高压电机绝缘技术研究

方建国，祁世发

(哈电集团哈尔滨电气动力装备有限公司，黑龙江哈尔滨 150040)

高压电机绝缘技术研究

方建国，祁世发

(哈电集团哈尔滨电气动力装备有限公司，黑龙江哈尔滨 150040)

针对6．9kV、220级高压电机延长寿命、耐辐照绝缘技术进行了研究，对三种云母带和一种浸渍树脂分别进行了常规性能试验及耐辐照性能试验，对三种云母带与浸渍树脂进行了相容性试验，并以此三种云母带分别制作绝缘结构试样，浸渍并固化，按照国家标准对2×105Gy辐照前后的6种绝缘结构试样进行了单点快速老化试验和常规热老化试验，结果验证此绝缘技术的耐热温度、绝缘等级都符合国家标准在190℃下绝缘寿命可达60年。

高电压;电机;绝缘

0 引言

电机作为一种重要的能量转换机械，被广泛地应用于国民经济的各种领域，随着现代科学技术的飞速发展，工业自动化水平的不断提高，电机使用条件的不同，对电机的使用寿命要求也截然不同，绝缘寿命是决定电机使用寿命的主要因素之一。目前国际国内成熟的电机绝缘技术为少胶VPI无溶剂真空压力浸渍技术，绝缘等级为F级，对于特殊产品亦有H级高压电机的应用，但对于H级以上长寿命大型高压电机绝缘技术尚为空白，为此我们对200级及以上电机绝缘技术进行了探索研究。

1 技术要求及材料选取

额定电压:6．9kV;绝缘等级:220级及以上;耐辐照剂量:2×105Gy;目标绝缘寿命:60年。

1．1 材料选择

1．1．1 主绝缘材料

选择3种有机硅玻璃薄膜少胶粉云母带作为主绝缘材料，厚粉纸型，技术要求见表1，耐辐照性能见表2。

表1 云母带技术条件及性能测试

通过对比可知，三种云母带材料的辐照前后性能相当，辐照前后的介电强度和拉伸强度降低在10%以内，耐辐照性能良好。

1．2 浸渍树脂的性能测试

有机硅无溶剂浸渍树脂技术要求见表2，树脂试片见图1，2×105Gy辐照后的性能见表3。

表2 有机硅无溶剂树脂技术条件

图1 树脂试片

表3 树脂辐照性能试验

表4试验结果表明，树脂在辐照前后其体积电阻率在同一数量级没有变化，因此其耐辐照性能良好。

1．3 云母带与无溶剂浸渍树脂相容性

无溶剂树脂在浸渍云母带前的性能测试见表4。

表4 浸渍云母带前树脂胶盘的常规性能测试

将树脂分为5份，浸渍不同类别云母带，分别在60℃～65℃保温5h后、常温放置7D和14D后取样，进行粘度、凝胶时间和介质损耗测试，结果见表5。

相容性判定标准:凝胶时间变化率Δ=tXD/ t5h≤30%。试样:树脂及胶片;试样规格:胶片φ100mm×1mm

表5 浸渍云母带后树脂胶盘的性能测试

表5试验结果表明，浸渍树脂在按照浸渍工艺要求的温度和浸渍时间浸渍3种云母带后，树脂的粘度和凝胶时间变化率相同，最大变化率在30%以内，可以判定3种云母带与浸渍树脂相容性良好。

1．4 漆包线

技术要求及试验结果见表6。

表6 漆包线性能测试

由表6测试结果表明:漆包线的漆膜附着性在辐照前、后均合格，工频击穿电压在辐照前后均合格，漆包线的耐辐照性能良好。

2 绝缘结构设计及性能试验

2．1 试样

以上述3种云母带分别制作试验线棒，每个线棒由2匝组成，试样分类及有关技术要求如下。

11#-K云母带;12#-S云母带;13#-J云母带。

绝缘结构包括匝间绝缘和主绝缘。

匝间绝缘:半迭绕包2层云母带。

主绝缘:半迭绕包4层云母带。

2．2 性能测试

绝缘结构的测试项目见表7，测试标准参照

JBT 7608—2006测量高压交流电机线圈介质损耗角正切试验方法及限值

GB/T 1408．1—2006绝缘材料电气强度试验方法第1部分:工频下试验

表7 绝缘结构测试项目

辐照前性能测试如下表8所示，辐照后性能测试如下表9所示。

阶段升高电压试验:升高电压到规定试验电压值后保压1min，然后每升高1kV，保压1min，直至击穿。

表8 辐照前线圈常规电气性能测试

表9 2×105Gy辐照后线圈电气性能测试

表8、表9试验结果表明，三种绝缘结构的电气性能相当，2×105Gy辐照后的击穿电压稍好于未辐照试样的电气性能，耐辐照性能优异。

3 单点快速老化评定试验

3．1 试验标准

GB/T 17948．3—2006旋转电机绝缘结构功能性评定成型绕组试验规程50MVA、15kV及以下电机绝缘结构热评定和分级(IEC 60034-18-31: 1992)。试验温度点:310℃。

3．2 试验结果

试验列表见表10。

表10 单点快速老化试验结果

试验结果:6种绝缘结构的单点快速老化结果分别在250℃～253℃。

4 常规热老化评定试验及绝缘寿命推断

4．1 试样分配

绝缘结构分类，每种结构分为辐照和未辐照两种试样，共6种试样。

4．2 绝缘结构耐温指数评定试验

试验标准:GB/T 17948．3—2006 旋转电机绝缘结构功能性评定成型绕组试验规程50MVA、15kV及以下电机绝缘结构热评定和分级(IEC 60034-18-31:1992)

IEEE 275—1992 额定电压为6900伏及以下的交流电机成型定子线圈绝缘系统耐热性评定推荐规程

GB/T 17948—2003 旋转电机绝缘结构功能性评定总则(IEC 60034-18-1)

老化温度和老化分周期如表11所示，老化后耐热图见图2。

表11 老化温度和老化分周期老化时间

图2 老化后耐热图

4．3 试验结果及分析

试验结果见表12。60年绝缘寿命对应的绝缘最高运行温度设为t60。

表12 耐温指数及60年绝缘寿命推断结果列表

6种绝缘结构的耐温指数达到220级;60年绝缘寿命的运行温度在191℃～201℃。

5 结语

(1)本研究选用的3种云母带材料的电气性能、耐辐照性能、与浸渍树脂的相容性良好。

(2)本研究选用的漆包线电气性能及耐辐照性能良好。

(3)本研究用于试验的6种绝缘结构的温度指数在244．6～249．1之间，在同一数量级。

(4)本研究用于试验的6种绝缘结构的60年绝缘寿命对应的温度为191℃～201℃。

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Research on Insulation Technology of 220 GradeHigh-Voltage Motor

Fang Jianguo and Qi Shifa
(Harbin Electric Power Equipment Co．，Ltd．，Harbin 150040，China)

This paper studies insulation technique of the 6．9kV，220 grade high-voltage motor in aspects of long service life and radiation resistance．Normal performance test and radiation resistance performance test are carried out for three kinds of mica tapes and one kind of impregnating resin separately，and compatibility tests are taken between each kind of mica tape and one kind of impregnating resin．Three insulation structure samples are separately made by using the 3 kinds of mica tapes，then impregnated and solidified．According to national standard，single point rapid aging test and normal thermal ageing test are made for 6 kinds of insulation structure samples before and after radiation with 2×105Gy．The results show that thermal resistant temperature and insulation grade of this insulation technology meet national standard，and the insulation life at 190℃could be 60 years．

High-voltage;motor;insulation

10．3969/J．ISSN．1008-7281．2015．05．14

TM305．2

B

1008-7281(2015)05-0046-005

方建国 男 1964年生;毕业于哈尔滨电工学院电气绝缘技术专业，现从事电机绝缘技术工作．

2015-07-08