谈对发电机绝缘技术的分析.pdfVIP

谈对发电机绝缘技术的分析 随着发电机容量的不断提高，其额定电压也在不断提高。目前国内外300MW及以上容量的发电机已普遍 采用20kV及以上的额定电压，国外1000MW级发电机普遍采用24 ～28kV。由于发电机始终处在旋转之 中，无法象其它电气设备那样采用液体绝缘，而必须采用固体绝缘，就带来了发热、放电以及机械性能 差、制造工艺复杂等诸多困难。 随着额定电压的提高而产生的防晕、放电、试验、制造质量等许多问题都是在以前的工作中没有遇到 的，须从材料和结构上进行全新的设计研究。 １、铁心绝缘 作为铁心的硅钢片，采用涂刷硅钢片漆进行绝缘。硅钢片漆为有机绝缘漆，在漆中加入一定量的无机填 料，不仅增加了绝缘性能，也使硅钢片漆的机械性能有所提高。漆膜厚度为0.02 ～0.025mm。这种类型 的硅钢片已广泛应用于各种类型的水、火电产品上，并已有多年的机组运行业绩。所以24kV级汽轮发电 机仍将采用这样的铁心绝缘，为机组安全、高效的运行提供可靠的保证。硅钢片漆主要性能指标如下： 粘度(4 ＃杯)/s18 ～25固体含量/ ％≥31 电气强度/MV·m －1≥50 体积电阻率/Ω·m1×1012 2、定子线圈 １）电磁线 电磁线采用涤纶双玻璃丝包DSBEB －25/155、DSBEBK －25/155 ，绝缘厚度均为0.25mm。采 用这类电磁线既满足绝缘要求又不会增加制造难度，导线成型后股线短路率接近于零，且已经在22kV、 600MW发电机上得到了成功的应用。 ２）排间绝缘 排间绝缘采用0.6mm厚的多胶板，成型厚度为0.3mm。性能指标如下： 挥发物含量/ ％≤3 胶粘剂含量/g·m －2≥48 云母含量/g·m －2≥15 常态介电强度/MV·m －1≥18 常态剪切性能不分层 胶化时间(200℃ ，小刀法)3min ～6min 这种排间绝缘已成功地应用于大大小小数百台发电机上。生产实践证明其工艺简便、质量可靠，已投运 的发电机无一因此发生故障。 ３）换位绝缘及换位填充 换位绝缘采用410型0.25mmNOMEX纸，这种纸抗压、抗撕裂及电性能均很优 异。具体指标如下： 损耗因数≤0.005 介电常数1.7 抗张强度/N·(cm) －1≥125 常态介电强度/MV·m －1≥21 初始拉撕力/N≥34 由于空心铜线造成的换位凹坑很大，所以采用传统的换位填充“涤纶毛毡＋粉云母换位填充板” ，或多胶 板填充换位凹坑。这些材料及方法都仅仅解决了填平换位凹坑的问题，并未解决换位凹坑带来的电场不 均以及换位填充材料与导线的粘接，而线圈生产过程中的反复热冲击及成型导线表面的电场不均带来的 后果是线圈的整体绝缘性能和长期老化性能不足。通过认真的材料筛选和多次的应用试验，选取了适合 生产的新一代换位填充材料，其性能如下： 挥发物含量/ ％≤2胶粘剂含量/g·m －245 ～55 表面电电阻率/Ω103 ～105粘接力/kg·(cm) －1≥35 该材料完全不同于传统材料，改原绝缘材料为半导体材料，并让导线换位小面与换位填充紧密接触，使 得成型后的导线不仅外轮廓呈规则的矩形且该矩形就是完全的内电场形状，它将与作为外电场的定子铁 心构成一个标准的稍不均匀电场，这不仅提高了线圈的绝缘强度，而且对消除导线与绝缘层的分界面局 部放电有抑制作用，相比传统的换位填充结构，它的绝缘整体性能和长期老化寿命得到了明显的改善。 ３、端部防晕优化 电晕防止是关系到电机寿命的重要措施，特别是24kV这样一个国内前所未有的高电压，它所造成的直接 和最大影响就是防晕困难。防晕效果不好，不仅使发电机试验难于进行，严重的将危害电机安全正常的 运行，因此本次改造及研制的重点和难点就是防晕。 １）两级防晕 经过大量的试验和研究工作，设计并研制出了24kV级的电机防晕。新设计的线圈防晕采用 全新的防晕结构和材料，槽内防晕采用0.08mm的防晕带随主绝缘一次热压成型加二次涂刷防晕处理。这 种结构彻底消除了原设计槽内防晕不可靠的弊病，且使制造工艺大为简化，降低了制造难度。由于额定 电压高达24kV ，故端部采用了两级防晕，这样能更有效地抑制电晕的产生。通过计算机辅助计算，验证 了整个防晕结构是完全可靠的，能够满足24kV级电机的防晕要求。 2）两级防晕的优化设计 通过对24kV定子线棒端部电场的数值计算，得到了各级防晕层的优化特性参 数，完成了两级防晕结构的优化设计，并研制出适用于此两级防晕结构的低、中、高阻值的防晕材料。 实际应用结果表明这种结构的线棒不仅通过了常规的起晕、耐压等试验，且其闪络电压均大于100kV。 ４、槽内固定 采用了600MW汽轮发电机的成熟技术，即高强度成型