F级聚酯薄膜聚酯纤维复合纸的研制与应用

徐冰 黄程伟 倪苗苗 李贤斌

【摘要】本文介绍了F级聚酯薄膜聚酯纤维复合纸的研制及其机械性能、介电性能、耐热性能及柔软性能。用F级聚酯薄膜聚酯纤维复合纸作为水轮发电机转子磁极极身绝缘材料，其各项技术指标完全满足水轮发电机的性能要求。聚酯薄膜聚酯纤维复合纸具有优良的柔软性，解决了转子磁极极身绝缘边缘波浪度大的问题，保证产品质量。

【关键词】转子磁极；极身绝缘；DMD复合纸

1、前言

哈电水轮发电机转子磁极极身绝缘结构采用ALSTOM技术的聚芳酰胺纤维纸刷室温固化胶包绕在磁极铁心上，用模具夹紧使之与铁心固化成一体。磁极线圈套入铁心后，线圈与极身绝缘的间隙用浸渍涤纶毡夹环氧玻璃布板分段填充，加热固化成整体结构。该结构优点是整体性好，经长期运行后整个磁极绝缘体系不受机械、电磁振动等影响而损伤绝缘。随着对新型材料的研究，F级聚酯薄膜聚酯纤维复合纸（简称DMD复合纸）具有良好的机械强度、介电性能及耐热性能，其各项技术指标等同于聚芳酰胺纤维纸。DMD复合纸具有优良的柔软性，解决了磁极极身绝缘材料边缘波浪度大的问题，提高产品质量。

2、F级DMD复合纸

DMD复合纸就是把聚酯纤维非织布和聚酯薄膜通过胶粘剂复合在一起[1]。由于聚酯薄膜和聚酯纤维是聚酯体系，选择的胶粘剂必须与它们相容性好，否则将影响粘接的均匀性以及复合纸的强度，在考虑相容性的同时还必须考虑在固化后复合纸要达到F级，因此胶粘剂的选择是至关重要的。

2.1F级DMD复合纸研制过程。F级DMD复合纸开发有两种工艺路线[2]。一种方法是采用F级胶粘剂上胶复合而成，另一种是在原B级DMD复合纸的基础上涂一层H级漆膜以保护聚酯材料。两种工艺路线均是降低聚酯材料发生热裂解及水解速度，从而提高其耐热能力以达到提高耐热等级目的。2.1.1用F级胶粘剂涂在聚酯薄膜上与聚酯纤维布复合，制成1#、2#、3#试样，参数见表1。

表1 复合法制备F级DMD复合纸工艺参数

胶液配比 胶液密度 胶液粘度 烘箱温度

甲：乙=4：1 0.845 4#杯15s 75±2℃

烘干时间 复合压力 热压时间 热压温度

4min 10MPa 1h 120±5℃

2.1.2用普通B级DMD复合纸浸渍不同H级绝缘漆，制成4#和5#试样，工艺参数见表2。

表2 涂胶法制备F级DMD复合纸工艺参数

H级胶液 干燥剂用量 干燥温度 干燥时间

A 铅0.5% 120℃ 13min

B 铅0.5% 100℃ 10min

2.1.3用TPS方法对1#、2#、3#、4#、5#试样进行快速热老化试验，其耐热指数温度均在155℃以上，如图1所示。

2.2F级DMD复合纸性能指标。F级DMD复合纸机械性能和介电性能均高于水轮发电机转子磁极极身设计强度的要求，性能指标见表3。

表3 F级DMD复合纸性能指标

试验项目 单位 标准 结果

标称厚度 mm 0.25 0.26

拉伸强度 N/10mm ≥150 217

伸长率 % ≥12 35

击穿电压 kV ≥10 19.6

体积电阻率 MΩ.m ≥1.0×106 2.9×107

3、F级DMD复合纸工艺试验

3.1F级DMD复合纸耐湿热老化试验。F级DMD复合纸是以吸湿性很小的聚酯薄膜和聚酯纤维纸为基材，具有良好耐湿性能，但聚酯纤维纸表面也存在较多空隙，复合纸表面也会吸湿，在电机应用时复合纸双面涂胶，表面吸湿率明显降低，其耐湿性得到改善[3]。3.1.1试样制备。一种为F级DMD复合纸表面没有涂室温固化胶，另一种F级DMD复合纸表面涂有室温固化胶。3.1.2试验过程。将试样放置在恒温恒湿试验机中，温度设定为50℃，湿度设定为90%，试验周期为6个周期，15天为1个周期，每1个周期将4种试样取出，进行拉伸强度和介电强度试验。3.1.3湿热老化试验结果如图2所示。

图2 F级DMD复合纸耐潮湿试验

经过6个周期为期90天耐潮湿试验，F级DMD复合纸拉伸强度和介电强度测试结果没有变化，从试验结果看出，F级DMD复合纸具有优良耐潮湿性能，完全满足现场潮湿环境的要求。

3.2F级DMD复合纸柔软性试验。3.2.1试验室F级DMD复合纸柔软性试验。将F级DMD复合纸缠绕在铁块上，边刷室温固化胶边缠绕，缠绕层数为4层，放置在烘箱中，在155℃下历时30天。经检查F级DMD复合纸缠绕后平整。3.2.2转子磁极极身绝缘用F级DMD复合纸柔软性工艺试验。将F级DMD复合纸和Nomex纸缠绕在磁极铁心上，边刷室温固化胶边缠绕，缠绕层数为1层，经检查F级DMD复合纸平整无波浪度见图3。从试验结果看出，DMD复合纸柔软性能良好，解决了磁极极身绝缘波浪度问题。

4、F级DMD复合纸应用试验

F级DMD复合纸用于柳树沟、长甸等水轮发电机转子磁极极身绝缘上，工艺性好，波浪度小，柔软性好。转子磁极装配后耐压试验、交流阻抗试验等均满足要求。

5、结论

1）F级DMD复合纸具有良好的机械强度、介电性能、耐热性能及柔软性。完全满足水轮发电机转子磁极极身设计强度的要求2）F级DMD复合纸具有优良柔软性，解决了磁极极身绝缘边缘波浪度大的问题。3）F级DMD复合纸已应用在广西长甸、苏丹上阿特巴拉等发电机机组上，效果良好。

参考文献

[1]胡兆斌.绝缘材料工艺学.化学工业出版社.

[2]戴隼.上6641聚酯纤维无纺布聚酯薄膜复合箔的研制.第六届绝缘材料与绝缘技术学术会议论文集.

[3]梁星才，潘惠生.DMD的耐潮性及其在电机中的应用简述.特殊电工，1981.

[4]陆宝琦.NMN和F-DMD等柔软复合材料的耐热性能综合评估.电气技术，2007.

[5]濮家驯.薄膜纤维纸复合材料热老化试验方法研究.桂林電器科学研究所，1980.