第５ ０卷（总第 期）１ ８６ 期） （ ＥＸＰＬＯＳＩＯＮ ＰＲＯＯＦ ）Ｎ－ＰＲＯ（ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＭＡＣＨＩＮＥ）） 爆也机 ｌ 琶扎 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） 摘要针对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－３＊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 Ｘ １０ Ｇｙ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６Ｏ年。 关键词高电压；电机；绝缘 ． ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１００８－７２８１．２０１５．０５．１４ 中图分类号：ＴＭ３０５．２文献标识码：Ｂ文章编号：１００８－７２８１（２０１５）０５－００４６－００５ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ２２０ Ｇｒａｄｅ Ｈｉｇｈ－Ｖｏｌｔａｇｅ Ｍｏｔｏｒ Ｆａｎｇ Ｊｉａｎｇｕｏ ａｎｄ Ｑｉ Ｓｈｉｆａ （Ｈａｒｂｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｒｂｉｎ １ ５００４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ 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 ｒａｄｉａ— ｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｅｓｔ ａｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｆｏｒ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｍｉｃａ ｔａｐｅｓ ａｎｄ ｏｎｅ ｋｉｎｄ ｏｆ ｉｍ— ｐｒｅｇｎａｔｉｎｇ ｒｅｓｉｎ ｓｅｐａｒ０ｔｅｌｙ，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 ｓｔａｎｄ。 ａｒｄ，ｓｉｎｇｌｅ ｐｏｉｎｔ ｒａｐｉｄ ａｇｉｎｇ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｎｏｒｍａｌ ｔｈｅｒｍａｌ ａｇｅｉｎｇ ｔｅｓｔ ａｒｅ ｍａｄｅ ｆｏｒ ６ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｉｎｓｕｌａ— ｔｉｏｎ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ２ ｘ １ ０ Ｇｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｇｒａｄｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｍｅｅｔ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｌｉｆｅ ａｔ １９０￣Ｃ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ６０ ｙｅａｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｈｉｇｈ—ｖｏｌｔａｇｅ；ｍｏｔｏｒ；ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ０ 引言 白，为此我们对２００级及以上电机绝缘技术进行 了探索研究。 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 １ 技术要求及材料选取 术的飞速发展，工业自动化水平的不断提高，电机 额定电压：６．９ｋＶ；绝缘等级：２２０级及以上； 使用条件的不同，对电机的使用寿命要求也截然 耐辐照剂量：２×１０ Ｇｙ；目标绝缘寿命：６０年。 不同，绝缘寿命是决定电机使用寿命的主要因素 １．１材料选择 之一。目前国际国内成熟的电机绝缘技术为少胶 １．１．１主绝缘材料 ＶＰＩ无溶剂真空压力浸渍技术，绝缘等级为Ｆ级， 选择３种有机硅玻璃薄膜少胶粉云母带作为 对于特殊产品亦有Ｈ级高压电机的应用，但对于 主绝缘材料，厚粉纸型，技术要求见表１，耐辐照 Ｈ级以上长寿命大型高压电机绝缘技术尚为空 性能见表２。 ４６ 爆＇龟机 （ＥｘＰＬｏｓＩ ＯＮ—ＰＲ０ｏＦ ＥＬＥｃＴＲＩｃ ＭＡｃＨＩＮＥ） 第５０ 臻 期） 通过对比可知，三种云母带材料的辐照前后 １．３ 云母带与无溶剂浸渍树脂相容性 性能相当，辐照前后的介电强度和拉伸强度降低 无溶剂树脂在浸渍云母带前的性能测试见 在１０％以内，耐辐照性能良好。 表４。 １．２浸渍树脂的性能测试 表４浸渍云母带前树脂胶盘的常规性能测试 有机硅无溶剂浸渍树脂技术要求见表２，树 脂试片见图ｌ，２ Ｘ １０ Ｇｙ辐照后的性能见表３。 表２有机硅无溶剂树脂技术条件 注：试验用树脂为新树脂。 将树脂分为５份，浸渍不同类别云母带，分别 在６０℃一６５℃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Ａ＝ｔＸＤ／ ｔ５ｈ≤３０％。试样：树脂及胶片；试样规格：胶片 ｑ￣１００ｍｍ×１ｍｍ ■■ 表５浸渍云母带后树脂胶盘的性能测试 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 表５试验结果表明，浸渍树脂在按照浸渍工 电阻率在同一数量级没有变化，因此其耐辐照性 艺要求的温度和浸渍时间浸渍３种云母带后，树 能良好。 脂的粘度和凝胶时间变化率相同，最大变化率在 ４７ 第５０ 第卷（总第１蓁 期）８期６期） （ＥｘＸＰＬ０ｓＳＩｏＯＮ—ＰＲ０ｏＦＯＦ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＭＡＣＨＩＮＥ）） Ｐ万１爆＇ｌ 龟机 匕 ｂ ３０％以内，可以判定３种云母带与浸渍树脂相容 １１＃．Ｋ云母带；１２＃．Ｓ云母带；１３＃．Ｊ云母带。 性良好。 绝缘结构包括匝间绝缘和主绝缘。 １．４漆包线 匝间绝缘：半迭绕包２层云母带。 技术要求及试验结果见表６。 主绝缘：半迭绕包４层云母带。 表６漆包线性能测试 ２．２性能测试 检验项目 惹技 技术要求 辐 后 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 试验内容 备 注 室温下０．２Ｕ 一１．０ 损耗，间隔 。 ｏ．ｚ 热态２００￣Ｃ下０．６Ｕｎ、１．ＯＵｎ下的 皿‘ＩＩｏ 日± 贝术七 （ｂ）试验时记录 工频耐电压试验（２５ｋＶ，１ｍｉｎ） 温度由表６测试结果表明：漆包线的漆膜附着性 、湿度。 在辐照前、后均合格，工频击穿电压在辐照前后均 辐照前性能测试如下表８所示，辐照后性能 合格，漆包线的耐辐照性能良好。 测试如下表９所示。 ２ 绝缘结构设计及性能试验 阶段升高电压试验：升高电压到规定试验电 ２一以上述． ３ 种云母带分别制作试验线棒一田 ， 口ＩＩ生Ｉ１ 、 ｎ 诔 每个 夺 压值后保压１ｍｉｎ，然后每升高１ｋＶ，保压１ｍｉ，” ’。 ……’一 ｎ，直线棒由２匝组成，试样分类及有关技术要求如下。 至击穿。 表８辐照前线圈常规电气性能测试 ４８ 爆，龟机 （ＥｘＰＬｏｓ１０Ｎ—ＰＲｏ０Ｆ ＥＬＥｃＴＲＩｃ ＭＡｃＨＩＮＥ） 第５。 惹蓁 期） 表８、表９试验结果表明，三种绝缘结构的电 ４．２绝缘结构耐温指数评定试验 气性能相当，２×１０ Ｇｙ辐照后的击穿电压稍好于 试验标准：ＧＢ／Ｔ １７９４８．３—２００６旋转电机 未辐照试样的电气性能，耐辐照性能优异。 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 ３ 单点快速老化评定试验 ６００３４—１８－３１：１９９２） ３．１试验标准 ＩＥＥＥ ２７５－－１９９２额定电压为６９００伏及以 ＧＢ／Ｔ １７９４８．３—２００６旋转电机绝缘结构功 下的交流电机成型定子线圈绝缘系统耐热性评定 能性评定成型绕组试验规程５０ＭＶＡ、１５ｋＶ及以 推荐规程 下电机绝缘结构热评定和分级（ＩＥＣ ６００３４—１ ８—３ １： ＧＢ／Ｔ １７９４８—２００３旋转电机绝缘结构功能 １９９２）。试验温度点：３１０￣Ｃ。 性评定总则（ＩＥＣ ６００３４—１８・１） ３．２试验结果 老化温度和老化分周期如表１ １所示，老化后 试验列表见表１０。 耐热图见图２。 表１０单点快速老化试验结果 表１１ 老化温度和老化分周期老化时间 老化温度 ６．９ｋＶ高压电机成型线圈 低温点２７０ｏＣ ２８～３５天 中温点２９０℃ ７～１４天 高温点３１０％ ２—４天 试验结果：６种绝缘结构的单点快速老化结 果分别在２５０℃一２５３℃。 ４常规热老化评定试验及绝缘寿命 推断 图２老化后耐热图 ４．１试样分配 ４．３试验结果及分析 绝缘结构分类，每种结构分为辐照和未辐照 试验结果见表１２。６０年绝缘寿命对应的绝 两种试样，共６种试样。 缘最高运行温度设为ｔ印。 ４９ 第５０ 第５０卷（总第１薯 期）８期６期） （ＥｘＸＰＬ０ｓＳＩｏＯＮ—ＰＲｏｏＯＯＦ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＭＡＣＨＩＮＥ）） 防爆，万７Ｉ尜１龟机 ｂ 表１２耐温指数及６Ｏ年绝缘寿命推断结果列表 绝缘寿命对应的温度为１９１℃一２０１℃。 参考文献 ［１］ 姜楠．大型电机绝缘技术的国内外对比分析．防爆 电机，２０１３．１． ［２］ 立民，李藏雪．新型高温高压屏蔽电机的研制．防 爆电机，２０１３．１． ［３］ 朱传生．高压电动机绝缘老化诊断与寿命评价．防 爆电机，２０１１．４． 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 ｏＣ～２０１℃。 ［４］ 管兆杰．国内电机绝缘材料和工艺及绝缘结构现状 分析．电机与控制应用，２０１１．４． ［５］ 张蕊．预测大电机绝缘寿命方法综述．大电机技术， 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。 ２００４．４． ［６］ 蔡明茹．我国高电压大电机绝缘系统的新发展．电 器工业，２００３．８． ［７］ 叶学淳．Ｃ级变频交流牵引电机绝缘结构研究．上 海大中型电机，２００２．１． 作者简介：方建国男１９６４年生：毕业于哈尔滨电工 （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。 学院电气绝缘技术专业。现从事电机绝缘技术工作． 收稿日期：２０１５－０７－０８ （４）本研究用于试验的６种绝缘结构的６０年 ‘”。 。“ ｔ一 。 ｌ－。……・’｜ｌ ¨。‘ｌｌ¨・ｔ 。 ’’¨¨ｌ－’ …“¨¨ｌ・。‘ …‘。¨¨¨。 …。。 ’‘……。’ｌｌ¨ ……ｌ－’’ｌｌ¨．． ‘… ‘’ｌｌ¨Ｉ１……ｌ ‘。ｌｌ¨Ｉ１ … ‘。ｌｌ¨¨。“ 一 。……。’＿ｌ¨ 。…… （上接４５页） 对６支线棒进行耐电压测试， 料，并提高罗贝尔换位处绝缘陛能。 参考文献 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。 ［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 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。 结构试验研究［Ｊ］．绝缘材料，２０１２，（Ｏ３）． ［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）． 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 作者简介：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． 收稿日期：２０１５－０４－０２ ５０
