浅析大型空冷汽轮发电机绝缘结构研究

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1、浅析大型空冷汽轮发电机绝缘结构研宄吴国建（哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150040）摘要：大型空冷汽轮发电机定子线棒主绝缘性能与多种因素有关，包括绝缘体系、绝缘材料、绝缘结构、制造工艺、角部电场处理等，木文从线棒的主绝缘体系、线棒角部电场强度分布改善、绝缘材料选择、线棒端部防晕处理、绝缘制造工艺改进等多方面阐述了大型空冷汽轮发电机定子线棒绝缘结构研宄。关键词：定子线棒；绝缘结构；角部场强；防晕.1八—刖目空冷汽轮发电机紧跟国内、外发电设备市场的需求，在吸收引进和掌握tl木东芝和美国GE等公司先进设

2、计理念、工艺方法的基础上，以系列化、通用化和低成木为原则进行自主研发设计的新产品。木文在定子线棒的导线绝缘结构、主绝缘结构、防电晕结构、定子线棒制造工艺上进行了大量深入的科学研究工作。研究工作将填补国内多胶模压空冷汽轮发电机绝缘体系的空白。通过对空冷汽轮发电机定子线棒绝缘结构的研究，进一步提升定子线棒绝缘技术水平，为其他机组的绝缘设计和研宄奠定坚实的基础，带动了其他产品的绝缘结构优化工作，将产牛.巨大的经济效益和社会效益。针对定子线棒绝缘结构主要括导线绝缘结构、主绝缘结构及性能评定等进行研究。1主绝缘体系

3、的确定多胶环氧粉云母带连续式绝缘模压型或液压型绝缘体系和少胶环氧粉云母带线圈VPI型绝缘体系，都能获得高质量的电机绕组绝缘，所以两种绝缘体系在世界上都在广泛使用。某大型发电机定子绕组为F级桐马环氧粉云母多胶模压型绝缘体系。通过与国外公司的合作项目，将国内交直流电机定子线圈、二滩18kV/550MW水轮发电机定子线棒及三峡20RV/700MW水轮发电机定子线棒分別发往H木三菱公司、加拿大GE公司、瑞士ALSTOM公司（原ABB）,这几家公司采用国际标准及相应国家标准，对其提供的线棒进行了外观质量和几何尺T

4、检查；对表面电阻、介质损耗、冷热循环、电热老化及电老化试验等进行了严格的考核评定。试验结果表明：多胶模压体系制造的线棒的电气、机械性能达到国外少胶VPI体系同等。冋吋，由于用于制造高电压等级少胶VPI线棒用的主绝缘材料（特别是云母带、浸渍树脂）及部分配套材料需完全依赖进口。从材料供货周期、质量保证、经济性、生产安全性等长远发展考虑，仍采用国内传统的多胶模压绝缘体系。2角部电场分布的改善电机运行时，线棒导体的角部电场较为集中，即线棒导体角部的电场强度要比导体其它部位高得多。针对线棒导体角部电场集中问题，国内

5、外大电机制造商在这方面都进行了大量的研究工作。每个公司都冇不同的处理方法，对改善角部电场分布都冇一定的效果。通过角部场强的良好均化，使绝缘厚度减薄成为了可能，冋吋对云母带材料进行了研宄和改进，使云母带的电气性能得到提高，冋吋线棒的击穿性能也相应提高。综合分析国外技术，结合独有的经验以及考虑产品性能、制造工艺、可靠性等诸多因素，最终确定了改善定子线棒角部电场分布的方案。即，将导线的角部修成R2〜R3，按试验确定的长度找出等电位点，并控制等电位层阻值在一定的范围内，达到均压的0的。3线棒端部防电晕问题为使起晕

6、电压提高，采用多级防晕处理法，起晕电压明显提高，冋吋采用新型防晕材料，减薄了线圈端部防晕层厚度，较少的占用了主绝缘尺寸。这种措施给模具加工、特别是线棒制造带来很大难度，导致定子绕组的斜边间隙变小，试验及运行过程中易产生放电。使用传统的开槽结构，防晕层将占掉绝缘尺寸，这样绝缘就会变薄，各项绝缘性能随之下降，该处就会成为绝缘薄弱点。因此现奋的防晕结构难于达到电晕的标准。所以需要选用新型的防晕材料，减薄了线圈端部防晕层厚度，较少的占用了主绝缘尺寸。新型防晕材料，阻值特性较好，袋子尺寸薄，使整体防晕层厚度变薄，奋

7、效的提高了线棒起晕电压水平，新结构防晕层厚度较传统结构防晕层厚度减薄了40.8%，有效的降低了对主绝缘的占用率。4绝缘材料开发定子线棒的主绝缘材料是云母带，艽性能好坏直接影响定子线棒的绝缘水平。因此，对云母带的电、热和力学性能要求较苛刻。云母带是由胶和粉云母纸以及补强材料组成。粉云母纸的厚度、孔隙率和云母鳞片尺寸直接影响定子线棒电性能、老化寿命。因此，在云母矿的选择、粉云母纸的操制吋间及工艺上进行了严格的规定，对操制好的粉云母纸性能提出更高的标准。针对空冷机组，若斜边间隙过小，易产生放电，所以不能采用开槽

8、结构。传统的防晕材料特点是:带子偏厚、阻值特性不满足要求，因此采用新型防晕材料，新型反运材料具有阻值特型好，尺、r薄的优点。很好的提高了线棒的防晕水平，同时减薄了线棒的绝缘尺寸。另，就目前状况而言，我国发电机所使用的主要材料为以下几种：B级环氧玻璃粉云母带、F级环氧玻璃粉云母带、F级高云母含量环氧玻璃粉云母带、F级高电压环氧玻璃粉云母带等。根据多年来科学家对于这些材料特性的研究，这些材料在某些方面上冇着很明显优良的特性，对于做