绝缘系统及材料在电力电工行业的运用及发展趋势
思瀚产业研究院 固德电材    2025-06-28

在发电领域，作为发电机核心部件的定子绕组、铁芯、励磁绕组等均需大量使用绝缘材料，例如在定子绕组的制造过程中，由于定子绕组由许多匝线圈组成，并且相邻的线圈之间以及线圈与定子铁芯之间存在电位差，需要大量的绝缘材料来防止短路，尤其是在大型发电机中，对绝缘材料的机械性能和绝缘性能要求更高。

随着电机高功率密度化，国内多数发电机生产企业从多胶模压工艺转为少胶云母带真空压力浸渍（VPI）工艺，VPI 与少胶云母带绝缘结构相配合，可以大大简化高压电机线圈制造工艺，提高电机整体性和材料利用率。

该工艺在交流电机和大型发电机中已逐步成为成熟的绕组绝缘处理工艺，相对于多胶云母带，少胶云母带具有云母含量高、电气性能优良等独特优势，该工艺通过将少胶云母带缠绕在绕组的导线表面，通过云母之间的相互叠加、交错，形成一个多层的绝缘防护结构，同时，在少胶云母带外层通过真空压力浸渍工艺填充浸渍树脂（如环氧酸酐树脂），浸渍树脂固化后与云母带紧密结合，形成一个整体的固体绝缘结构。

由于少胶云母带在常温下具有足够的柔软性，有利于包绕线圈，同时又具有良好的透气度和渗透性，且浸渍树脂粘度低、流动性好，能够充分渗透到绝缘层的空隙和微孔中，有利于 VPI 浸渍过程中绝缘层内空气与挥发物的抽出以及树脂的浸透，且环氧树脂固化后粘接性好，固化收缩率小，并且具有良好的电气、机械性能和耐潮耐化学性，从而保证线圈的整体性能。

（2）绝缘系统及材料在供电领域的运用情况

在特高压输配电领域，绝缘材料主要用于变压器、高压套管、母线等电气设备。以高压套管为例，油浸电容式套管是电力系统中应用时间最长、结构最成熟的套管，但由于其容易出现密封不良导致油泄露、内部受潮以及端子过热等问题，油纸套管故障后极易引发变压器火灾，随着设备电压等级的升高，油纸套管引发火灾的隐患以及影响愈加突出。

在此背景下，胶浸纸干式套管凭借无油化设计得到了电力系统的日益关注，其防火防爆、结构简单且免维护，套管故障时对周边设备不会造成二次伤害，成为行业升级的重要发展方向。早期胶浸纸干式套管技术大多为国外引进，高端直流套管长期被国外企业垄断，近年来，通过技术引进、消化吸收和再创新，我国高压套管厂家相继研制成功直流±800 千伏系统用胶浸纸换流变压器阀侧套管、直流±1100 千伏系统用直流穿墙套管、直流±1100 千伏系统用胶浸纸换流变压器阀侧套管等超高压、特高压干式套管，形成了相对完整的套管产业链。

近年来，在国家“双碳”战略、重点行业设备更新改造等政策的推动下，特高压输变电设备逐步实行无油化改造，通过财政补贴、采购倾斜等机制加速替代进程。同时，我国致力于推动特高压交直流套管产品国产化进程，突破特高压输电领域核心技术，推动上下游产业的技术升级。

胶浸纸干式套管相比油浸式套管技术工艺难度高，采用特种环氧树脂、固化剂作为核心绝缘材料之一，在真空条件下对皱纹绝缘纸、铝箔进行浇注、加压浸渍，再固化而成。

在此过程中为满足产品均匀性，对气泡的排出控制要求较高，若使用产品质量不达标，易出现介质损耗、电容值变化等问题，随着特高压输电向高电压、大容量方向发展，为确保电力设备在特高电压下安全稳定运行，减少绝缘击穿等故障的发生，同时提高设备的效率和性能，对绝缘材料的耐热性、机械强度、介电损耗等性能要求不断提高。

（3）绝缘系统及材料在电力电工行业的发展趋势

绝缘材料趋于高性能化发展。随着电力系统向高电压、大容量、长距离输电方向发展以及电气设备的升级换代，行业对绝缘材料品质和工艺的要求越来越高，要求材料具备更优良的绝缘性能、机械强度、耐高温能力，也要求材料向着环保型等方向发展。

绝缘材料厂商不断探索和选用具有优异耐热性、耐电晕性、机械强度和粘结性能的树脂体系，研发高性能的固化剂和促进剂，使树脂在固化后具有良好的机械性能和电气性。同时控制云母片的大小、形状、厚度和纯度，优化云母纸的制造工艺，选用高质量的云母纸以提高云母带的电气强度和耐电晕性能。

绝缘材料趋于系统化发展。近年来，下游企业已逐渐意识到电力电工设备内部各种绝缘材料相互兼容的重要性，使用绝缘系统相比单独使用绝缘材料有较大的优势，可以实现导电体的绝缘结构整体性和均匀性。绝缘系统供应商可根据下游客户不同产品的具体结构、运行条件和性能等要求提供可靠、优选且经济合理的绝缘系统解决方案，为客户提供研发、设计、生产、后期维护的全流程服务，甚至具备指导客户进行工艺改进的能力，能够使下游客户节约绝缘材料的筛选时间，缩短检测周期、提高检测效率，从而降低开发和生产成本。

因此，由多种电气绝缘材料组成的电气绝缘系统逐步成为市场上主流的绝缘材料供应方式，下游客户更倾向于在选用适合电机产品特性的绝缘系统基础上进行系统化组合采购，既节约生产成本，又免去了多种绝缘制品测试的工作，实现高效且经济的生产目标。

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