自主研发电力电子变压器用环氧材料：打破进口依赖，推动电工装备产业升级 CNR225-530

项目背景

高压电工装备用环氧材料长期依赖进口，这一局面制约了我国电工装备产业的自主发展。电力电子变压器作为高端电工装备的代表，对环氧材料的导热、绝缘及介电性能要求严苛，进口材料价格高、供货周期长，给产业单位带来成本和供应链风险。

从材料机理看，环氧材料需同时兼顾热导率、介电常数、介电损耗、体积电阻率和击穿强度等指标。进口材料在这些方面表现稳定，但国内缺乏针对电力电子变压器工况的自主化设计，导致装备制造环节受制于人。

本文针对电力电子变压器用环氧材料依赖进口的问题，研发了自主化环氧材料，有效提升了关键性能并推动产业自主可控。

存在问题

• 进口依赖度高。高压电工装备用环氧材料主要从国外采购，供应链稳定性受外部因素影响。
• 成本压力大。进口材料价格高，增加了电力电子变压器等高端装备的制造成本。
• 性能匹配不足。国内现有材料在热导率、介电损耗等关键指标上难以满足电力电子变压器的要求。
• 工艺验证缺失。缺乏针对高端电工装备的制造工艺审查和批量化生产基础。
• 产业自主可控受限。材料环节的短板制约了电工装备产业的整体升级。

创新目标

实现电力电子变压器用环氧材料的自主化设计，在热导率、介电损耗等关键性能上达到或超过进口材料水平，完成实验室环境验证并明确批量化生产路径，打破进口依赖，推动电工装备产业自主可控。

技术方案

联研院从材料配方和结构设计入手，针对电力电子变压器的绝缘与散热需求，优化环氧树脂体系。通过调整填料和固化工艺，提升热导率并降低介电损耗，同时保持较高的体积电阻率和击穿强度。

操作流程上，先进行实验室环境验证，确认材料在典型模拟环境下功能与性能稳定，达到5级成熟度。随后，针对高端电工装备应用提出预期系统的产品组成结构，确定设计准则，并对制造工艺进行审查，为后续批量化生产奠定基础。

在工艺审查阶段，重点检查材料与装备制造环节的兼容性，确保自研材料能够适配现有生产线，减少替换进口材料带来的工艺调整成本。

创新亮点

• 热导率提升：与进口Huntsman环氧材料相比，自研材料热导率提升2倍以上，有利于电力电子变压器散热。
• 介电损耗降低：介电损耗降低近60%，电性能表现卓越，减少运行中的能量损耗。
• 关键指标达标：体积电阻率和击穿强度达到较高水平，满足电力电子变压器对材料的高要求。
• 成熟度明确：已通过实验室环境验证，达到5级成熟度，功能和性能稳定。
• 工艺路径清晰：提出预期系统产品组成结构，确定设计准则并完成制造工艺审查，为批量化生产做好准备。

落地应用效果

自研电力电子变压器用环氧材料已通过实验室环境验证，在典型模拟环境下表现出稳定的功能和性能，满足设计要求。联研院将结合实际运行工况条件，联合高端电工装备企业开展批量化生产，推动材料在电力电子变压器等高端电工装备中的广泛应用。

预计随着自研环氧材料的推广应用，国内高压电工装备用环氧材料的进口依赖度将大幅下降，产业单位将获得显著的经济效益，同时提升我国电工装备产业的国际竞争力。

产出物：自研电力电子变压器用环氧材料、预期系统产品组成结构、设计准则及制造工艺审查文件。

适用场景：电力电子变压器等高端电工装备的绝缘与散热部件，以及高压电工装备用环氧材料领域。

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常见问题

Q：自研环氧材料与进口材料相比主要优势是什么？

A：热导率提升2倍以上，介电损耗降低近60%，同时体积电阻率和击穿强度达到较高水平，能够满足电力电子变压器的高要求。

Q：该材料目前的技术成熟度如何？

A：已通过实验室环境验证，达到5级成熟度，在典型模拟环境下功能和性能稳定，满足设计要求。

Q：后续如何推动批量化生产？

A：联研院将结合实际运行工况条件，联合高端电工装备企业，开展批量化生产，推动材料在电力电子变压器等高端电工装备中的广泛应用。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。

本文由中广研创新整理。