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        10 kV級核電電機少膠絕緣結構應用研究

        2018-04-28 06:22:13才若慶
        上海大中型電機 2018年1期

        楊 洋,胡 義,才若慶

        (上海電氣集團上海電機廠有限公司,上海 200240)

        0 引言

        目前我國電力總裝機容量中,核能機組占1.8%,發(fā)電量僅占2.3%。我國是核能利用的發(fā)展中國家,也是未來核電發(fā)展的大國。國務院核電自主化工作領導小組提出,積極推進核電建設是國家重要的能源戰(zhàn)略,在未來的15年內(nèi)建造大約40座以上的1 000 MW級的大型核電站。制造核電設備必須提高國產(chǎn)化率,1E級電機在核電設備中至關重要,所以,1E級電機的國產(chǎn)化勢在必行。

        因核電的特殊要求,作為主絕緣的少膠玻璃布云母帶,其工藝性能表現(xiàn)不佳,結構性能也常常達不到標準,所以計劃將玻璃布云母帶進行加厚再壓縮,在絕緣厚度不變的基礎上使其云母含量、致密性得到提高,從而滿足核電標準。

        本研究所應用的結構,適用于核電站10.5 kV電壓等級的應急柴油發(fā)電機組用交流同步發(fā)電機絕緣結構。將云母帶X由9層壓至8層的厚度,在浸漆烘干后,研究其特性。

        1 試樣制作

        1.1 線棒制作

        銅線選用常用的少膠云母銅線——M,規(guī)格2×7.2;將銅線等長截斷,長度為780 mm,制成2排8匝線棒,共計32根。隨后將線棒進行匝間膠化處理。膠化后線棒如圖1所示。

        圖1 匝間膠化后的線棒

        1.2 包扎主絕緣

        為更大程度收集數(shù)據(jù),試樣選用了A、B兩家云母帶廠商的產(chǎn)品——0.13×25粉云母帶X(核電專用,軍工專用)——作為主絕緣結構,經(jīng)由線圈分廠進口包扎機,包扎9層。編號詳情見表1。

        表1 線棒分批次編號

        1.3 VPI浸漆、烘干

        將包好的線棒放入夾板,墊條尺寸調(diào)整到8層主絕緣的厚度,在壓縮后進行VPI處理,圖2為烘干后的線棒,對應尺寸見表2。

        表2 線棒尺寸表

        圖2 VPI后烘干的線棒

        2 試驗部分

        在線棒制作完成后,準備對試樣進行6項試驗,分別是:浸透性試驗、常態(tài)介質(zhì)測試、熱態(tài)介質(zhì)測試、擊穿試驗、熱老化試驗和電老化試驗。

        2.1 浸透性試驗

        本項試驗為觀察性試驗,將線棒在浸漆前用自粘性硅橡膠帶6351封住兩頭,使絕緣漆無法通過線棒的兩端滲透進入內(nèi)層的云母帶。在VPI浸漆結束出罐后,烘干前,拿到實驗室剖開,觀察線棒內(nèi)部是否已被漆浸透。如圖3所示,線棒已完全被浸透。

        圖3 觀察浸透性

        2.2 常態(tài)介損

        將線棒用電極貼好,使用實驗室“2877試驗儀器”進行測量常溫狀態(tài)下的介質(zhì)損耗角。數(shù)據(jù)見表3。

        表3 常態(tài)介損

        按照我公司《無溶劑整浸電機定子線圈質(zhì)量分等標準》要求優(yōu)等品線圈常態(tài)介質(zhì)損耗tanδ0.2UN≤1.5%,常態(tài)介質(zhì)損耗增量Δtanδ≤0.8,因此,該結構線棒符合優(yōu)等品標準,見表4。

        表4 常態(tài)介質(zhì)損耗標準

        2.3 熱態(tài)介損及常態(tài)擊穿試驗

        將線棒放入熱態(tài)介損烘箱,加熱至155 ℃,持續(xù)2 h后,對其進行測量0.6倍額定電壓下的介質(zhì)損耗。隨后將試樣進行擊穿電壓試驗。試驗數(shù)據(jù)及計算“擊穿場強”數(shù)值,見表5。

        表5 熱態(tài)介損擊穿試驗

        2.4 熱老化試驗

        將兩種線棒各選出5根,放入烘箱加熱至200 ℃,持續(xù)40天。將線棒取出后,進行擊穿試驗,擊穿電壓值均達到原擊穿電壓的70%以上,試驗數(shù)據(jù)見表6,老化后線棒如圖4。

        2.5 電老化試驗

        將線棒在常溫狀態(tài)下施加2.5UN電壓,即25 kV,進行電老化試驗。試驗數(shù)據(jù)結果見表7。

        表6 熱老化后擊穿試驗 kV

        續(xù)表6 熱老化后擊穿試驗

        圖4 熱老化后的線棒

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        3 結語

        1) 使用0.13×25粉云母帶X,在包扎后線棒尺寸偏大,在由9層厚度向8層厚度進行壓縮并浸漆后尺寸滿足要求,在工藝上存在改進的可行性;現(xiàn)行的浸漆工藝可浸透新結構線棒;

        2) 參考機械行業(yè)標準JB/T 50133—1999《中型高壓電機少膠整浸線圈產(chǎn)品質(zhì)量分等》,此絕緣結構的常態(tài)介損、熱態(tài)介損均滿足廠內(nèi)標準中優(yōu)等品水平,電氣儲備系數(shù)大于9,均滿足要求;

        3) 在A廠家購買的云母帶老化中值時間超過了1 200 h,老化時間滿足了優(yōu)等品水平;在B廠家購買的云母帶中值時間僅為464 h,未到達最低標準500 h,不合格;

        4) 此絕緣結構的性能滿足要求,可以在產(chǎn)品上應用。

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