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桂林电科院自主研发高档绝缘材料 |
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| http://cn.newmaker.com
8/4/2011 2:34:00 PM
中国工业报
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作者： 陈仲
编者按
为推进高端制造业发展，有效满足电工重大装备对高档绝缘材料的急需，电工行业积极组织优势技术力量推进其专题项目研究。
作为该研究项目的负责人，桂林电器科学研究院院长陈仲在日前举行的中国电器工业协会四届二次理事会期间召开的会长会议上，阐述并汇报了该院针对国内百万千瓦发电机组、核电机组、大型风力发电机组及输配电设备、混合动力汽车电机等领域，推进高档绝缘材料研究工作的理念及进展，以及组织开展相关技术研发和推进产业化工作的情况，其工作思路和研究方法及经验值得推广和借鉴。
绝缘材料是国民经济发展的基础材料，城市和乡村发展都离不开绝缘材料。近年来，随着大型发电、输变电设备行业的迅猛发展，绝缘材料市场需求旺盛。目前，高档绝缘材料明显供不应求，已成为高端装备制造业发展的瓶颈。
推进课题研究取得可喜进展
“十一五”期间，桂林电器科学研究院(以下简称桂林电科院)组织有关技术人员，针对国内百万千瓦发电机组、核电机组、大型风力发电机组及输配电设备、混合动力汽车电机等领域市场急需状况，立足自主创新，积极推进高档绝缘材料，以及绝缘材料结构评定方法等受到电工行业高度关注课题的研究工作，并在此基础上推进重点产业（聚酰亚胺薄膜和特种电工塑料）的新产品开发。
桂林电科院对其研究项目进行了科学合理的工作部署，按照“量力而行，分步实施、重点推进”的工作思路，大力推进该项目和相关技术研发和产业化工作，目前取得积极的可喜进展。
一、开展耐电晕聚酰亚胺薄膜少胶云母带项目研究。
市场需求：主要满足国内变频电机和大功率风力发电机主绝缘用绝缘材料及绕包电磁线用绝缘材料的国产化需求。
国内现状：目前主要通过进口解决国内急需，但进口价格十分昂贵，成为国内变频电机和风力发电机制造成本居高不下主因之一。
技术瓶颈：耐电晕聚酰亚胺薄膜增强少胶云母带是目前最突出的紧缺基础材料。
现实意义：可提高国内耐电晕聚酰亚胺薄膜增强少胶云母带制造的技术水平；对推进我国风力发电行业及变频电机行业发展和技术进步起到积极作用。
研究进程：该项目的研究成果主要满足了国内变频电机（包括重载变频牵引、动车及城轨牵引电机、油田电机等）和大功率风力发电机主绝缘用绝缘材料及绕包电磁线用绝缘材料的国产化需求。在众多需求中，耐电晕聚酰亚胺薄膜增强少胶云母带是最突出的紧缺基础材料。除了风力发电机和变频电机外，大型发电机技术向高电压方向发展（目前已达到27kV），在减薄绝缘层（目前水平是4～6mm）的同时，要求绝缘材料在局部放电时有更高的耐受力。
有效进展：该项工作分为两个阶段进行：第一阶段是耐电晕聚酰亚胺薄膜项目的开发，已取得多项阶段性研究成果。该项目已获国家科技部批准立项，列入科技部科研院所基金项目计划。第二阶段是开展耐电晕聚酰亚胺薄膜增强少胶云母带项目的研究，现已获得合格试样，正在申报科技部科研院所基金项目。
二、开展AP—1000核动力主泵电机绝缘系统及组分材料国产化预研。
市场需求：满足AP1000核主泵电机所涉及到的关键绝缘材料需求。
国内现状：AP1000核主泵电机所用的绝缘材料目前全部依赖进口。
技术瓶颈：外方不仅限制采购数量，而且在性能指标、检测方法及其相关标准等方面进行技术封锁。
现实意义：推进第三代核主泵电机顺利研制。
研究进程：AP1000核主泵电机是从美国EMD公司引进的目前世界上最先进的第三代核主泵电机。这种高压屏蔽电机所用的绝缘材料全部依赖进口，而且外方实施技术封锁，加大了我们开展核动力主泵电机绝缘材料国产化研究的难度。AP1000核主泵电机所涉及到的关键绝缘材料主要包括220级的漆包扁线、少胶粉云母带、H级无溶剂浸渍树脂、绝缘引接线材料、绝缘防护材料，以上绝缘材料的共同特点为耐高温和耐辐照。
有效进展：目前已启动两项研究：一是对主泵电机涉及的关键材料和技术展开调研。二是与哈电集团等单位针对关键绝缘材料国产化研究工作达成合作意向。
此外，还开展了混合动力汽车驱动电机绝缘系统及组分材料研究；输变电电器户外用灌注胶的研究与应用工作。前者主要解决了混合动力汽车电机耐电晕、耐高温等问题，已完成小试研究和耐环境测试工作并进入应用试验阶段；后者在研制输变电互感器、电抗器户外用灌注胶性能方面，已达应用指标要求，将进入应用试验阶段。
结构评定方法研究获得认可
研究进程：该项研究工作主要是由挂靠在桂林电科院的机械工业电工材料产品质量监督检测中心承担。经过近几年的技术投入和改造建设，桂林电科院开展老化评定的业务体系已形成相对完整的能力，具备了材料热老化、结构电老化及电热老化、结构热老化和环境老化评定能力，建立了一套较完整的相关领域老化评价标准体系，已成为国内一流的绝缘材料及绝缘系统老化评定专业试验室，获得国内外广泛认可。
有效进展：一是初步建成具有国内先进水平的综合性老化评定试验平台。建成了针对核电站用1E级K3类电气装备的老化评定平台；初步建成了风电领域风力发电机绝缘系统的老化评定平台。
二是开展了光伏发电组件的评价工作。包括TPT组件、EVA胶的局放和电气性、耐候性的测试和评价。
三是承担了近十项国家武器装备重点型号设计验证的老化评定。为其可靠性和安全性的评价提供依据，已获得军方的认可。
四是跟踪国内超高压、特高压输变电工程发展和技术进步。开展关键材料组件的国产化替代评定，以及运行期间诊断绝缘老化程度的辅助技术评价手段的研究。
五是跟踪国内轨道交通的技术发展，开展有关评定工作。如高铁高速牵引电机和城轨牵引电机的绝缘结构耐热性评定；大功率交流变频牵引电机绝缘结构耐重复脉冲放电寿命评定等，不仅满足了南车集团和北车集团的研制急需，同时促进了引进技术国产化替代研究。
未来全面提升电工配套能力
近年来，桂林电科院产业化及生产配套能力建设工作已取得快速发展，2010年营业收入创下近7亿元。根据国家重点领域和重大装备用绝缘材料的需求和国内市场对绝缘材料的需求预测，以及已拥有的绝缘材料研发实力，桂林电科院确定了“十二五”期间重点发展绝缘材料产业的思路，在巩固特种电工塑料产业的基础上，以聚酰亚胺薄膜产业上规模、技术上水平、产品上档次为突破口，带动相关绝缘材料产业的发展，全面提升为电工行业绝缘材料的配套能力。
桂林电科院长期从事薄膜拉伸机组成套装备的研究开发，具有成熟的工艺、设备设计、自动控制装置制造和生产工艺技术的综合实力，尤其在聚酰亚胺薄膜制造技术领域，突破了美国杜邦公司的技术封锁，是国内唯一具有双轴拉伸聚酰亚胺薄膜成套生产线设计制造能力和生产技术的单位。
依托该技术，桂林电科院在“十二五”期间将根据市场的需求，分期投入、建设若干条聚酰亚胺薄膜双轴拉伸生产线（幅宽分别为1.2米、1.6米、2.2米），以国内中高端产品———柔性线路板、耐电晕聚酰亚胺薄膜补强少胶云母带和耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结导线用聚酰亚胺薄膜为目标的市场定位，打造其在绝缘材料领域的拳头产业，并以此为基础，拓展其它绝缘材料的业务范围，逐步建设成为国内特色绝缘材料研发、应用研究和生产基地。
桂林电科院“十二五”期间将重点组织开展相关课题研究，包括：大型高压发电机少胶VPI绝缘材料的研究及应用；新型核动力驱动机构绝缘系统及组分材料的研究；大功率风力发电机的绝缘系统及其组分材料研究；无溶剂云母带制造技术的研究；人工合成云母在高压电机领域的应用研究；新型环保绝缘材料开发等。（本文作者陈仲为桂林电器科学研究院院长）
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