(哈爾濱電氣動(dòng)力裝備有限公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

LD-F絕緣體系是以含促進(jìn)劑的少膠單面補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶為主絕緣材料，VPI整體浸漬環(huán)氧酸酐無溶劑樹脂而構(gòu)成的大中型交流電機(jī)絕緣體系。電機(jī)絕緣體系的減薄厚度、簡(jiǎn)化工藝、保護(hù)環(huán)境備受關(guān)注。在確保滿足電機(jī)的產(chǎn)品技術(shù)條件和安全可靠運(yùn)行要求的基本上，建立絕緣厚度薄、耐溫等級(jí)高，機(jī)、電性能良好、工藝簡(jiǎn)化、成本降低、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的絕緣體系是絕緣技術(shù)人員夢(mèng)寐以求的方向。因此，幾代技術(shù)人做出了不懈的努力。我公司交流電機(jī)絕緣體系從20世紀(jì)50年代第一代A級(jí)瀝青片云母浸膠絕緣體系，逐步發(fā)展成第二代B級(jí)酸酐片云母液壓成型絕緣體系；第三代B級(jí)桐馬酸酐環(huán)氧粉云母(TOA)模壓絕緣體系；第四代F級(jí)桐馬環(huán)氧粉云母模壓絕緣系統(tǒng)及第五代F級(jí)中膠環(huán)氧粉云母白坯線圈VPI整體浸漬體系。

1990年著手F級(jí)少膠粉云母，VPI絕緣結(jié)構(gòu)研究，進(jìn)入本世紀(jì)得以重大突破，于2005年6kV、10kV交流電機(jī)樣機(jī)制造成功。

目前已建立了第六代F級(jí)少膠粉云母VPI浸漬環(huán)氧酸酐無溶劑浸漬樹脂的LD-F絕緣體系。

LD-F絕緣體系囊括了從低電壓到13.8kV一系列各類型電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，現(xiàn)已應(yīng)用于大中型交流異步電動(dòng)機(jī)、同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、變頻電機(jī)、核電主泵電機(jī)等產(chǎn)品上。

LD-F絕緣體系是以含促進(jìn)劑的少膠單面補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶為主絕緣材料，VPI整體浸漬環(huán)氧酸酐型無溶劑浸漬樹脂而構(gòu)成的絕緣體系。

LD-F絕緣體系具有絕緣厚度薄、電氣性能和機(jī)械性能優(yōu)越、耐熱性穩(wěn)定、耐環(huán)境因素強(qiáng)、耐輻照累積劑量達(dá)2×105Gy、工藝簡(jiǎn)單、節(jié)約能源、凈化生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境和安全運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。

1 定子線圈主絕緣厚度的減薄

電機(jī)定子線圈主絕緣厚度是絕緣體系水平的標(biāo)志，也是電機(jī)絕緣安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。

電機(jī)定子線圈主絕緣厚度的確定主要考慮三方面

(1)主絕緣應(yīng)能承受制造過程中和運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的電壓和過電壓，應(yīng)具有一定的擊穿電壓儲(chǔ)備量，又稱安全系數(shù)，以保證電機(jī)絕緣在長(zhǎng)期運(yùn)行后還有足夠的耐電強(qiáng)度；

(3)應(yīng)使主絕緣在運(yùn)行年限內(nèi)，始終保持使電機(jī)能安全運(yùn)行的耐電強(qiáng)度。

1.1 我公司交流電機(jī)定子線圈絕緣發(fā)展歷程

我公司的交流電機(jī)定子線圈絕緣發(fā)展歷程詳見表1。

表1 我公司交流電機(jī)定子線圈絕緣結(jié)構(gòu)及主絕緣厚度發(fā)展

1.2 主絕緣厚度對(duì)照

LD-F絕緣體系電機(jī)主絕緣厚度與同類型西門子的電機(jī)主絕緣厚度對(duì)照見表2。電機(jī)主絕緣工作場(chǎng)強(qiáng)對(duì)照見表3。

表2 主絕緣(單面)厚度對(duì)照表 單位：mm

表3 主絕緣工作場(chǎng)強(qiáng)對(duì)照表

2 匝間絕緣

LD-F絕緣體系的匝間絕緣是根據(jù)電機(jī)的額定電壓、定子線圈的匝數(shù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 少膠云母帶

LD-F絕緣體系云母帶采用高定量鱗片粉云母紙，其單面補(bǔ)強(qiáng)材料分別為玻璃纖維布和聚酯薄膜，膠粘劑中含有促進(jìn)劑。其性能指標(biāo)見表4。

表4 少膠粉云母帶的性能指標(biāo)

4 無溶劑浸漬樹脂

浸漬樹脂是電機(jī)絕緣體系中關(guān)鍵材料之一，它直接影響電機(jī)絕緣的性能和制造工藝，對(duì)于少膠云母帶VPI絕緣體系浸漬樹脂尤為重要。

4.1 組成

LD-F絕緣體系中目前采用的有兩種無溶劑浸漬樹脂。一種是同西門子公司Micalastic絕緣體系中ET884樹脂相同的無溶劑樹脂，其成分由E1032環(huán)氧樹脂和H1006固化劑(酸酐)組成。另一種是在ET884樹脂的基礎(chǔ)上填加一定量的含環(huán)氧基的活性單體(含雙環(huán)氧基)，降低浸漬樹脂的粘度，便于在30℃時(shí)的真空浸漬，其型號(hào)為ET884-1。

兩種無溶劑浸漬樹脂的相關(guān)性能指標(biāo)見表5。

表5 無溶劑浸漬樹脂的相關(guān)性能指標(biāo)

4.2 粘度

兩種無溶劑浸漬樹脂粘度-溫度曲線見圖1。

圖1浸漬樹脂的粘度-溫度曲線

4.3 耐輻照性能

經(jīng)過對(duì)兩種無溶劑浸漬樹脂進(jìn)行輻照前后的試驗(yàn)測(cè)試，滿足輻照積累劑量為5×105Gy內(nèi)使用。

5 LD-F絕緣體系的絕緣性能

5.1 定子線圈絕緣電氣性能

5.1.1 采用國(guó)產(chǎn)云母帶和進(jìn)口云母帶線圈的性能

10kV級(jí)定子線圈的常態(tài)介質(zhì)損耗角正切曲線見圖2。6kV、10kV定子線圈的擊穿電壓、電氣強(qiáng)度見表6。

圖2 10kV定子線圈tanδ-U曲線

5.1.2 LD-F絕緣體系浸漬兩種樹脂的線圈的性能

浸漬兩種樹脂的定子線圈電氣性能見表7。

表7 兩種樹脂的定子線圈電氣性能(平均值)

5.2 定子線圈的耐電暈性能

抽取LD-F絕緣體系中10kV定子線圈8只做耐電暈試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果：起暈電壓均大于24kV。

5.3 定子線圈電老化壽命評(píng)定

LD-F絕緣體系中10kV定子模擬線圈18只做電老化壽命評(píng)定，試驗(yàn)電壓為22.5kV(即10MV/m)，試驗(yàn)結(jié)果：電老化中值壽命均超過1300h,滿足西門子公司標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：在8.7MV/m下的電老化壽命不低于1000h的技術(shù)指標(biāo)。

5.4 定子線圈的耐輻照性

取6.6kV定子線圈12只，經(jīng)2×105Gy輻照積累劑量輻照，其電氣性能見表8。

表8 定子線圈經(jīng)輻照后的電氣性能(平均值)

5.5 LD-F絕緣體系定子繞組絕緣性能

定子繞組的介質(zhì)損耗正切(tanδ)，實(shí)測(cè)值見表9，絕緣電阻值、極化指數(shù)(PI)及局部放電量實(shí)測(cè)值見表10。

表9 10kV電機(jī)定子繞組的介質(zhì)損耗因數(shù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

表10 10kV電機(jī)定子繞組局放、絕緣電阻的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

從表9可見：LD-F絕緣體系的10kV定子繞組在0.2UN下tanδ均小于1%，在1.2UN(12kV)下tanδ值也不大于3.6%，小于三菱公司要求不大于10%(目標(biāo)8% )的指標(biāo)值。

6 結(jié)語

LD-F絕緣體系是以含促進(jìn)劑單面補(bǔ)強(qiáng)粉云母作主絕緣材料，VPI浸漬環(huán)氧酸酐無溶劑浸漬樹脂而構(gòu)成絕緣體系。本體系在保障電機(jī)安全運(yùn)行的技術(shù)要求條件下，減薄了主絕緣厚度。具有電氣、機(jī)械性能優(yōu)越、熱穩(wěn)定性優(yōu)良、耐環(huán)境能力強(qiáng)、耐輻照、運(yùn)行安全可靠、簡(jiǎn)化工藝、降低成本、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等特點(diǎn)。

LD-F絕緣體系已形成從低電壓到13.8kV一系列電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)、大量應(yīng)用于交流異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、同步發(fā)電機(jī)、變頻調(diào)速電機(jī)、核電主泵電動(dòng)機(jī)及大型直流等電機(jī)上。