H级6kV高压防爆电机绝缘结构的探讨

H级6kV高压防爆电机绝缘结构的探讨

作者：张兴斌/季泽伟/田国群

[摘要] 针对H级高压三相异步电动机的绝缘结构进行了探讨,认为6kV及以上电压等级的定子线圈主绝缘,采用有机硅玻璃布补强粉云母带或环氧二苯醚玻璃布补强粉云母带时,严重影响定子线圈的常态和热态介损,会缩短线圈绝缘的电热老化寿命,故应采用新型H 级云母带或其他H 级云母带。

[关键词] 防爆;高压电机;绝缘结构

H 级高压三相异步防爆电动机以其耐热性好、电机使用寿命长和运行可靠而逐步得到用户的青睐。据了解,国外发达国家80 年代末已开始应用H 级6kV 及以上的高压电机,而在我国低压H级电机应用较早,但80 年代末和90 年代初才开始应用3kV 电机,大多用在机车牵引上。制约H 级高压(6kV 及以上) 三相异步电动机发展的主要因素是:难以找到既满足耐热要求又满足线圈电气性能(主要是介损指标) 的主绝缘材料。

我公司对H 级6kV 高压防爆电机绝缘结构进行了深入研究,已成功地生产10 余台电机,满足了用户的要求。

1 H级3kV 及以下电机绝缘结构简介

目前,H 级3kV 及以下电机在国内已稳定地批量生产,其绝缘结构按电压等级可分为两类:一是千伏级低压散绕或成型类; 二是3kV 级成型类。前者使用的绝缘材料主要是:散绕类线圈用聚酯亚胺漆包线(QZY- 1/ 180 或QZY- 2/ 180) 或聚酯严胺/ 聚酰胺亚胺复合漆包线(QZY/ XY- 1/ 200或QZY/ XY - 2/ 200) ,成型类线圈用烧结线MYFB - 25/ 180 或MYFB - 30/ 180 或SBMYFB -30/ 180 ,一般地,导线绝缘即匝间绝缘,对地绝缘(主绝缘) 一般均采用NHN ;后者使用的绝缘材料主要有:线圈所用的导线绝缘即匝间绝缘,使用的电磁线为烧结线SBMYFB - 40/ 180 或SBMYFB -30/ 180 对地绝缘用有机硅玻璃布补强粉云母带或环氧二苯醚玻璃补强粉云母带,采取模压工艺。上述两类绝缘结构的电机绕组浸烘均需H 级浸渍漆进行绝缘处理。

按JB/ T 50132 —1999《中型高压电机定子线圈成品产品质量分等》标准,对于3kV 级定子线圈不予考虑介损指标,而对6kV 及以上电压等级的三相异步电机进行介损指标考核。当3kV 级定子线圈采用有机硅玻璃布补强粉云母带或环氧二苯醚玻璃布补强粉云母带作为主绝缘时,由于不考虑介损指标,其他电气性能全部合格。事实上:有机硅玻璃布补强粉云母带或环氧二苯醚玻璃布补强粉云母带,在热压固化时的化学

反应是缩聚反应,在形成高分子物同时析出一些低分子副产物,这些低分子副产物有一部分夹在已固化的绝缘层内,严重影响6kV及以上电压等级的定子线圈的常态和热态介损。理论分析和试验均已证明:采用有机硅玻璃布补强粉云母带或环氧二苯醚玻璃布补强粉云母带,作为6kV 及以上电压等级的定子线圈主绝缘时,热态介损测量值(2013 %～ 2413 %) 比JB/ T50132 —1999《中型高压电机定子线圈成品产品质量分等》标准规定值( ≤10 %) 高出许多,这会缩短线圈绝缘的电热老化寿命。

2 H 级6kV 电机绝缘结构的探讨

综上所述,H 级6kV 及以上电压等级的定子线圈主绝缘,不能采用有机硅玻璃布补强粉云母带或环氧二苯醚玻璃布补强粉云母带,寻找另一种H 级云母带,且在热压固化时没有一些低分子副产物析出,是确定H 级6kV 及以上电机绝缘结构的关键。

2.1 H 级云母带的选型

为了找到满足H 级6kV 及以上电机绝缘各项性能合格的云母带,我们与国内有关绝缘材料厂协商,确定研制新结构H 级云母带。参照JB/ T6488. 3 —1992 标准中的5440 - 1 云母带性能,提出了技术条件,其主要性能与要求见表1。

对于该云母带,入厂进行了抽样检测,各项性能指标均在表1 规定范围内。

2.2H 级绝缘线圈样棒的制作与测试结果

利用新型H 级云母带制作的3 个样棒,主绝缘厚度单边为118mm ,半迭包0114 ×25 的H 级云母带9～10 层,采取模压工艺。工艺参数为:180～200 ℃预热4～6min ,然后加压压到规定尺寸,保温保压1h 后卸模。线圈样棒测试结果见表2。

从试样制作和表 2 测试数据看,新型H 级云母带工艺性较好,制定的热压工艺参数合理,线圈样棒各项电气性能指标按JB/ T 50132 —1999 考核,其常态介损、击穿电压、瞬时击穿场强达到优等品。热态介损优于一等品,接近优等品。

2.3 匝间绝缘的确定

对于6kV 电机,为了减少线圈绝缘制造工序,一般导线绝缘即匝间绝缘。我们与电磁线厂联系,为我们研制了SBMYFB - 40/ 180、SBMYFEB- 50/ 180 两种H 级绝缘的电磁线,通过改变电磁线的绝缘结构和加工工艺,两种电磁线的各项电气性能指标优于传统的双玻丝包薄膜绕包扁铜线SBEMB - 50/ 155 ,特别是弯曲后击穿电压(与双玻丝薄膜绕包扁铜线相比) 能提高20 %左右,电磁线的4ɑ、4b 弯曲后击穿电压≥515kV ,大大提高了电机匝间绝缘的可靠性。

3结论

H 级6kV 及以上电压等级的定子线圈主绝缘最好不采用有机硅玻璃布补强粉云母带或环氧二苯醚玻璃布补强粉云母带,应采用新型H 级云母带或其他H 级云母带。

新型H 级云母带作为6kV 电机主绝缘时,其各项电气性能指标按JB/ T 50132 —1999 考核,其常态介损、热态介损、击穿电压、瞬时击穿场强可达到优等品标准。

所制定的H 级6kV 高压防爆电机绝缘结构合理,满足性能和使用要求。

建议尽快制订《H 级绝缘定子线圈成品产品质量分等规定》,以指导H 级电机的生产。

来源：《电气防爆》