更多+
更多+
更多+
更多+
更多+
更多+
更多+
更多+
我國發(fā)電機(jī)絕緣技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
發(fā)電機(jī)的壽命往往取決于絕緣的壽命。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，絕緣部件需要長期經(jīng)受高電壓、高溫及機(jī)械振動(dòng)等因素的考驗(yàn)，絕緣的性能和質(zhì)量直接影響著發(fā)電機(jī)機(jī)組的可靠性。
發(fā)電機(jī)定子電壓的提升可降低定子電流，減小繞組電動(dòng)力，降低端部繞組振動(dòng)情況，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全可靠。同時(shí)，電流減小對(duì)于大容量發(fā)電機(jī)電流互感器、母線、出口斷路器(GCB)等選型范圍更廣，成本更低。但更高電壓等級(jí)的應(yīng)用，需要絕緣體系及能力的不斷提升。
隨著絕緣材料及防暈技術(shù)的不斷發(fā)展，大型發(fā)電機(jī)定子電壓等級(jí)從20kV提高到27kV,在此基礎(chǔ)上，已有電機(jī)制造廠完成了30kV主絕緣及防暈技術(shù)的開發(fā)。圖1所示為上發(fā)廠發(fā)電機(jī)絕緣技術(shù)體系與產(chǎn)品發(fā)展。
從早期的瀝青片云母A級(jí)絕緣(耐熱等級(jí)A級(jí))的應(yīng)用，經(jīng)歷TOA環(huán)氧粉云母B級(jí)絕緣，到桐馬環(huán)氧粉云母F級(jí)絕緣，再到以苯乙烯為稀釋劑的聚酯環(huán)氧少膠絕緣體系( Single Vacuum Pressure Impregnation, SVPI )和環(huán)氧酸酐絕緣體系( Global Vacuum Pressure Impregnation, GVPI), 國內(nèi)的絕緣技術(shù)體系發(fā)展完備，并與國際接軌。
1. F級(jí)快固化多膠絕緣體系
定子線棒絕緣多膠模壓體系在國內(nèi)已有超過40年的制造經(jīng)驗(yàn)，直到目前仍在大量產(chǎn)品上廣泛應(yīng)用。國內(nèi)制造廠通過對(duì)F級(jí)快固化主絕緣材料及結(jié)構(gòu)的常規(guī)絕緣性能、長期電老化壽命和冷熱循環(huán)進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，逐步形成了多膠模壓定子線棒的快固化主絕緣體系。快固化主絕緣結(jié)構(gòu)和工藝的應(yīng)用，因縮短多膠模壓主絕緣的固化時(shí)間，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)因縮短多膠模壓主絕緣的固化時(shí)間，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場競爭力和公司對(duì)市場需求的快速反應(yīng)能力。
2.高導(dǎo)熱絕緣技術(shù)
高溫會(huì)導(dǎo)致絕緣的電性能、力學(xué)性能和使用壽命降低。而空冷發(fā)電機(jī)定子線棒冷卻完全靠表面散熱，隨著大型空冷發(fā)電機(jī)的發(fā)展，線棒發(fā)熱量越來越大，采用有效的方法解決散熱問題，以及研制高導(dǎo)熱材料，是現(xiàn)代電機(jī)技術(shù)研究的重點(diǎn)方向之一。
為了解決線棒散熱問題，有制造廠對(duì)發(fā)電機(jī)高導(dǎo)熱絕緣技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，開發(fā)了多種高導(dǎo)熱絕緣材料、高導(dǎo)熱主絕緣結(jié)構(gòu)、高導(dǎo)熱定子繞組槽內(nèi)固定結(jié)構(gòu)和端部并頭絕緣結(jié)構(gòu)。高導(dǎo)熱絕緣材料的熱導(dǎo)率提高50%以上;高導(dǎo)熱主絕緣結(jié)構(gòu)經(jīng)過系統(tǒng)的絕緣性能試驗(yàn)研究和熱模型試驗(yàn)研究，表明其具有優(yōu)良的絕緣性能和導(dǎo)熱性能，能夠使定子繞組銅線表面的溫升降低約10K.降幅達(dá)13%左右。
同時(shí)，也有制造廠通過GVPI技術(shù)，將定子繞組軟態(tài)線圈直接嵌入定子鐵心槽內(nèi)，隨后將整個(gè)鐵心進(jìn)行真空加壓浸漬，使樹脂完全填充，整個(gè)絕緣層沒有空隙或間隙，從而顯著提高定子繞組散熱能力。
提高絕緣材料的導(dǎo)熱性能，為大型空冷發(fā)電機(jī)的開發(fā)提供了良好的條件。
3.定子線棒導(dǎo)線內(nèi)均壓技術(shù)及導(dǎo)線絕緣技術(shù)
由于定子線棒受交變磁場的作用，線棒中除了負(fù)載電流外，還有額外的附加電流。因此，所有大型汽輪發(fā)電機(jī)的定子線棒均采用多根薄股線通過換位編制而成。股線間的絕緣是重要的研究課題之一。
為了解決股線間絕緣問題，研究人員開發(fā)了新型排間絕緣材料、換位填充材料，同時(shí)通過對(duì)大型高壓電機(jī)定子線棒導(dǎo)線內(nèi)均壓技術(shù)研究，系統(tǒng)研究了內(nèi)均壓層結(jié)構(gòu)(全屏蔽、半屏蔽)對(duì)改善導(dǎo)線電場分布、降低介質(zhì)損耗增量和局部放電、提高絕緣結(jié)構(gòu)長期運(yùn)行壽命的影響，開發(fā)了半屏蔽、全屏蔽內(nèi)均壓結(jié)構(gòu)及涂刷型、導(dǎo)電墊片、包帶等多種處理工藝。
4. VPI絕緣技術(shù)及GVPI絕緣的發(fā)展
GVPI是將所有定子線棒用少膠云母帶連續(xù)包扎，“軟線圈”嵌入鐵心后，將定子鐵心、端部支撐及綁扎等結(jié)構(gòu)一同送入浸漬罐內(nèi)進(jìn)行真空壓力浸漬無溶劑樹脂，經(jīng)烘焙固化后使整個(gè)定子成為一體的技術(shù)。經(jīng)過整浸的定子絕緣層中沒有空隙或間隙，定子具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，很高而且很均勻的介電強(qiáng)度，以及良好的導(dǎo)熱性和抗潮性、抗輻射性。
因此，GVPI 是將定子繞組軟態(tài)線圈直接嵌入定子鐵心槽內(nèi)，隨后將整個(gè)鐵心進(jìn)行真空加壓浸漬的整套絕緣處理工藝。具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)樹脂完全填充線圈在鐵心槽內(nèi)的間隙，顯著提高定子繞組散熱能力，其槽內(nèi)綜合熱導(dǎo)率提高約15%，從而相同尺寸的發(fā)電機(jī)出力可提升2%~5%。
(2)整個(gè)槽部和端部固化為一個(gè)整體， 使定子繞組固定得更加牢靠，減少運(yùn)行中的機(jī)械磨損，有效提升了發(fā)電機(jī)的可靠性。
(3)提高定子繞組主絕緣的電氣性能防電暈性， 從而大幅度降低工 藝分散性。
(二)防暈技術(shù)
改革開放以來，隨著發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)容量的逐步增加，其額定電壓也在逐步上升。國內(nèi)電機(jī)制造廠陸續(xù)完成24~27kV 定子線棒絕緣防暈層的研究課題， 并逐步應(yīng)用在自身的產(chǎn)品上， 有效保證了高電壓、大容量機(jī)組的安全運(yùn)行。
近年來，隨著1300MW等級(jí)巨型發(fā)電機(jī)的開發(fā)工作，制造廠配套開發(fā)了30kV系列產(chǎn)品線圈的內(nèi)屏蔽和防暈結(jié)構(gòu)，保證了高電壓大容量產(chǎn)品的運(yùn)行可靠性。
(三)絕緣試驗(yàn)技術(shù)
發(fā)電機(jī)絕緣技術(shù)的發(fā)展總是伴隨著數(shù)不清的絕緣試驗(yàn)。近年來，國內(nèi)電機(jī)制造廠陸續(xù)開發(fā)了VPI絕緣材料系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)、絕緣材料機(jī)械性能試驗(yàn)技術(shù)、定子線棒介質(zhì)損耗測試技術(shù)、定子線棒高電壓交流耐電壓試驗(yàn)技術(shù)、定子線棒局部放電測試技術(shù)、定子線棒表面電位分布非接觸式測量技術(shù)、定子線棒電老化和電熱老化試驗(yàn)技術(shù)、定子線棒高低溫冷熱循環(huán)試驗(yàn)技術(shù)、定子線棒高頻老化和脈沖老化試驗(yàn)技術(shù)、定子線棒和定子繞組局部放電特性和介質(zhì)損耗測試技術(shù)、50Hz/60Hz工頻試驗(yàn)技術(shù)、繞組運(yùn)行環(huán)境模擬試驗(yàn)技術(shù)等一系列絕緣試驗(yàn)技術(shù)， 為發(fā)電機(jī)絕緣的發(fā)展提供了有力支持。
