粉云母板在发电机定子线棒罗贝尔换位处的应用*

王玉田

(1哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040; 2哈尔滨理工大学，黑龙江哈尔滨 150001)

粉云母板在发电机定子线棒罗贝尔换位处的应用*

王玉田1，2

(1哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040; 2哈尔滨理工大学，黑龙江哈尔滨 150001)

介绍了一种绝缘材料粉云母板，在它的组成成分中除云母纸和环氧树脂以外，增加了一层玻璃布作为补强材料。同时对粉云母板电气强度、剪切强度，及其制造的定子线棒介质损耗与耐电压进行了测试与研究。结果表明，补强材料提高了粉云母板的性能，降低定子线棒发生股间短路的机率。

粉云母板;导线;换位绝缘;补强材料;股间短路

0 引言

发电机运行时，在定子线棒内会产生循环电流及附加损耗，为了降低循环电流及附加损耗，通常对定子线棒导线进行罗贝尔换位［1］。罗贝尔换位是将外包绝缘的电磁线在专用设备上进行压制弯型，经编制而成为导线。在罗贝尔换位时，电磁线弯型处会受到很大的剪切力作用，严重时将压坏电磁线绝缘层，若不做任何处理，导线会在罗贝尔换位处会发生股间短路，导致导线罗贝尔换位无法达到降低循环电流及附加损耗的效果。

为了加强线棒导线罗贝尔换位处绝缘强度，保证电磁线绝缘发生损坏时也具有良好的绝缘性能，通常在罗贝尔换位处配垫一层换位绝缘来解决。国外电机制造企业已研制并应用了多种材料作为换位绝缘，国内各大公司也正在使用或正在试用不同种类换位绝缘。而我公司仍使用无补强材料的柔软片云母板作为换位绝缘，这种材料与有补强的材料相比剪切强度差。为了提高定子线棒股间可靠性及产品质量，我们对有补强材料的粉云母板进行应用研究。

1 材料基本性能

在定子线棒制造过程中，换位绝缘不仅承受一定的电应力，还承受剪切应力的作用，因此，需要对粉云母板的组成成分、电气性能等进行全面研究，通过试用对材料性能稳定性进行全面测试与分析。

1．1 组成成分研究

粉云母板是以玻璃布为补强材料，复合粉云母纸、胶粘剂组成，其组成成分与我们使用的无补强柔软片云母板标准及实测值比较情况见表1。

表1 组成成分对比

由表1可知，粉云母板的挥发物含量、胶粘剂含量达到无补强柔软片云母板标准要求，但是云母含量略低于标准，需要进一步确认其电气性能。两者相比较，粉云母板增加了一层玻璃布作为补强材料。

1．2 电气性能研究

定子线棒导线换位处配垫换位绝缘的另一个作用是加强该部位的电气性能，因此，电气性能是考核换位绝缘材料的重要指标。本文对玻璃布补强粉云母板的电气性能进行了测试，并与无补强柔软片云母板的电气性能进行比较，详见表2。

表2 电气性能对比

由表2可知，玻璃布补强粉云母板的介电强度高于无补强柔软片云母板标准。综上所述，虽然玻璃布补强粉云母板的云母含量略低于片云母板的标准，但是其电气性能能够达到标准要求，所以，粉云母板的性能满足无补强柔软片云母板标准要求。

1．3 试用数据统计分析

在粉云母板试用过程中，对每批使用材料的基本性能进行了测试，以便确认材料组成成分及电气性能是否稳定。对14个批次玻璃布补强粉云母板性能测试结果见表3。

表3 数据统计

将表3的测试结果分布情况绘制成图表，如图1、图2所示。

图1 组成成分测试结果统计图

由表3和图1可见，玻璃布补强粉云母板的挥发物含量14次测试结果趋于稳定，最大值为0．8%，最小值为0．23%;胶粘剂含量保持在30．14%～34．90%之间;云母含量测试数据虽然有波动，但含量均大于50%;玻璃布含量比较稳定。

图2 介电强度测试结果统计图

由表3和图2可见，玻璃布补强粉云母板的介电强度在31．10～41．60MV/m之间波动，介电强度平均值达到36．84MV/m。以上分析表明，粉云母板14个批次性能测试结果均满足标准要求。

2 材料应用性能分析

发电机定子线棒导线结构分为两排股线和四排股线，两排股线大多应用在氢冷、空冷和小容量水内冷汽轮发电机定子线棒上，这些导线单位长度内换位花少、换位情况相对简单;而四排股线大多应用在大容量水内冷汽轮发电机上，换位花多、换位情况相对复杂，四排股线的换位对换位绝缘材料性能要求更高［2］，如图3所示。换位绝缘所达到的效果可用股间短路试验来考核，换位绝缘与定子线棒其它绝缘材料的相容性，则可根据线棒绝缘系统电气性能来衡量［3］。

图3 四排股线罗贝尔换位示意图

2．1 导线性能

将玻璃布补强粉云母板作为换位绝缘应用于定子线棒导线换位处，通过加压、加热的方式使导线绝缘固化成为一个整体。制造工艺是将导线放入热压模中，将温度升至80℃后施加初压，继续升温至150℃后施加全压，最高温度不得超过190℃，保温0．5h后，冷却至120℃卸模，导线压制完成。成型后的导线外观如图4所示。

图4 成型后导线外观

由图4可见，换位处绝缘填充丰满，且能够与导线紧密粘接、无间隙、无流胶等异常现象。

利用14批次玻璃布补强粉云母板共制造约1000支线棒，每只线棒导线制造时均需进行股间短路测试，试验电压为220V。在测试过程中，导线发生股间短路的几率约为1%，与无补强柔软片云母板相比，发生股间短路的几率大大降低，产品质量提高，玻璃布补强粉云母板在导线上应用后效果良好。

2．2 线棒电气性能

定子线棒绝缘在电场的作用下，由介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部及表面产生介质损耗。在交变电场的作用下，当线棒内部绝缘由于换位绝缘与周围绝缘材料相容性差而存在气隙或粘接不良时，介质损耗会增大;反之，介质损耗的大小是衡量线棒绝缘制造质量的标准［4］。因此，对使用玻璃布补强粉云母板制造的定子线棒介质损耗进行测试，确定其是否对定子线棒性能有影响。

随机抽取使用玻璃布补强粉云母板制造的24kV、1250MW核电半速汽轮发电机定子线棒6支，测试介质损耗及增量，测试结果见表4。

表4 介质损耗及增量测试数据

由表4可知，由玻璃布补强粉云母板作为换位绝缘制造的定子线棒介质损耗值tanδ在0．2UN下均小于1．0%，增量Δtanδ均小于0．5%。6支线棒介质损耗对比情况如图5所示。

图5 介质损耗测试结果对比图

对6支线棒进行耐电压测试，试验电压值为(2．75UN+6．5)kV，即72．5kV，耐电压持续时间为60s。6支线棒全部通过耐电压测试。

由以上分析可知，玻璃布补强粉云母板对线棒的性能无影响，定子线棒电气性能达到《CEEIA 158-2003汽轮发电机产品质量分等》标准规定的优等品水平。

3 结语

综上所述，以玻璃布作为补强材料的粉云母板的基本性能达到了无补强材料的柔软片云母板性能要求。与无补强换位绝缘材料相比，粉云母板增加了一层补强材料，剪切强度明显提高，导线发生股间短路几率明显降低。根据应用结果得知，粉云母板的工艺性优异，可以用作换位绝缘材料，并提高罗贝尔换位处绝缘性能。

［1］吴磊，梁艳萍．核电汽轮发电机定子线棒换位及相关因素分析［J］．浙江大学学报，2014，48(4)．

［2］皮如贵，梁智明，漆临生．发电机定子导线绝缘结构设计分析［J］．绝缘材料，2012，(03)．

［3］漆临生，梁智明，皮如贵．发电机定子线棒导线绝缘结构试验研究［J］．绝缘材料，2012，(03)．

［4］袁晓红，孙永鑫，张洋．百万等级核电定子模压线棒的特性研究［J］．大电机技术，2013(6)．

Application Research on Mica Paper Foil for Roebel Transposition of Generator Stator Bar

Wang Yutian
(1．Harbin Electric Machinery Company Limited，Harbin 150040，China;2．Harbin University of Science and Technology，Harbin 150001，China)

This paper introduces a kind of mica paper foil，except mica paper and epoxy resin，a layer of glass cloth as reinforced material is added to its composition．At the same time，electrical strength，shear strength，stator bar media loss made from it and withstand voltage are tested and researched．The results show that by using reinforced material，performance of the mica paper foil is improved and probability of inter-strand short-circuit is reduced．

Mica paper foil;conducting wires;transposed insulation;reinforced material; inter-strand short-circuit

10．3969/J．ISSN．1008-7281．2015．05．13

TM305．2

B

1008-7281(2015)05-0043-004

王玉田 男 1983年生;毕业于哈尔滨理工大学电气工程及其自动化专业，现从事汽轮发电机绝缘技术工作．

2015-04-02

国家科技重大专项(2012ZX06004-001-003-002)