绝缘散热硅胶片的主要应用有哪些

第一篇：绝缘散热硅胶片的主要应用有哪些

绝缘散热硅胶片的主要应用有哪些

散热硅胶片作为一种新颖的电子界面材料，具有高导热的同时兼有柔软性。一般在设计初期就要将散热硅胶片加入到结构设计与硬件、电路设计中。设计过程中主要的考量因素包括：导热系数考量、结构考量、EMC考量、减震吸音考量、安装测试等方面。

在日常生活中，大家都多多少少听说过导热散热硅胶片，那么各位对绝缘导热硅橡胶的应用的了解又有多少呢？是不是哪个硅橡胶绝缘子更靠谱是大家比较关心的问题？

接下来小编为你整理了超实用的干货~想了解导热绝缘材料的，快来看，绝对超实用哦！

影响导热硅胶片性能的主要参数：

导热硅胶片用于填充发热器件和散热片或金属底座之间的空气间隙的一种导热介质材料，它们的柔性、弹性特征使其能够用于覆盖非常不平整的表面。热量从分离器件或整个PCB传导到金属外壳或扩散板上，从而能提高发热电子组件的效率和使用寿命。

导热硅胶片材料的六大关键参数：（1）导热系数；1.5-5.2（W/m-k）（2）材料厚度；0.25mm-15mm（3）材料硬度（压缩比）；50±5（4）连续使用温度：-50～200（℃）（5）击穿电压（绝缘性能）；5.0（6）可持续工作稳定，优质导热硅胶片具备因素：

在导热硅胶片的使用中，压力和温度二者是相互制约的，随着温度的升高，在设备运转一段时间后，导热软片材料发生软化、蠕变、应力松弛现象，机械强度也会下降，密封的压力降低，反之亦然。

（1）有良好的弹性和恢复性，能适应压力变化和温度波动；（2）有适当的柔软性，能与接触面很好地贴合；（3）不污染工艺介质；

（4）有足够的韧性而不因压力和紧固力造成破环；（5）低温时不硬化，收缩量小；（6）加工性能好，安装、压紧方便；（7）不粘结密封面、拆卸容易；（8）价格便宜，使用寿命长。

佳日丰泰散热硅胶片导热系数1.0-7.9W可选，厚度0.3-10.0mm，库存充足，选择范围广。无论是LED、电源、通讯、医疗、工控、汽车电子或其他行业，我们都可为您提供一站式散热解决方案并免费送样。

深圳市佳日丰泰电子科技有限公司是隶属佳日丰泰集团（香港）有限公司旗下的子公司，是一家专业致力于电子导热绝缘材料研发、生产、销售为一体的高科技企业。公司主营四大系列产品：

一、导热硅胶系列：

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四、其它导热材料：

佳日丰泰致力于导热绝缘材料在国内外的研发、推广、应用，得到了广大客户的支持和信赖，是国内外导热绝缘材料的优秀者。公司始终重视研发投入和技术创新，目前已拥有本行业在国内外的高端研发检测设备20多种，公司产品广泛应用于电子设备、网络设备、航空、国防、汽车以及医疗设备等领域，其产品长期畅销于欧美、东南亚等多个国家和地区。

看小编说了的这么多导热散热硅胶片，大家肯定有了自己的想法了吧！希望小编介绍的这些绝缘导热硅橡胶的应用能帮助到大家呢！

第二篇：硅基太阳能电池的发展及应用

..硅基太阳能电池的发展及应用

摘要：太阳能电池是缓解环境危机和能源危机一条新的出路，本文介绍了硅基太阳能电池的原理，综述了硅基太阳电池的优点与不足，以及硅基太阳能电池和其他太阳能电池的横向比较，硅基太阳能电池在光伏产业中的地位，并展望了发展趋势及应用前景等。

关键词：硅基

太阳能电池

转换效率

1引言

二十一世纪以来，全球经济增长所引发的能源消耗达到了空前的程度。传统的化石能源是人类赖以生存的保障，可是如今化石能源不仅在满足人类日常生活需要方面捉襟见肘，而且其燃烧所排放的温室气体更是全球变暖的罪魁祸首。随着如今全球人口突破70亿，能源的需求也在过去30年间增加了一倍。特别是电力能源从上世纪开始，在总能源需求中的比重增长迅速。中国政府己宣布了其在哥本哈根协议下得承诺，至2020年全国单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40%--45%，非化石能源占一次能源消费的比重提高至少15%左右【6】。

目前太阳能电池主要有以下几种：硅太阳能电池，聚光太阳能电池，无机化合物薄膜太阳能电池，有机化合物薄膜太阳能电池，纳米晶薄膜太阳能电池，叠层薄膜太阳能电池等，其材料主要包括产生光伏效应的半导体材料，薄膜衬底材料，减反射膜材料等【5】。

（图1：太阳能电池的种类）

太阳电池的基本工作原理是：在被太阳电池吸收的光子中，那些能量大于半导体禁带宽度的光子，可以使得半导体中原子的价电子受到激发，在p区、空间电荷区和n区都会产生光生电子左穴对，也称光生载流子。这样形成的光生载流子由于热运动，向各个方向迁移。光生载流子在空间电荷区中产生后，立即被内建电场分离，光生电子被推进n区，光生空穴被推进p区。因此，在p-n结两侧产生了正、负电荷的积累，形成与内建电场相反的光生电场。这个电场除了一部分要抵消内建电场以外，还使p型层带正电，n型层带负电，因此产生了光生电动势，这就是光生伏特效应(简称光伏)。

图1典型的晶体硅太阳电池结构图【6】

由于太阳能能源有如此优越的特性，因此，大力发展可再生能源成为了当今世界的热门研究领域，从长远角度来看，在各种可再生能源技术光伏发电自20世纪90年代后半期进入了快速发展时期，最近10年和最近5年的太阳电池的年均增长率都达到了爆发性的水平。我国太阳能光伏产业的发展在世界光伏市场的拉动下快速发展起来。2007年我国太阳电池产量达到了1088 MW，占世界总产量的27.2%，超过了日本(920 MW)和欧洲(1062.8 MW)，成为世界太阳电池的第一大生产国。到了2010年中国光伏电池产量己超过全球总产量的50%，目前己有数十家公司在海外上市，行业年产值超过3000亿人民币。太阳能光伏发电技术具有可持续发展的特点;最丰富的资源来源(太阳)和最洁净的发电过程【4】。

由于太阳电池研究涉及的学术与技术内容过于广泛，而且据近几年市场数据分析，硅基太阳能电池占太阳能电池总产量的98%，故本文只对当前生产化主要的硅基太阳能电池材料进行论述。

硅基太阳能电池的原理与特点

根据硅片厚度的不同，可分为晶体硅太阳能电池和薄膜硅太阳能电池两大类。本文主要论述以下几种硅基太阳能电池的基本原理：单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池，多晶硅薄膜太阳能电池，非晶硅薄膜太阳能电池，微晶硅薄膜太阳能电池。

晶体硅的发电过程大致如下：P型晶体硅经过掺杂磷可得N型 硅，形成P-N结，当光线照射到硅晶体的表面时，一 部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给硅原子，使电子发生跃迁，成为自由电子，在P-N结两侧聚 集，产生电位差。当外部接通电路时，在该电压的作 用下，将有电流流过外部电路产生一定的输出功率。

2.1 单晶硅太阳能电池

硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电地工艺己近成熟，在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化，制成倒金字塔结构。并在表面把一13nm。厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合．通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率：通过以上制得的电池转化效率超过23%，是大值可达23．3％。Kyocera公司制备的大面积（225cm2）单电晶太阳能电池转换效率为19．44%，国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池的研究和开发，研制的平面高效单晶硅电池（2cm X 2cm）转换效率达到19.79%，刻槽埋栅电极晶体硅电池（5cm X 5cm）转换效率达8.6%。

2.1.1 单晶硅的优点和不足

单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，虽然其转换效率高，但是制作单晶硅太阳能电池需要大量的高纯度硅材料，且工艺复杂，电耗很大池工艺影响，且太阳能电池组件平面利用率低，致使单晶硅成本价格居高不下。要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材料，寻找单晶硅电池的替代产品，现在发展了薄膜太阳能电池，其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。

2.2多晶硅太阳能电池

目前，太阳能使用的多晶硅材料，多半是含有大量单晶硅颗粒的集合体，或用废弃单晶硅材料和冶金基硅材料熔化浇筑而成，其工艺过程是选择电阻率为100-300cm的多晶块料或单晶硅头尾料，经破碎，用1:5的氢氟酸液混合进行适当的腐蚀，然后用离子水冲洗呈中性，并烘干，用石英坩埚装好许多硅料，加入适当硼硅，放入浇铸炉，在真空状态下加以熔化，熔化后保持约20min,然后注入石墨铸模中，慢慢冷却后即基硅锭，然后切片加工成太阳能电池片，即多晶硅太阳能电池。

2.2.1 多晶硅太阳能电池的优点和不足

它的成本和单晶硅差不多，其转换约为12%左右，稍低于单晶硅太阳能电池，但是材料制造简便，总的生产成本较低，因此得到了大量发展。

2.3 多晶硅薄膜太阳能电池

通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350－450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，人们从70年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅膜晶粒大小，未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜，人们一直没有停止过研究，并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积（LPCVD）和等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺。此外，液相外延法（LPPE）和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池【3】。2.3.1多晶硅薄膜太阳能电池的优缺点

多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少，又无效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池，因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。2.4 非晶硅薄膜太阳能电池

非晶态硅，其原子结构不像晶体硅那样排列得有规则，而是一种不定形晶体结构的半导体。非晶硅属于直接带系材料，对阳光吸收系数高，只需要1 ùm厚的薄膜就可以吸收80%的阳光。非晶硅薄膜太阳能电池于1976年问世，非晶硅薄膜太阳能电池的成本低，便于大规模生产。由于硅原料不足和价格上涨，促进了高效使用硅的技术和非晶硅薄膜系太阳能电池的开发。非晶硅薄膜电池低廉的成本弥补了其在光电转换效率上的不足，未来将在光伏发电上占据越来越重要的位置。但是由于非晶硅缺陷较多，制备的太阳能电池效率偏低，且其效率还会随着光照衰减，导致非晶硅薄膜太阳能电池的应用受到 限制。目前非晶硅薄膜电池研究的主要方向是与微晶硅结合，生成非晶硅/晶硅异质结太阳能电池，这种电池不仅继承了非晶硅电池的优点，而且可以延缓非晶硅电池的效率随光照衰减的速度，目前单结非晶硅薄膜电池的最高转换效率为17.4%【3】。

2.4.1非晶硅薄膜太阳能电池优点与缺陷

非晶硅薄膜太阳能电池与晶体硅太阳能电池相比，具有重量轻、工艺简单、成本低、耗能少和便于大规模生产等优点，因此受到人们 重视，并得到迅速的发展。非晶硅薄膜太阳能电池首先实现商品化，也是目前产业规模最大的薄膜电池。

虽然非晶硅薄膜太阳能电池得到了广泛的研究和应用。但是，依然存在着很多问题需要去解决:y光学禁带宽度为1.7 eV，使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域吸收不敏感，限制了其光电转换效率;(2)光电转换效率随着光照时间的增长而衰弱，即所谓的光致衰退(S W)【2】效应，使得电池性能不稳定;(3)制备过程中，非晶硅的沉积速率较低，影响了非晶硅薄膜太阳能电池的商业化生产;(4)电池组件的后续加工困难，如Ag电极的处理问题;(5)在薄膜沉积过程中存在大量的负面杂质，如Oz , Nz和C等，影响薄膜的质量和电池的稳定性。2.5 微晶硅薄膜太阳能电池

微晶硅薄膜可采用与非晶硅兼容的技术制备，鉴于非晶硅良好的短波响应特性和微晶硅良好的长波响应特性，常用微晶硅作底电池，形成非晶硅/微晶硅叠层结构，可大幅度提高转换效率。通过诸多实验室的努力，微晶硅电池自1994年被报道以来，转换效率得到明显的提高。目前，单结微晶硅电池的效率已超过10%，微晶硅薄膜的制备方法有:基于高氢气稀释比，高功率密度的PECVI〕技术;用氢等离子体退火处理a-Si:H薄膜;电子回旋共振担CR)等离子体淀积技术;用热丝法(VV1J或Cat)技术【1】。2.5.1微晶硅薄膜太阳能电池的优势与不足

微晶硅薄膜太阳能电池具有过渡层结构，几乎没有s-w效应，稳定性好，可拓展太阳光谱范围，使其转换效率高，具有与非晶硅材料相同的低温工艺、工艺简单、便于大面积生产的优点，主要存在的问题就是其生长速率较低的问题，不利于降低制造成本。这将成为今后重点的研究方向。主流太阳能电池材料的比较

单晶硅太阳能电池是开发得最早、使用最广泛的一种太阳能电池，其结构和生产工艺已定型，产品已广泛应用于空间技术和其它方面单晶硅太阳能电池是由高质量的单晶硅材料制成的.目前，商用晶体硅光伏产品的光转化率约为20%左右.由于单品硅材料的制作成木昂贵，而半导体薄膜太阳能电池材料只需几微米厚就能实现光电转换.是降低成本和提高光子循环的理想材料，非晶硅薄膜太阳能电池是用非晶硅半导体材料制备的一种薄膜电池。非晶硅薄膜太阳能电池可以用玻璃、特种塑料、陶瓷、不锈钢等为衬底.多晶硅薄膜太阳电池是将多晶硅薄膜生长在低成本的衬底材料上作为太阳电池的激活层。纳米Ti0:半导体的化学性质稳定.纳米Ti0:半导体用做太阳能电池材料的原理与硅半导体相同.但TiO:是宽禁带(3.2eV)半导体化合物，应用于太阳能电池只有波长较短的太阳光（λ ≥387nm)才能被吸收.而这部分紫外线((300--400nm)只占到达地面上的太阳光能的4%-6%，太阳能利用率很低.提高太阳能吸收效率的途径是缩短Tin:半导体的禁带宽度使其吸收光谱向可见光扩展，可以通过金属离子掺杂、非金属离子注人、半导体复合以及染料敏化等几个方法来缩短Ti0:的禁带宽度。

从20世纪70年代起开始探索一些具有大共扼结构的有机化合物或金属配合物用做太阳能电池材料与无机半导体太阳能电池相比，有机材料制备太阳能电池具有制造面积大、制作简单、廉价、并且可以在可卷曲折叠的衬底上制备具有柔性的太阳能电池等优点.有机太阳能电池材料主要是一些具有大共扼结构的有机小分子花类化合物、有机染料分子、富勒烯及其衍生物等.有机小分子化合物的主要优势是制备和表征比较简单，化学结构很容易修饰，可以根据需要进行设计和改变官能团。

过渡金属配合物是一类新型的光电材料化合物，它可以兼有过渡金属离子的变价特性和有机分子结构的多样性，这类化合物的特点是过渡金属离子被有机配体所环绕，有机配体易于进行分子设计和分子裁剪，而过渡金属离子的d轨道或漱道上具有未成对电子，能形成特有的光电性质。目前用做太阳电池材料的金属配合物主要有菁类化合物和具有共扼结构的联毗啶过渡金属配合物。

染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized Soar Cells, DSSCs).以半导体 Ti02薄膜为光阳极，并引入了染料敏化剂，使电池效率达到7.1%，这种电池的出现为太阳能电池的发展带来了新方法，它将带有发色团的染料分子引人到半导体中，大大增强了半导体TiO,捕获太阳光的能力。由于现在对界面电荷的分离机理还不是很明确，当电荷分离形成之后就会发生电荷的迁移电子移向正极而空穴移向负极，从而在两极间形成一定的电势，但在电荷的迁移过程中，也伴随着电荷的重新结合(重合)。电荷重合浪费了界面电荷分离所储存的电势能，极大地降低光电转化的效率.目前染料敏化太阳能电池材料还存在光电转换率低，或是电池材料的寿命短.因此寻找光转换效率高寿命长的光敏染料是染料敏化太阳能电池材料研究的重要方向。硅基太阳能电池的发展和应用前景 4.1 硅基的发展历程

硅基太阳能电池的发展可划分为三个阶段（如图1所示），每一阶段效率的提升都是因为新技术的引入。

图1电池效率发展路程图

1954年贝尔实验室Chapin等人开发出效率为6%的单晶硅太阳能电池到1960年为第一发展阶段，导致效率提升的主要技术是硅材料的制备工艺日趋完善、硅材料的质量不断提高使得电池效率稳步上升，这一期间电池效率在15%。1972年到1985年是第二个发展阶段，背电场电池（BSF）技术、“浅结”结构、绒面技术、密栅金属化是这一阶段的代表技术，电池效率提高到17%，电池成本大幅度下降。1985年后是电池发展的第三阶段，光伏科学家探索了各种各样的电池新技术、金属化材料和结构来改进电池性能提高其光电转换效率：表面与体钝化技术、Al/P吸杂技术、选择性发射区技术、双层减反射膜技术等。许多新结构新技术的电池在此阶段相继出现，如效率达24.4%钝化发射极和背面点接触（PERL）电池。目前相当多的技术、材料和设备正在逐渐突破实验室的限制而应用到产业化生产当中来。目前已经有多家国内外公司对外宣称到2008年年底其大规模产业化生产转换效率单晶将达到18%，多晶将超过17%。

4.2 硅基太阳能电池的应用前景

目前，硅基电池已广泛应用于工业、农业、商业、通信、军事、航火等领域。还包括家用电器以及公用设施。硅基电池的应用主要可分为3种类型:并网型、离网和家用电器产品。

4.2.1 并网

进入21纪以来，全球太阳能光伏并网发电并网容址增长了44.1倍.从2000年的28 7MW递增至2008年的29.85MW，年均增长率 达60.99%，同比2007年增长了72.65%.全球太阳能光伏并网发电并网累积总里增长10.5倍，从2000的1.435G增至2008年的16.4GW，年增长率为35.6%。世界各国都在楼宇和家居屋顶应用了太阳能电池，所发的电大都可以并网。4.2.2离网应用

与井网发电相比，离网发电具有灵活等特点，特点，始终占据着重的市场份领，如用于通信联络中继站的供电、边远山区小功率的生活用电等场合。在不少偏远地区如远离城市的农场、山区、葡萄园采用离网方式发电，如水泵的供电系统。功率可高达441.3KW。

4.2.3 家用电器应用

太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适合于各家各户分散进行发电，而且要联接到供电网络上。太阳电池日益成为家用电器的“能源心脏”。

1.太阳能电话。以太阳能作能源的无线电话已在英国一家无线电公司问世。它利用顶端上装的太阳能接收板，可以不断给电池充电。使用者的声音通过无线电波输入附近的电话交换机，再传送到各地电话通讯网去。巴黎伏德瓦特公司制作的太阳能收费公用电话，耗电量极低，只要在阳光下充电几小时，便足够使用10多天。

2.太阳能冰箱。法国的太阳能冰箱以甲醇为制冰剂，每24小时可制冰10公斤，保鲜30公斤食物。印度研制出一种仓库用的大型太阳能冰箱，上部装的抛物线镜面将阳光集中在半导体网孔上，把光转换成电流，箱内温度保持在－2℃，可冷藏500公斤食品，每天还可制出25公斤冰来。

3.太阳能空调器。日本夏普电器公司制造的这种空调装置，当天气晴朗时，全部动力都由阳光供给，多云或阴天时才使用一般电源。期间的转换由控制系统自动完成，用它可使一间18平方米的居室室温保持在20℃左右，并较一般空调器节约电费60％以上。

4.太阳能电视机。芬兰研制的太阳能电视机只要白天把半导体硅光电池转换器放在有阳光的窗台上，晚上不需电源便可观看电视。转换器贮存的电能，可供工作电压为12伏的电视机使用3至4小时。印度研制的太阳能电视机，其能源吸收系统只要每天工作4小时，即使连续3天无太阳，也能正常接收信号播放节目。

5.太阳能照相机。日本制作的世界上第一架太阳能照相机，重量仅有475克，机内装有先进的太阳能电池系统，其蓄电池可连续使用4年。美国一家公司生产了一种新型的135照相机。它的光圈、速度均由微电脑自动控制，电力则由太阳能硒光电池提供，只要有光线就能供电。

5.总结

目前晶体硅电池仍然是硅基太阳能电池的主要部分，但由十成木、环保等发而的制约。为了寻找晶硅电池的替代品，人们除开发了硅基薄膜太阳能电池外，又不断研制其它材料的太阳能电池。其中主要包括砷化嫁III-V族化合物、硫化福、硫化福及铜锢硒薄膜电 池等。但这些材料有些含有剧毒而制约其发展。

硅基薄膜凭借其而积大、成木低、工艺设备成熟、易集成、无毒、有多种廉价衬底选择以及适合制备柔性电池等优势，己经成为工业生产的一个重要组成部分。随着研究的深入，技术的进步和成木的进一步下降，薄膜电池将占据越来越多的市场份额，最终取代体硅材料成为太阳能电池的主要材料。薄膜电池的另一个优点是适合作为光伏建筑一体化(BIFV)的材料，非氢化非晶硅薄膜电池的生产线己有很多条，但其红外波段的响应较弱，受到光致衰

减效应的影响，组件效率较低。为了充分利用光谱减小光致衰减效应以提高效率，非晶微晶叠层电池己成为目前研究的一个热点。多晶硅薄膜电池的制备温度较高，耐高温衬底的成本

大致为组件制造成本的三分之一，因此寻找低成本的衬底和高效的低温制备技术和工艺艺是目前研究的一个重点。

参考文献

【1】申兰先。薄晶体硅太阳能电池。昆明，云南师范人学太阳能研究所。

【2】 鲁源坤，张敏刚。硅基薄膜太阳能电池及硅锗薄膜在其中的应用。山西太原，太原科技大学。

【3】铁生年，李星，李昀珺。太阳能硅材料的发展现状。青海西宁，青海大学先进材料重点实验室。

【4】 王昊鹰，近几年太阳能电池的研究进展与发展趋势。辽宁大连 大连理工大学。

【5】黄庆举，林继平，魏长河，.姚若河。硅太阳能电池的应用研究与进展。广东广州。华南理工大学电子信息学院，茂名学院物理系。

【6】汪建军，刘金霞。太阳能电池及材料研究和发展现状。宁波

第三篇：重钢铁水脱硅工艺研究及应用

重钢铁水脱硅工艺研究及应用

（壹佰钢铁网推荐）铁水中的硅并非转炉炼钢的主要热源，过高的硅含量只会增大转炉脱磷难度，影响炼钢生产的稳定。

重钢采用的是紧凑的“一罐制”生产组织模式，对铁水硅含量提出了更高的要求。目前，高炉铁水硅含量平均为0.45%，基本满足炼钢生产需要。但铁水硅含量波动大，一般为0.10%~1.25%，大于0.80%的比例约6%，对“一罐制”生产顺行影响较大。而且，从理论和实际生产数据上分析，铁水硅含量越低，对转炉脱磷越有利，故探讨、选择适宜的脱硅工艺很有必要。

高炉到转炉脱硅大不同

高炉出铁过程脱硅。高炉出铁过程脱硅最直接的办法就是在高炉铁沟内进行脱硅处理，该处理工艺不增加高炉—铁水预处理流程的时间，且处理能力较大、温降小。脱后渣还可以在铁水预处理工序进行处理，不影响“一罐制”模式的顺行。这种办法成本低，在早期的一些文献中已有记载，脱硅率一般为50%左右。故从现有条件上考虑，重钢采用自然投入法在高炉铁沟内进行脱硅试验。其工艺过程是将脱硅剂投入铁沟内流动的铁水表面，借助铁水从主沟流入铁水罐时的冲击搅拌作用促进脱硅反应的进行。

从试验结果可看出：多批次加入脱硅剂有利于脱硅反应的进行，且波动性较一次性加入时小；最佳的脱硅剂加入方式应该是多批次加入，且前期量稍大，并逐渐递减。

KR法脱硅。KR法的主要原理是以一个外衬为耐火材料的搅拌器浸入铁水罐熔池内一定深度进行旋转搅拌，使铁水形成漩涡，并将加入的熔剂卷入铁水中，在充分的动力学效果下与铁水进行混合、反应的一种方法。这一方法原来一直用于铁水脱硫，武钢在上世纪70年代从日本引进，目前在国内已得到广泛应用。

重钢在210t公称容量的KR脱硫装置上进行了KR法脱硅试验。从试验结果可看出：铁水脱硅率随脱硅剂加入量增大而提高；尽管进KR站铁水的温度较高炉出铁温度稍低，但充分搅拌的动力学效果更有利于提高脱硅率。

转炉吹炼过程脱硅。其主要的方式包括转炉双渣操作和转炉双联脱硅。

转炉双渣操作是转炉炼钢常用的造渣方法，其重要作用之一就是处理含硅量较高的铁水。生产实践证明，转炉双渣操作基本上可以解决含硅量为0.80%~1.25%的铁水对转炉脱磷的影响问题，且主要用于吹炼普碳钢或走LF精炼工艺路线的一般优质钢。但铁水硅含量越高，转炉操作越不稳定，易造成转炉干法泄爆，影响生产顺行。故对于硅含量大于1.25%的异常高硅铁水还应探寻其他解决办法。

转炉双联技术目前在国内多家钢铁企业中应用和推广。该工艺是将脱磷、脱碳分别在两个转炉内进行，其中一个进行铁水脱磷，另一个转炉将脱磷处理后的铁水进行脱碳升温，从而取得纯净度较高的钢水。

转炉双联技术在设计上又分为异跨异炉、同跨异炉和同跨同炉模式。重钢具备同一转炉分别承担脱磷炉和脱碳炉任务的能力，属于同跨同炉模式，类似转炉双渣，作业时间短。故此次运用转炉双联技术试验处理异常高硅铁水，前一炉吹炼的主要任务是将铁水中的硅含量脱至0.40%左右，然后将脱硅处理后的铁水重新倒入转炉进行脱碳、脱磷。试验数据显示，转炉双联法脱硅率较高，可将异常铁水的硅含量平均脱至0.43%。但过程控制很不稳定，操作工艺还有待进一步优化。

工艺选择讲究因地制宜

结合重钢的生产工艺状况，上述脱硅工艺的优缺点和脱硅率对比见附表。

“一罐制”生产组织模式对时间节奏的要求非常严格，不增加“一罐制”生产流程的时间是生产顺行的前提，故高炉出铁过程脱硅和KR法脱硅的实用性更高。其中，高炉出铁过程脱硅的效率较高，应作为正常生产过程中的主要脱硅工艺。这两种脱硅工艺基本可以解决目前比例约占6%的高硅铁水的问题。由于KR站在初期设计上未考虑增设其他加料装置，且结构非常紧凑，目前均采用人工投掷的办法加入脱硅剂，加入量较少。因此，KR法脱硅率还有较大的提升空间。但是否须要进一步整改和优化，还有待就成本和效益进行论证。

转炉双联法脱硅虽然不稳定，但仍有进一步优化的空间，而且其脱后硅含量平均可控制在0.40%~0.45%，基本满足转炉脱磷要求。高炉在开炉或复风前期以及洗炉时，常伴有硅含量异常高的铁水，转炉双联法脱硅可作为处理这类异常高硅铁水的应急方案。

从降低转炉生产成本、提高钢水质量上考虑，在铁耗较高并能保证一定硅含量的前提下，铁水硅含量应越低越好。因此，各钢厂应根据自身条件和要求选择适宜的铁水脱硅工艺。（壹佰钢铁网推荐）

第四篇：绝缘管型母线的发展及应用调查报告目录1引言

绝缘管型母线的发展及

应用调查报告

目 录

1.引言 ……………………………………….........................................1 2.绝缘管型母线的结构与技术特点 ………………………………….1 2.1.结构 ……………………………………………………………….1 2.1.1.母线本体结构 …………………………………………………...1 2.1.2.绝缘管型母线的整体结构 ……………………………………...2 2.2.技术特点 …………………………………………………………...2 3.国内外绝缘管型母线的发展状况 ………………………………….4 4.各种型式的绝缘管型母线 ………………………………………….5 4.1.浇注式绝缘管型母线 …………………………………………….5 4.1.1.结构及材料 ……………………………………………………...5 4.1.2.制造工艺及主要设备 …………………………………………...6 4.2.绕包式绝缘管型母线 …………………………………………….6 4.2.1.结构及材料 ……………………………………………………...6 4.2.2.制造工艺及主要设备 …………………………………………...7 4.3.挤包式绝缘管型母线 …………………………………………….8 4.3.1.结构与材料 ……………………………………………………...8 4.3.2.制造工艺及主要设备 …………………………………………...8 5.国内绝缘母线的应用状况 ………………………………………….8 6.绝缘管型母线有待改进的地方与存在的问题 …………………….9 6.1.母线有待进一步研究的技术问题………………………………10

6.1.1.加强行业的技术研究与交流 …………………………………10 6.1.2.进一步加深技术细节问题的研究 ……………………………10 6.1.3.改进生产工艺研究 ……………………………………………11 6.2.绝缘管型母线的生产行业管理 ………………………………..11 7.关于绝缘管型母线的建议 ………………………………………..12 7.1.实现全绝缘管型母线 …………………………………………..12 7.2.编制标准，完善试验 …………………………………………..13 7.3.加强科技投入，加强行业合作 ………………………………..13

绝缘管型母线的发展及应用情况调查

1.引言

绝缘管型母线是一种新型母线型式，其实质是利用铜或铝管母作为导体，外敷绝缘的一种母线产品。

这种母线早期在国外开始应用，已有几十年的运行经验。国内大连第一互感器有限责任公司于2002年开始从德国引进技术，2004年完成型式试验，之后逐步开始生产干式绝缘管型母线。随后，越来越多的企业开始制造绝缘管型母线。绝缘管型母线由于其载流量大、机械强度高、外形尺寸小、电气绝缘性能强的优点，其安装的环境适应性较好。在近十年的时间内，绝缘管型母线在变电站、发电厂和大型光伏发电工程等领域内得到了越来越多的应用。2.绝缘管型母线的结构与技术特点

目前，国内生产绝缘管型母线的厂家有三十多家，绝缘管型母线的生产工艺和结构形式有较大的差异，在此仅对一种结构形式进行分析。2.1.结构

2.1.1.母线本体结构

图.1所示为绝缘管型母线的一般结构，母线的构成从内到外依次是：金属管母、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层、外护层。

金属管母一般采用铜或铝管母，绝缘层采用固体绝缘材料，现在具体使用的绝缘材料有多种，导体和绝缘屏蔽层使用的材料也有很多

种，金属屏蔽层采用铜网或铜带，外护层大多采用热缩套也有采用不锈钢。

2.1.2.绝缘管型母线的整体结构

绝缘管型母线不是简单的一段母线，它在实际工程中需要由多段直线或弯曲母线、中间接头、母线终端、三通、支撑结构和穿墙结构组成一个整体母线系统才能够投入使用。总体上，它是一个分相形式。2.2.技术特点

绝缘管型母线由于采用铜管或铝管母线导体，具有如下特点： 1)载流量大

绝缘管型母线导体采用管型结构，其集肤效应低，单位截面的导体的载流量大于同等截面其它形式的导体。如载流量800A的母线，铜管母线需采用Ф32×3，电流密度为2.93A/mm2，而矩形铜母线需采用60×6mm2，电流密度为2.22 A/mm2，管母的导体效率提高了约30%。

2)表面场强低

根据圆管母线表面的电场强度（E）与电压（U）/半径（R）成正比，同样截面的铜管母线与矩形母线相比，管母表面的场强是矩形母线的1/10～1/15。因此管母外敷绝缘承受的场强较低，因此带电运行较为安全可靠。

3)机械强度大

根据母线截面模量公式：

管型母线截面模量公式为：W= π/32(D4-d4)其中，D—管母外径，d—管母内径； 矩形母线截面模量公式为W=bh2/6 其中，b—矩形母线宽度，h—矩形母线厚度。

同样载流量的母线，抗弯截面模量，管型母线是矩形母线的5倍。管母具有较强的机械强度，可承受较大的短路电动力和较大跨距的抗弯和抗震能力。

4)散热条件好

管型母线中间空，表面积大，具有良好的散热条件，这方面性能大大优于矩形母线、电缆和其它母线。

除了以上特点外，绝缘管型母线一方面在导体外敷有绝缘层，具有很好的绝缘性能；另一方面导体外敷有导体和绝缘屏蔽层，母线绝缘承受电压均匀，敷有金属屏蔽层并接地，使得母线表面电位为零。另外，其具有外护套，对外部日照、风雨、机械、有害气体等进行防护，因此绝缘管型母线还具有如下特点：

5)绝缘性能好

安装时不需要考虑安全距离，运行可靠性高。6)环境适应性强

绝缘管型母线在户内外均可使用，可以在一般的空间中使用，也可以在沟道、隧道内架设。

综上所述，绝缘管型母线的技术优点有：①载流量大；②表面电场强度低；③机械强度大；④散热条件好；⑤绝缘性能好；⑥环境适应性强。

正因为绝缘管型母线具有以上优异的技术特性，使得其在越来越多的领域内有取代矩形母线桥、共箱母线和电缆等其他母线的趋势，将会得到越来越多的应用。3.国内外绝缘管型母线的发展状况

国外绝缘管型母线的发展起步较早，技术较为成熟，比较知名的母线品牌有德国的PBP（preissinger busbar production）绝缘母线产品、瑞士雷兹SIS绝缘母线系统及德国MGC公司的RIP（resin insulated paper）绝缘管母产品。这些母线产品采用的都是环氧树脂抽真空浇注生产工艺，德国MGC公司的RIP绝缘母线在户外恶劣环境下使用时外护套增加一层不锈钢罩壳。这种工艺分为两个阶段，第一阶段是将包围圆导体的绝缘纸在真空状态下加热干燥，第二阶段是将事前准备好的浇注罐与母线连接，在压力的作用下将一种低粘度的树脂浸入包扎纸中。绝缘管型母线产品在国外已运行三十多年，有成功的运行经验。

在国内，大连第一互感器有限责任公司于2002年引进德国PBP

公司的技术，经消化吸收后开始制造绝缘管型母线，其绝缘材料采用环氧树脂，采用抽真空浇注的生产工艺。随后，有较多的企业开始采用绕包工艺生产绝缘管型母线，其绝缘采用聚酯薄膜或聚四氟乙烯带表面涂硅油复合绝缘。到2008年，开始有一些企业研究并采用挤包工艺生产绝缘管型母线，其绝缘材料采用三元乙丙橡胶（EPDM）或硅橡胶。随后，有部分采用绕包工艺的企业也开始采用挤包工艺生产绝缘管型母线。

到目前为止，国内生产绝缘管型母线的企业有三十多家，采用的生产工艺有浇注、绕包和挤包三种，他们采用的绝缘材料分别是环氧树脂、聚脂薄膜或聚四氟乙烯带涂硅油复合绝缘、三元乙丙橡胶或硅橡胶。

4.各种型式的绝缘管型母线

目前，国内生产的几种型式的绝缘管型母线，其整体和局部的结构、各部分使用的材料、生产工艺过程和生产设备等各方面均有较大差异，以下作简要介绍。4.1.浇注式绝缘管型母线 4.1.1.结构及材料

a)本体及其结构如图1所示: ①金属管采用铜或者铝管；

②金属屏蔽层和绝缘屏蔽层采用非金属半导电材料； ③绝缘层采用环氧树脂； ④金属屏蔽层采用铜丝网；

⑤外护套采用热缩管和不锈钢 b)中间接头如图2所示

图.2 绝缘管型母线中间接头

导体连接采用铜带软连接，外部是预制的绝缘套筒，绝缘套管有环氧树脂绝缘层，内外非金属半导电屏蔽层，金属屏蔽层和外护套。4.1.2.制造工艺及主要设备

a)按工程需要将金属管切割、弯曲成型；

b)绕非金属屏蔽层、绝缘纸，敷金属屏蔽层和外护套热缩管； c)抽真空环氧树脂浇注； d)环氧树脂烘烤固化。

生产环氧树脂绝缘管型母线的生产工艺复杂，生产设备要求较高，除了管母加工设备和绕制设备之外，还必须有环氧树脂真空浇注机和大型烘烤炉等重要设备。4.2.绕包式绝缘管型母线 4.2.1.结构及材料

a)本体

其结构如图.3所示。

图.3 绕包式绝缘管型母线本体

①金属管；

②电容屏蔽绝缘层;多层聚酯或聚四氟乙烯薄膜和一层铝箔相间组成；

③金属屏蔽层：铜带； ④外护套：热缩管。

有些制造厂在金属屏蔽层与外护套之间增加外绝缘层，其材料为热缩管。

b)中间接头

中间接头分为两种，一种是半绝缘，导体连接为软连接，绝缘为热缩管，另一种是全绝缘，有的采用预制环氧树脂筒，有的采用绝缘带现场绕包。

4.2.2.制造工艺及主要设备

e)金属管切割弯曲成型； f)绕包绝缘及电容屏蔽层； g)敷金属屏蔽层和外护套；

以上加工不需要特别的加工设备，生产门槛较低。

4.3.挤包式绝缘管型母线 4.3.1.结构与材料

其本体与中间接头的结构形式与浇注式绝缘管型母线基本上一致，主要是绝缘材料不同。有两种不同的绝缘材料，一种是三元乙丙橡胶，其内外屏蔽层采用非金属半导电材料；另一种是硅橡胶，其内外屏蔽层也采用非金属半导电材料。

其它结构与浇注式大同小异。4.3.2.制造工艺及主要设备

挤包式绝缘管型母线的制造过程主要如下：

a)母线直线段制造：在此过程主要是挤包。硅橡胶绝缘采用单层挤包，三元乙丙橡胶绝缘采取绝缘及内外屏蔽层三层共挤；

b)母线切割弯曲成型； c)母线端部加工。

因此，挤包绝缘管型母线的生产除需要常规生产绝缘管型母线的设备外，还要有绝缘挤包设备。5.国内绝缘母线的应用状况

前面介绍过，绝缘管型母线在欧洲已经生产和使用了三十多年，有较为丰富的制造和运行经验。在国内，近十年来，绝缘管型母线生产企业一方面引进技术，一方面积极开拓研究新型绝缘管型母线以推动行业迅速发展，生产水平和能力不断提高。目前，国内企业生产的绝缘管型母线存在着浇注式、绕包式和挤包式三种型式。

随着国产绝缘管型母线的发展，国产母线在国内和国外的应用范

围越来越广泛。在国内应用的行业有电网系统、发电行业、钢铁煤炭、石油化工和光伏发电等。据不完全统计，2014年国内各行业使用的绝缘管型母线总长度接近20万米，其市场销售额约9亿元人民币。另外，国产绝缘管型母线也出口销往金砖国家、东南亚国家及韩国，并且，国产绝缘管型母线在国内外市场的需求还在不断增长，有很好的发展势头。

十年来，绝缘管型母线的使用领域越来越广，数量也越来越多，并且有较好的发展势头。但是，绝缘管型母线也发生过许多故障，并且有继续增加的可能性。在部分省和地区，已经开始限制部分劣质的绝缘管型母线的使用，部分行业也开始限制某些型式的绝缘管型母线使用。

据不完全调查，十多年来，绝缘管型母线发生过如下常见故障类型：

（1）绝缘管型母线终端与设备连接处严重发热；（2）母线绝缘击穿；（3）中间接头绝缘击穿；（4）绝缘管型母线终端绝缘击穿；（5）金属屏蔽层接地线熔断；

（6）母线热胀冷缩，基础沉降造成母线变形。6.绝缘管型母线有待改进的地方与存在的问题

绝缘管型母线在国内生产使用已经十多年，取得了一定的经验，已经发展为一个行业。为使绝缘管型母线的生产使用进一步发展，需

要对母线的技术研究、行业管理和标准等方面进行完善，作进一步提升。

6.1.母线有待进一步研究的技术问题

绝缘管型母线生产技术的发展，除了浇铸式的生产技术是引进德国的，绕包式和挤包式是借鉴穿墙套管、中压单芯电缆和共箱母线的生产技术发展起来的。各个制造厂技术研究差异较大，行业技术没有形成合力，整体水平需要提高。

在今后应加强如下工作：

（1）加强行业的技术研究与交流；（2）进一步加深技术问题的研究；（3）改进生产工艺研究。6.1.1.加强行业的技术研究与交流

在过去，一种新产品的研发过程投入较大，技术研究较为成熟才投入产品的批量生产。例如，当研制国产封闭母线时，有多个设计院、大专院校和两家企业进行合作研究，对封闭母线的使用条件、电磁、热学、力学等基础问题、基本型式、外形尺寸优化、端部处理等都进行多年深入研究，在这样的条件下，国产封闭母线使用效果很好，现已经历三十多年的考验。国产绝缘管型母线研究投入不足，今后应补这一课，加强行业的技术研究与交流。6.1.2.进一步加深技术细节问题的研究

有的企业对绝缘管型母线的一些经常遇到的基本问题还不是很清楚，如母线的金属屏蔽层，也称为地屏，地屏需接地，但地屏应采

用多大截面，如何接地，接地线截面积应多大？有些制造企业对地屏的作用和运行时的工作原则没有透彻的了解，像这样的技术问题还很多，应加深研究，系统全面解决。6.1.3.改进生产工艺研究

绝缘管型母线具有如下特性：1)通过电流大，2)是绝缘母线，3）属硬母线。参见其它汇流母线的制造，以下部分是母线多发病的关键点。

（1）导体的连接

由于母线载流量大，导体连接处的接触电阻大，会发热，应有足够的导体连接面积，应适当选择导体连接接触面的镀层和涂料，可靠的采用螺栓连接或压接。

（2）母线的绝缘

绝缘管型母线系统的绝缘是很复杂的，包含母线本体、中间接头、三通、终端及与避雷器连接处的绝缘等。要研究生产的绝缘管型母线在现场安装后各部分绝缘均无缺陷，并能保护长期运行的母线绝缘保持完善。

（3）母线的机械强度

绝缘管型母线系统应研究在设计、生产中对温度变化和基础沉降的补偿装置，对短路电动力、地震力、和风压作用下母线相间距离及支架设置，以及防止机械外力损坏的措施。6.2.绝缘管型母线的生产行业存在的问题

十多年来，许多企业在努力研究制造技术，改进生产工艺，加强

管理是国产绝缘管型母线质量有了长足进步，也存在一些企业没有认真研究掌握绝缘管型母线的生产技术，不是采用科学的态度，盲目生产，影响了行业的健康发展，主要表现在以下几个方面，应加以纠正。

（1）作坊式生产

某些小企业生产母线的水平很低，在没有像样的检测设备和技术人员的情况下，工人就在一个简陋的厂家内用很简单的工具手工绕制绝缘加工母线，产品的质量不可能有保证。

（2）推出不科学的产品

绝缘管型母线在额定电压和电流及其它条件均应有其适用范围，超出范围，在运行可靠性和经济性上均会产生问题。某些制造企业在产品样本上推出额定电压126kV、252kV、363kV及550kV的产品，另外推出额定电流15000A、20000A、30000A，动热稳定电流分别为200kA和80kA的产品，这样缺乏科学依据，夸大产品的应用范围。

（3）市场低价竞争

不同型式的绝缘管型母线在生产成本和产品质量方面存在着很大差异。严格质量正规程序生产出来的与作坊式生产出来的产品在质量上和生产成本上差别很大，这样，不同产品参加市场竞争，低价中标对优质产品不利。还有一些制造企业推出铜包铝管母替代铜管母的产品，在行业内低价竞争，影响行业产品质量的提高。7.关于绝缘管型母线的建议 7.1.实现全绝缘管型母线

目前，国内的绝缘管型母线存在着所谓的全绝缘母线、半绝缘母线和分段绝缘母线，不是严格意义上的绝缘管型母线。纵观SF6气体绝缘母线、封闭母线和共箱母线等均能实现整个母线系统全绝缘，包括普通母线段、中间接头、三通和与其它设备连接均为全绝缘，母线表面均为零电位。

在目前阶段，要做到除与设备连接处其它部分应为全绝缘，并且实现所有连接均为预制式，淘汰半绝缘、部分绝缘母线和现场绕包接头施工。另外，目前仅有个别企业能实现绝缘母线与气体绝缘柜的连接。今后制造企业要积极与绝缘管型母线相连接的设备配合，研究制造出封闭式（全绝缘）的母线终端，这里包括变压器、开关柜等，还要研究与避雷器的全绝缘连接，制造出真正意义上的全绝缘管型母线。

7.2.编制标准，完善试验

目前，绝缘管型母线没有相应的行业、国家和国际标准，也没有严格的试验标准，导致进入市场的门槛很低。为使这个行业健康发展，应尽快的制定行业、国家和国际标准，严格各项试验，使绝缘管型母线的制造、试验、销售、安装和运行都有章可循。7.3.加强科技投入，加强行业合作

目前，绝缘管型母线的生产企业很多，技术上各自为政，互相保守。同时有的企业认为技术简单，不深入研究就简单的仿制致使国内整体制造水平低下。其实要能生产出高品质、可靠性高、让用户放心使用的产品并非易事。生产企业可以联合研究所、设计院、大专院校和测

试单位，加强科研投入，同时互相之间加强合作，也可成立行业协会，共同努力使我国绝缘管型母线的产品处于世界领先。