发电机定子主绝缘老化特征.doc

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1、发电机定子主绝缘老化特征的研究摘要：对环氧云母绝缘电机线棒进行了老化试验，在不同的老化阶段，测试了线棒的介质损耗角正切、电容、电流急增点等非破坏性参数和破坏性参数——剩余击穿电压。通过非破坏性参数的变化情况和非破坏性参数与破坏性参数的相关性，揭示了环氧云母绝缘体系电机主绝缘的老化特征。关键词：环氧云母绝缘；老化；主绝缘；特征1　前言　　近十年来，为了改变我国火电机组的容量结构，提高运行的经济性，300MW和600MW机组的投运数量迅速增加，现已有100多台300MW～360MW机组和近10台600MW机组在运行。单机容量大、设备费用投入大、产出经济效益高，一旦出现非计划停机造成的损失

2、大、波及的范围广。因此，大型发电机的运行可靠性极为重要。　　大型发电机的主绝缘（定子绕组主绝缘）是发电机的最重要组成部分之一。以前采用沥青云母复合绝缘系统（黑绝缘），后来基本采用合成树脂云母复合绝缘系统（黄绝缘），因此以前的研究主要涉及沥青云母复合绝缘系统，而对环氧云母绝缘的研究较少。合成树脂云母复合绝缘系统在我国已运行20多年，若能通过有效的绝缘诊断和寿命评估，提高这些大型发电机的可用性和可靠性，将会取得巨大的经济效益。因此，为了有效地评估主绝缘的老化程度和剩余寿命，有必要研究环氧云母绝缘系统的老化规律和特征。　　为了对电机主绝缘的剩余寿命作出正确的评估，许多国家开展了寻求电机主绝

3、缘老化特征量的研究。对于沥青云母绝缘系统已经得出了一些有价值的结论。但适用于沥青云母绝缘的模型与判据并不一定适合于环氧云母绝缘系统。对于环氧云母绝缘系统，KenKimura等人提出了主绝缘的剩余击穿电压与介质损耗增量、最大放电量具有某种相关性［1］；Y．J．Kim提出了基于局部放电的环氧绝缘性能劣化的评估，并且提出了新的诊断参数——动态滞留电压［2］。但这些研究结果还有待实践的检验。　　本文通过分析绝缘老化过程中线棒介质损耗角正切、电容和电流急增点的变化特性，研究了在电应力、热应力、机械应力和热机械应力联合作用下线棒的老化特性。采用数理统计的方法，分析了上述非破坏参量与击穿电压之间的

4、关系，提出了环氧云母绝缘系统的特征参量。2　老化试验2．1　老化试验方法　　国内外在绝缘材料的老化方面已经进行了大量的研究，但在大型发电机主绝缘的老化方面开展的工作并不多，尤其是在电机主绝缘的多因子老化方行情况，本文采用了多因子老化方法对电机线棒进行老化实验。　　电机运行时，主绝缘会同时受到电、热、机械和热机械应力的同时作用。电应力来自于电场；热应力来自于电场的热效应；机械应力来自于线棒端部的振动；热机械应力则来自于电机的频繁启动。主绝缘老化的程度受着这几个方面的影响，所以理想的老化方法是这几个老化因子同时作用，也就是多因子应力同时作用路线。但多因子同时作用对老化设备的要求较高，投入

5、的费用较大。本文采用的多因子老化路线是电应力和热应力同时作用，然后机械振动和冷热循环单独作用。试验方案如图1所示。　图1　多因子老化试验2．2　试样及试验装置　　本文试验所用的电机线棒为陕西秦岭发电厂的6kV、780kW的磨煤机更换线棒。线棒导体为双排16股铜导线，线棒的主绝缘和匝间绝缘均采用环氧云母绝缘材料。为便于老化实验，选用了线棒的直线部分。线棒参数如表1所示。　　表1　试样线棒的技术参数　　　　试样线棒的规格如图2所示。长度为30cm，将一端的绝缘剥去约2cm，露出各股铜线，以便进行高压接线。在线棒的两端涂上3cm长的碳化硅，可以均匀端部电场，防止端部放电和表面滑闪。在线棒的

6、中间部分涂上低阻漆，低阻漆与碳化硅之间有约2mm的间隙。测量时，低阻漆上包绕铝箔作为测量极，间隙两侧的碳化硅上边包绕铝箔作为保护极。这样可以使铝箔电极与线棒接触良好，防止产生气泡和气隙放电、提高测试的准确度。本文的交流测试和介质耗角正切测量都使用三电极系统。　　电热老化装置为一改造的烘箱，该装置可用于给试样同时加热和加电。本文选择热老化的温度为135℃。电老化所加电压为额定相电压（工作电压）的2．5倍（9．5kV）；用机械振动来模拟电机线棒的端部振动，振动幅度为2mm，振频100Hz。冷热循环用来模拟电机启动和停止产生的热机械应力。具体方法是将线棒放在烘箱中迅速升温至155℃，然后用

7、风扇强制冷却至20℃，反复循环。　　老化的技术路线为先进行电热老化4d，再振动48h，然后再进行冷热循环50次，完成三种老化后记为一个老化周期。每个老化周期后进行各参数测试。从而得到不同老化时间的状态参数。3　绝缘老化诊断试验方法3．1　介质损耗角正切测量原理及方法　　介质损耗角正切常用来评定某一电压范围内的电机绝缘的老化状况。普遍认为，当绝缘由于热、机械及电应力的作用发生裂化时，介质损耗角正切和放电都有所增加。放电的增加可以明显地表现为介质损耗角正切及电