一种高阻防电晕带及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种高阻防电晕带及其制备方法和应用，该高阻防电晕带包括基材及涂覆在基材表面上的ZnO纳米材料涂层。本发明专利技术高阻防电晕带制备时采用热喷涂技术将ZnO纳米材料喷涂于基材表面上，然后冷却即得所述高阻防电晕带，该高阻防电晕带具有表面电率值稳定，在高压电机上应用，能够达到部标优等品指标：（1）单只线圈端部起晕电压≥5.0Un；（2）单只线圈端部在空气中闪络电压≥12Un，最高闪络电压达到300kV以上；（3）单只线圈在工频交流6.0Un电压下，通过持续1分钟工频交流耐电压试验；（4）电机定子绕组（整机）起晕电压≥3.0Un。

【技术实现步骤摘要】
一种高阻防电晕带及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种含有低纬度结构半导体材料的高压电机用高阻防电晕带及其制备方法。
技术介绍
在高压电机槽内的定子线圈的低电阻防晕层末端至线圈绝缘内的铜芯导杆的终端之间有高电压差，使低组段末端处的电场集中，即电位陡变，从而产生电晕。高压电机用中阻、中高阻和高阻防电晕材料表面的电阻率不稳定，致使端部防晕层经常产生放电、闪络等现象；电机定子安装后，电机定子绕组产生电晕电压(起晕电压)低，易造成防晕层沿面的击穿，有闪络、爬电、冒烟等问题。目前国内的高压电机(额定电压6.3kV-27kV)定子线圈普遍采用的防晕带是玻璃丝浸渍含有碳化硅的高阻漆。如中国专利CN1929250A公开了一种高压电机中高阻防晕带的制备方法，通过以下步骤制备：一、采用无碱玻璃丝编织带或聚酯无纺布带；二、采用单一或混合的环氧、酚醛或聚酯树脂、甲苯、酒精和丙酮配制成母液，再向母液中添加碳化硅、石墨或炭黑、三氧化二铁、无机悬浮剂和植物油调整剂，搅拌成均匀液体；三、将无碱玻璃丝编织带或聚酯无纺布带，放入装有配制好液体的槽内浸渍均匀；四、将浸渍液体的带子通过间隙辊，再匀速通过烘干炉干燥固化，制成中高阻防晕带，对该防晕带进行性能测试，其单只线圈端部起晕电压≥3.0Un；单只线圈端部在空气中闪络电压≥6.5Un，最高闪络电压达到180kV以上；单只线圈在工频交流4.0Un电压下，通过持续1分钟工频交流耐电压试验；绕组(整机)起晕电压≥1.2Un。将上述防晕带用于高压电机，电机定子安装后，电机定子绕组产生电晕电压(起晕电压)低，易造成防晕层沿面的击穿，影响电机的运转。上述制备方法采用的湿法涂布技术，该技术存在以下不足：变化涂布量及调整成本高，可调整机构少，涂布量不能够精确均匀分布，溶剂型涂布液清洗较困难，特别是清洗高精度供料系统管路和调缝涂布腔体，可操作性差，对涂布环境洁净度要求高，不够环保等缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的高阻防电晕带及其制备方法和应用。为解决以上技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种高阻防电晕带，包括基材，所述高阻防电晕带还包括涂覆在所述基材表面上的ZnO纳米材料涂层。优选地，所述ZnO纳米材料涂层的厚度为100～200nm。优选地，所述涂覆采用热喷涂技术涂覆。更优选地，所述ZnO纳米材料涂层是采用热喷涂枪将熔化或半熔化状的ZnO纳米材料喷涂在所述基材表面形成。优选地，所述ZnO纳米材料的平均粒径为100～200nm。更优选地，所述ZnO纳米材料的平均粒径为100nm。优选地，所述ZnO纳米材料采用均相沉淀法制备。优选地，所述基材包括无碱玻璃丝编织带、聚酯无纺布带或涤纶玻璃丝带。本专利技术采取另一技术方案是：一种上述高阻防电晕带的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将ZnO纳米材料加热成熔化或半熔化状态，然后使用热喷涂枪将熔化或半熔化状态的ZnO纳米材料喷涂至基材表面形成ZnO纳米材料涂层，所述ZnO纳米材料涂层的厚度为5～200nm；(2)将涂覆有所述ZnO纳米材料涂层的基材冷却，即得表面电阻率为3MΩ～500000MΩ、非线性系数β为0.20～1.50的高阻防电晕带。优选地，所述高阻防电晕带的制备方法还包括ZnO纳米材料的制备，通过以下步骤制备：将Zn(NO3)2加入NaOH溶液中，加热至100℃～120℃，搅拌反应，反应出现沉淀，待沉淀完全，加热至300℃～400℃进行热分解反应，反应2～4h后冷却，调节pH为6.5～7.5，过滤，水洗，干燥即得所述ZnO纳米材料，其中，所述Zn(NO3)2和NaOH的质量比为1:0.7～1.2。更优选地，所述Zn(NO3)2和NaOH的质量比为1:1。更优选地，所述NaOH溶液的浓度为0.7～1.2mol/L。更进一步优选地，所述NaOH溶液的浓度为1.0mol/L。更优选地，所述搅拌的搅拌速度为300～500rpm。优选地，步骤(2)中，所述冷却采用以5m/min～40m/min的速度匀速进入冷却炉内冷却，冷却后的高阻防电晕带匀速收卷。更优选地，所述冷却炉为立式或卧式冷却炉，其长度为3m～10m。本专利技术采取的又一技术方案是：上述高阻防电晕带在高压电机中的应用。由于上述技术方案的实施，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术的高阻防电晕带是在基材表面上使用热喷涂技术涂覆ZnO纳米材料制成，涂层厚度可控制在纳米级范围内，达到了纳米级厚度的低维度结构的涂层的要求。相比现有的高阻防电晕带，本专利技术的高阻防电晕带大大减薄了高阻防电晕带的厚度，使之更加服贴在线棒等各种形状的物件表面上，配合低阻带和绝缘层，可以组成一个完整的防晕结构。也可以减薄主绝缘层厚度，提高起晕电压数倍以上，延长绝缘结构的寿命。减小对无线电通讯和电子设备的干扰。ZnO纳米材料固化后在表面形成一个连续的量子线方向导电层面，其优点在于电子迁移率高、介电常数小，能引入深能级杂质、电子有效质量小，能带结构特殊等，能够让电子按照理想的路径迁移，有效的解决了端部防晕层经常产生放电、闪络、爬电、冒烟等问题。并且具有适应性强及经济效益好等优点。本专利技术的高阻防电晕带采用热喷涂技术制备，与现有的湿法涂布技术相比，能够制成纳米级厚度的低纬度结构的涂层，而且基材材料不受限制，可以在各种基体材料上喷涂；喷涂过程中基体材料温升小，不产生应力和变形；操作工艺灵活方便，不受工件形状限制。本专利技术的高阻防电晕带表面电阻率值稳定，在高压电机上应用，各项指标均达到或优于国际先进水平：(1)单只线圈端部起晕电压≥5.0Un(ICE标准≥1.5Un，国家标准GB/T7894-2001≥1.5Un，德国Siemens≥2.0Un+1.0kV)。该指标达到国内外先进水平；(2)单只线圈端部在空气中闪络电压≥12Un，最高闪络电压达到300kV以上，该指标达到国内外先进水平；(3)单只线圈在工频交流6.0Un电压下，通过持续1分钟工频交流耐电压试验(JB/T6204-2002要求2.75Un+6.5kV，持续1分钟)；(4)电机定子绕组(整机)起晕电压≥3.0Un(国标GB/T-2001要求≥1.0Un)，使电机高效安全运行。具体实施方式本专利技术提供一种含有低纬度结构半导体的高阻防电晕带，所述高阻防电晕带包括基材及涂覆在基材表面的ZnO纳米材料涂层。现有技术中，制备该ZnO纳米材料涂层使用的ZnO纳米材料通常采用液相法制备，但本专利技术采用均相沉淀法制备低纬度结构半导体材料，即ZnO纳米材料。本专利技术中，ZnO纳米材料涂层是采用热喷涂技术将熔化或半熔化状态的ZnO纳米材料喷涂于基材表面。具体制备高阻防电晕带时，基材二侧表面均热喷涂ZnO纳米材料。本专利技术中，ZnO纳米材料涂层厚度可达纳米级。相对现有技术，本专利技术具有如下优势：1、电子在块体材料里，在三个维度的方向上都可以自由运动。但当材料的特征尺寸在一个维度上比电子的平均自由程相比更小的时候，电子在这个方向上的运动会受到限制，电子的能量不再是连续的，而是量子化的，电子只能沿着量子线方向自由运动，另外两个方向上受到限制。无机纳米颗粒因其所具有的体积效应、量子尺寸效应、表面和界面效应以及宏观量子隧道效应等而具有诸多特殊性能，因此，可以被广泛应用于电子电气绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高阻防电晕带，包括基材，其特征在于：所述高阻防电晕带还包括涂覆在所述基材表面上的ZnO纳米材料涂层。

【技术特征摘要】
1.一种高阻防电晕带，包括基材，其特征在于：所述高阻防电晕带还包括涂覆在所述基材表面上的ZnO纳米材料涂层。2.根据权利要求1所述的高阻防电晕带，其特征在于：所述ZnO纳米材料涂层的厚度为100～200nm。3.根据权利要求1所述的高阻防电晕带，其特征在于：所述涂覆采用热喷涂技术涂覆。4.根据权利要求3所述的高阻高阻防电晕带，其特征在于：所述ZnO纳米材料涂层是采用热喷涂枪将熔化或半熔化状的ZnO纳米材料喷涂在所述基材表面形成。5.根据权利要求1所述的高阻防电晕带，其特征在于：所述ZnO纳米材料的平均粒径为100～200nm。6.根据权利要求1所述的高阻防电晕带，其特征在于：所述ZnO纳米材料采用均相沉淀法制备。7.根据权利要求1所述的高阻防电晕带，其特征在于：所述基材包括无碱玻璃丝编织带、聚酯无纺布带或涤纶玻璃丝带。8.一种权利要求1~7中任一项权利要求所述的高阻防电晕带的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏宇，莫耀翔，王文，周成，
申请(专利权)人：苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32