有 機硅氧烷在混合溶劑存在下，于40°C~60°C下水解，其中混合溶劑由丙酮與甲苯按重量份 比1:10混合而成；然后加入改性劑硼酸反應(yīng)，減壓蒸餾除去小分子物得到；具體步驟為： 按有機硅氧烷重量2倍的比例稱取蒸餾水加入反應(yīng)爸中，滴加有機硅氧烷及混合溶劑，在 40°C~60°C下進行水解反應(yīng)lh，然后加入改性劑硼酸反應(yīng)0. 5~I. 5h，其中改性劑硼酸用 量為樹脂質(zhì)量的10%~15%;最后進行水洗至中性；于IOOPa下真空減壓濃縮30min而得； 所述有機硅氧烷為甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二 乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和二苯基二乙氧 基硅烷中的至少一種。
[0023] 所述耐核輻射高溫絕緣浸漬漆由以下重量份的原料組成：耐高溫改性有機硅樹脂 溶液30~70份，其中耐高溫改性有機硅樹脂溶液由硼酸改性而成，該耐高溫改性有機硅樹 脂溶液的固含量為40%~60% ;高導(dǎo)熱填料20~50份；分散助劑0. 1~I. 0份。
[0024] 所述芳族耐高溫聚酰亞胺漆包線的原料包括芳香族四元胺、芳香族二元胺和芳香 族二元酐，合成高枝化聚酰胺酸，經(jīng)亞胺化得到聚酰亞胺漆包線漆，按模具法涂線工藝涂制 而得芳族耐高溫聚酰亞胺漆包線；其中芳族耐高溫聚酰亞胺漆包線漆的制備具體步驟如 下：
[0025] (1)組分甲的合成：按摩爾比1:1:2的比例將4,4'_二氨基-4-羥基三苯甲烷、2， 2-雙[4-(4-氨基苯氧基）苯基]丙烷和3, 3'，4, 4'-二苯甲酮四酸二酐加入反應(yīng)瓶中，加 入上述單體總重4倍質(zhì)量的二甲基甲酰胺溶劑，室溫下攪拌使其溶解完全，在0°C~5°C下 攪拌反應(yīng)2h，得到紫色粘稠透明的枝化聚酰胺酸溶液；
[0026] (2)組分乙的合成：按摩爾比1:1的比例將4, 4'-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二 酐加入反應(yīng)瓶中，加入上述單體總重2倍質(zhì)量的二甲基甲酰胺溶劑，室溫下攪拌使其溶解 完全，在15°C~20°C下攪拌反應(yīng)5h，得到金色粘稠透明的聚酰胺酸溶液；
[0027] (3)將組分甲與組分乙按重量比2:1的比例混合，室溫下攪拌均勾，用二甲基甲酰 胺調(diào)整固體含量至20%，制得芳族耐高溫聚酰亞胺漆包線漆。
[0028] 所述耐高溫改性有機硅樹脂溶液采用有機硅氧烷在混合溶劑存在下，于40°C~ 60°C下水解，其中混合溶劑由丙酮與甲苯按重量份比1:10混合而成；然后加入改性劑硼酸 反應(yīng)，減壓蒸餾除去小分子物得到；具體為：按有機硅氧烷重量2倍的比例稱取蒸餾水加入 反應(yīng)釜中，滴加有機硅氧烷及混合溶劑，在40°C~60°C下進行水解反應(yīng)lh，然后加入改性 劑硼酸反應(yīng)0. 5~I. 5h，其中改性劑硼酸用量為樹脂質(zhì)量的10%~15% ;最后進行水洗至 中性；于IOOPa下真空減壓濃縮30min而得；其中有機硅氧烷為甲基三甲氧基硅烷、甲基三 乙氧基硅烷、^甲基^甲氧基硅烷、^甲基^