不饱和聚酯亚胺_少胶粉云母带绝缘及VPI工艺在高压电机中的应用
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绝缘材料 2003 N o. 1 周 勋等: 不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带绝缘及 V PI 工艺在高压电机中的应用 21
不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带绝缘及 VPI 工艺在高压电机中的应用
周 勋, 刘坚, 田建忠, 王建和
( 南京汽轮电机集团有限责任公司, 江苏 南京 210037)
0. 8, 0. 6, 0. 7
1. 0, 1. 1
≤15 ( 一等)
8. 3, 7. 1, 6. 9
—
≤8 ( 优等)
≥1. 5Un
—
32
模拟线圈试验结果与线棒的性能数据的差异主 要原因是因为在制作线圈的工艺过程中, 试验线棒为 手工仔细包绕, 绝缘紧密。而模拟线圈是由绕包机包 绕, 且是首次包扎没有经验, 绝缘包得比较松, 因而其 性能存在差异。在随后的产品电机生产中, 工人的熟 练程度提高了绝缘包绕质量, 产品的绝缘性能随之提 高, 基本达到试验线圈的水平, 到目前为止共生产高 压电机 22 台出厂检验全部合格。
15%
20%
135℃±1℃
8±3
9′41″
9′40″ 9′37″ 9′41″
10g 样 150℃ ±2℃ 2h
不次于
不次于
S1、U 1、I3. 2 S1、U 1、I3. 2
同左
同左
同左
23℃±2℃
≥20
21. 5
21. 50
22. 0
21. 8
23℃±2℃ 155℃±2℃
≤1. 0 ≤3. 0
0. 935 2. 08
120±10 11～17 38±2 < 1. 0 184±13 ≥100
≥10
该少胶粉云母带用胶粘剂与 VPI 工艺处理用浸 渍漆为同一体系, 从而与浸渍漆形成一致的绝缘结构 体系。
3 试验结果
3. 1 相溶性试验
为了控制少胶粉云母带的胶粘剂含量, 我们进行 了多种比例的少胶粉云母带胶粘剂与浸渍漆的相溶性
954 1098 > 1098 > 1098 > 1098
从绝缘结构常规和电热老化试验结果可见, 不饱 和聚酯亚胺绝缘体系用于 10kV 以及 10kV 以下电 机的 VP I 绝缘结构时, 其性能指标达到行业质量分 等标准一等品的水平, 因而是可行的。因为其性能指 标达到行业质量分等标准一等品 的水平。 3. 4 电机应用试验
行 常态 和热态 两种老 化试验。试验 场强为 10kV /
mm , 常态在室温下进行, 热态在 120℃下进行, 试验 结果见表 5。
试验状态 试样编号 1 寿命时间 234
表 5 常态及电热老化性能
室温
120℃
2
3
4
5
1#
2#
3#
4#
5#
6#
7#
843
918 > 918 > 918 535
855
1 概述
目前国内采用 VPI 电机工艺的无溶剂浸渍漆/ 少胶粉云母带 VPI 绝缘体系的树脂体系主要有不饱 和聚酯亚胺体系树脂、环氧树脂体系和改性环氧树脂 体系等。这些体系的绝缘性能、VP I 处理工艺各具特 色, 具有各自的适用于不同的产品范围。人们对各体 系的认知以及所用电机产品的特性和发展决定了对 绝缘体系的选取。本文介绍了我公司结合企业的状况 和发展, 选择不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带绝缘体 系以及 VPI 工艺技术在 10kV 高压电动机上的应用。 通过试验和实际应用, 对于 VP I 技术的不饱和聚酯 亚胺/ 少胶粉云母带绝缘体系的性能和 VPI 工艺有
1. 05±0. 003
粘结力( 结束法, 23℃±2℃)
N
-
检测结果 37 9. 0
0. 01 S1、U 1、I2. 1 均匀
1. 8×1014 23. 6
6. 2×10- 3 2. 6×10- 2
1. 053 1152
项目
尺寸
厚 度 宽度
云母定量
胶粘剂含量
玻璃布定量
挥发物含量
干燥材料单位面积总质量
少胶 VP I 电机技术用 H9110 不饱和聚酯亚胺无 溶剂浸渍漆以苯乙烯作为活性单体, 具有低粘度、单 组分、固化温度低、时间短的特点。H9110 漆的主要 技术性能指标及检测结果如表 1 所示。 2. 2 少胶粉云母带
9547-1 少胶粉云母带是以非煅烧白云母纸为基 材, 不饱和聚酯亚胺为胶粘剂, 单面或双面玻璃布补 强。其组成和性能如表 2 所示。
摘要: 论文介绍了 不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带 绝缘体系及真 空压力浸渍 ( V PI ) 电 机工艺技术, 对模 拟线棒进行 了 常规电气 性能、电热 老化试验, 检测结 果和模拟 线圈的检测 在电机上 应用的结果 表明绝缘完 全可以满 足电机的绝 缘 性能要求。 关键词: 不饱和聚酯亚胺; V PI ; 浸渍漆; 绝缘体系; 粉云母带; 电机绝缘 中图分类号: T M 305. 2; T M 215. 41; T M 215. 5 文献标识码: A 文章编号 : 1009- 9239( 2003) 01- 0021- 04
检查项目 对地工频耐电压(k V) 匝间耐冲击电压水平( k V ) 瞬时工频击穿电压( k V ) 瞬时工频击穿场强( k V / mm) 常态介损 tan ( % ) 热态介损 tan ( % ) 起晕电压( kV)
表 6 6kV 、10kV 模拟线圈性能
技术要求
质量指标
T K 280-10/ 990 280kW 6k V
s min — — ·m
35～40 8±3
粘度增长不大于 0. 8 倍 不次于 S 1、U 1、I3. 2 均匀
≥1. 0×1012
电气强度( 23℃±2℃)
M V/ m
≥20
介质损耗因数 23℃±2℃ 155℃±2℃
≤0. 01 —
≤0. 03
密度( 23℃±1℃)
g/ cm 3
拉伸强度
电气强度
表 2 少胶粉云母带组成和性能
单位
mm
g/ m2 %
g/ m2 %
g/ m2 N/ 10mm
MV/ m
9547-1 单面玻璃布补强
0. 13±0. 02 25±1
130±10 5～11 23±2 < 1. 0
176±13 ≥60 ≥10
9547-1D 双面玻璃布补强
0. 14±0. 02 25±1
收稿日期: 2002- 09- 24 作者简介: 周勋( 1958- ) , 男, 工程师, 南京电机工程学会会员, 本公司 工艺主管( Tel: 025- 5503264- 6147 或 6348) 。
了进一步的认识。
2 材料与性能
我公司所用少胶不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带 绝缘体系是由 H9110 不饱和聚酯亚胺无溶剂浸渍漆 和 9547-1 少胶粉云母带组成。 2. 1 H9110 VPI 无溶剂浸渍漆
JY 3-450-4 355kW 10kV
2. 75U n+ 4. 5 1min
通过
通过
2U n+ 2. 5, 5 次
通过
通过
≥42( 6k V) ≥70( 10k V )
40, 41, 46
55, 57
≥20 ( 合格)
19. 2, 21. 1, 22. 3
19, 19. 7
≤1. 5 ( Байду номын сангаас等)
( N anj ing T ur bine & E lect ric Machinery ( Group ) Co. L td. , N anj ing 210037, China)
Abstract: T his paper intruduces t he applicat ion of the unsat urat ed po lyest er-imide resin/ dr y mica t ape insulation syst em and v acuum pressure impregnation ( VPI ) process t o high-vo lt ag e mo to rs. T he t est results of analog coil ro bs and analog coil w inding s as w ell as act ual running in mot or s indicat es t hat t he insulat ion syst em can meet s the requirement s of t he mot or 's insulation. Keywords: unsaturat ed poly est er -im ide; VPI; impregnating resin; dry mica t ape; insulatio n
0. 65
0. 83
6. 88
0. 65
0. 78
4. 93
0. 76
0. 96
5. 47
1. 20
1. 30
6. 78
击穿场强 ( kV/ mm)
27. 9 25. 9 26. 2 24. 8 27. 0
——
备注
10kV 线棒用 于电热 老化 试 验 故没 进 行 击穿试验
3. 3 电热老化试验 由哈绝委托桂林电器科学研究所对绝缘结构进
Application of the unsaturated polyester-imide resin / dry mica tape insulation system and VPI process to high-voltage motors
ZHOU Xun, L IU Jian, T IA N Jian-zhong, WA NG Jian-he
试验。试样是以 Beck 公司的相溶性试验方法进行处理 的, 即胶粘剂与浸渍漆混配后, 在室温下放置 14d 后再 进行试验, 试验结果见表 3。
项目
单位
胶、漆配比
胶凝时间
min
厚层 固化性
电气强度
M V/ m
介质损耗因数 %
ta n
表 3 少胶粉云母带胶与浸渍漆配比性能
试验方法
标准
结 果
原漆
10%
表 4 线棒常规电气性能
常态介损 ( % )
热态介损 ( % )
t an 0. 2Un
t an 0. 6Un
tan 0. 6U n
0. 44
1. 06
5. 45
0. 53
1. 03
5. 93
0. 78
1. 43
5. 14
1. 69
1. 10
4. 65
0. 83
1. 37
5. 2
0. 90
1. 04
6. 35
线棒绝缘结构采用 13mm ×51m m×1200mm 棱 角 R= 0. 8mm 标准铝棒作为线芯, 设计单边绝缘厚 度 6kV 为 1. 6m m, 10kV 为 2. 5mm ( 含防晕层) 。线
圈 VPI 处理工艺过程如下:
线棒经 VPI 工艺处理后测定其常规电气性能结 果见表 4。
电压等级 6kV 10kV
0. 93 2. 07
0. 89 2. 08
0. 95 2. 06
25% 9′38″
同左
22. 3 0. 88 2. 1
30% 9′42″
同左
21. 9 0. 91 2. 09
绝缘材料 2003 N o. 1 周 勋等: 不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带绝缘及 V PI 工艺在高压电机中的应用 23
试验电 机: T K280-10/ 990 280kW 6kV 和 JY3-
450-4 355kW 10kV 电机各两台。 线圈直线部分以 0. 13×25 单面补强少胶粉云母
带用普通包带机包扎, 带子的拉伸强度与柔软性能够 满足机包要求, 仅有少许掉粉现象。端部用 0. 14×25 双面补强少胶粉云母带进行绝缘 包扎, 线圈耐压试 验, 一次通过。线圈嵌线、VPI 处理、成品试验均按工 艺程序进行并顺利通过试验。
试验结果表明, 对于同一绝缘树脂体系的少胶 粉云母带胶粘剂与浸渍漆, 当少胶粉云母带胶粘剂含 量控制在占浸渍后绝缘层内所含浸渍漆量的 7% ～ 11. 3% 时, 对绝缘结构的电气性能变化不大, 影响也 较小, 由此推算, 少胶粉云母带胶粘剂的含量控制在 11% 以下, 可以满足电机的绝缘性能的要求。 3. 2 常规性能试验
24 周 勋等: 不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带绝缘及 V PI 工艺在高压电机中的应用 绝缘材料 2003 N o. 1
在制造电机的同时随机抽取模拟试验线圈用以 测试绝缘的电气性能。模拟线圈的制作与电机线圈的
制作一致, VPI 处理过程与电机生产整机工艺相同, 模拟线圈性能测试结果见表 6。
22 周 勋等: 不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带绝缘及 V PI 工艺在高压电机中的应用 绝缘材料 2003 N o. 1
表 1 H9110 漆的 主要技术性能指标及检测结果
试验项目
单位
指标值
粘度( 23℃±1℃ 4# 杯粘度计) 凝胶时间( 135℃±1℃) 密闭容器中的贮存稳定性( 60℃±2℃, 96h) 厚层固化性( 150℃±2℃, , 2h) 体积电阻率( 23℃±2℃)
不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带绝缘及 VPI 工艺在高压电机中的应用
周 勋, 刘坚, 田建忠, 王建和
( 南京汽轮电机集团有限责任公司, 江苏 南京 210037)
0. 8, 0. 6, 0. 7
1. 0, 1. 1
≤15 ( 一等)
8. 3, 7. 1, 6. 9
—
≤8 ( 优等)
≥1. 5Un
—
32
模拟线圈试验结果与线棒的性能数据的差异主 要原因是因为在制作线圈的工艺过程中, 试验线棒为 手工仔细包绕, 绝缘紧密。而模拟线圈是由绕包机包 绕, 且是首次包扎没有经验, 绝缘包得比较松, 因而其 性能存在差异。在随后的产品电机生产中, 工人的熟 练程度提高了绝缘包绕质量, 产品的绝缘性能随之提 高, 基本达到试验线圈的水平, 到目前为止共生产高 压电机 22 台出厂检验全部合格。
15%
20%
135℃±1℃
8±3
9′41″
9′40″ 9′37″ 9′41″
10g 样 150℃ ±2℃ 2h
不次于
不次于
S1、U 1、I3. 2 S1、U 1、I3. 2
同左
同左
同左
23℃±2℃
≥20
21. 5
21. 50
22. 0
21. 8
23℃±2℃ 155℃±2℃
≤1. 0 ≤3. 0
0. 935 2. 08
120±10 11～17 38±2 < 1. 0 184±13 ≥100
≥10
该少胶粉云母带用胶粘剂与 VPI 工艺处理用浸 渍漆为同一体系, 从而与浸渍漆形成一致的绝缘结构 体系。
3 试验结果
3. 1 相溶性试验
为了控制少胶粉云母带的胶粘剂含量, 我们进行 了多种比例的少胶粉云母带胶粘剂与浸渍漆的相溶性
954 1098 > 1098 > 1098 > 1098
从绝缘结构常规和电热老化试验结果可见, 不饱 和聚酯亚胺绝缘体系用于 10kV 以及 10kV 以下电 机的 VP I 绝缘结构时, 其性能指标达到行业质量分 等标准一等品的水平, 因而是可行的。因为其性能指 标达到行业质量分等标准一等品 的水平。 3. 4 电机应用试验
行 常态 和热态 两种老 化试验。试验 场强为 10kV /
mm , 常态在室温下进行, 热态在 120℃下进行, 试验 结果见表 5。
试验状态 试样编号 1 寿命时间 234
表 5 常态及电热老化性能
室温
120℃
2
3
4
5
1#
2#
3#
4#
5#
6#
7#
843
918 > 918 > 918 535
855
1 概述
目前国内采用 VPI 电机工艺的无溶剂浸渍漆/ 少胶粉云母带 VPI 绝缘体系的树脂体系主要有不饱 和聚酯亚胺体系树脂、环氧树脂体系和改性环氧树脂 体系等。这些体系的绝缘性能、VP I 处理工艺各具特 色, 具有各自的适用于不同的产品范围。人们对各体 系的认知以及所用电机产品的特性和发展决定了对 绝缘体系的选取。本文介绍了我公司结合企业的状况 和发展, 选择不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带绝缘体 系以及 VPI 工艺技术在 10kV 高压电动机上的应用。 通过试验和实际应用, 对于 VP I 技术的不饱和聚酯 亚胺/ 少胶粉云母带绝缘体系的性能和 VPI 工艺有
1. 05±0. 003
粘结力( 结束法, 23℃±2℃)
N
-
检测结果 37 9. 0
0. 01 S1、U 1、I2. 1 均匀
1. 8×1014 23. 6
6. 2×10- 3 2. 6×10- 2
1. 053 1152
项目
尺寸
厚 度 宽度
云母定量
胶粘剂含量
玻璃布定量
挥发物含量
干燥材料单位面积总质量
少胶 VP I 电机技术用 H9110 不饱和聚酯亚胺无 溶剂浸渍漆以苯乙烯作为活性单体, 具有低粘度、单 组分、固化温度低、时间短的特点。H9110 漆的主要 技术性能指标及检测结果如表 1 所示。 2. 2 少胶粉云母带
9547-1 少胶粉云母带是以非煅烧白云母纸为基 材, 不饱和聚酯亚胺为胶粘剂, 单面或双面玻璃布补 强。其组成和性能如表 2 所示。
摘要: 论文介绍了 不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带 绝缘体系及真 空压力浸渍 ( V PI ) 电 机工艺技术, 对模 拟线棒进行 了 常规电气 性能、电热 老化试验, 检测结 果和模拟 线圈的检测 在电机上 应用的结果 表明绝缘完 全可以满 足电机的绝 缘 性能要求。 关键词: 不饱和聚酯亚胺; V PI ; 浸渍漆; 绝缘体系; 粉云母带; 电机绝缘 中图分类号: T M 305. 2; T M 215. 41; T M 215. 5 文献标识码: A 文章编号 : 1009- 9239( 2003) 01- 0021- 04
检查项目 对地工频耐电压(k V) 匝间耐冲击电压水平( k V ) 瞬时工频击穿电压( k V ) 瞬时工频击穿场强( k V / mm) 常态介损 tan ( % ) 热态介损 tan ( % ) 起晕电压( kV)
表 6 6kV 、10kV 模拟线圈性能
技术要求
质量指标
T K 280-10/ 990 280kW 6k V
s min — — ·m
35～40 8±3
粘度增长不大于 0. 8 倍 不次于 S 1、U 1、I3. 2 均匀
≥1. 0×1012
电气强度( 23℃±2℃)
M V/ m
≥20
介质损耗因数 23℃±2℃ 155℃±2℃
≤0. 01 —
≤0. 03
密度( 23℃±1℃)
g/ cm 3
拉伸强度
电气强度
表 2 少胶粉云母带组成和性能
单位
mm
g/ m2 %
g/ m2 %
g/ m2 N/ 10mm
MV/ m
9547-1 单面玻璃布补强
0. 13±0. 02 25±1
130±10 5～11 23±2 < 1. 0
176±13 ≥60 ≥10
9547-1D 双面玻璃布补强
0. 14±0. 02 25±1
收稿日期: 2002- 09- 24 作者简介: 周勋( 1958- ) , 男, 工程师, 南京电机工程学会会员, 本公司 工艺主管( Tel: 025- 5503264- 6147 或 6348) 。
了进一步的认识。
2 材料与性能
我公司所用少胶不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带 绝缘体系是由 H9110 不饱和聚酯亚胺无溶剂浸渍漆 和 9547-1 少胶粉云母带组成。 2. 1 H9110 VPI 无溶剂浸渍漆
JY 3-450-4 355kW 10kV
2. 75U n+ 4. 5 1min
通过
通过
2U n+ 2. 5, 5 次
通过
通过
≥42( 6k V) ≥70( 10k V )
40, 41, 46
55, 57
≥20 ( 合格)
19. 2, 21. 1, 22. 3
19, 19. 7
≤1. 5 ( Байду номын сангаас等)
( N anj ing T ur bine & E lect ric Machinery ( Group ) Co. L td. , N anj ing 210037, China)
Abstract: T his paper intruduces t he applicat ion of the unsat urat ed po lyest er-imide resin/ dr y mica t ape insulation syst em and v acuum pressure impregnation ( VPI ) process t o high-vo lt ag e mo to rs. T he t est results of analog coil ro bs and analog coil w inding s as w ell as act ual running in mot or s indicat es t hat t he insulat ion syst em can meet s the requirement s of t he mot or 's insulation. Keywords: unsaturat ed poly est er -im ide; VPI; impregnating resin; dry mica t ape; insulatio n
0. 65
0. 83
6. 88
0. 65
0. 78
4. 93
0. 76
0. 96
5. 47
1. 20
1. 30
6. 78
击穿场强 ( kV/ mm)
27. 9 25. 9 26. 2 24. 8 27. 0
——
备注
10kV 线棒用 于电热 老化 试 验 故没 进 行 击穿试验
3. 3 电热老化试验 由哈绝委托桂林电器科学研究所对绝缘结构进
Application of the unsaturated polyester-imide resin / dry mica tape insulation system and VPI process to high-voltage motors
ZHOU Xun, L IU Jian, T IA N Jian-zhong, WA NG Jian-he
试验。试样是以 Beck 公司的相溶性试验方法进行处理 的, 即胶粘剂与浸渍漆混配后, 在室温下放置 14d 后再 进行试验, 试验结果见表 3。
项目
单位
胶、漆配比
胶凝时间
min
厚层 固化性
电气强度
M V/ m
介质损耗因数 %
ta n
表 3 少胶粉云母带胶与浸渍漆配比性能
试验方法
标准
结 果
原漆
10%
表 4 线棒常规电气性能
常态介损 ( % )
热态介损 ( % )
t an 0. 2Un
t an 0. 6Un
tan 0. 6U n
0. 44
1. 06
5. 45
0. 53
1. 03
5. 93
0. 78
1. 43
5. 14
1. 69
1. 10
4. 65
0. 83
1. 37
5. 2
0. 90
1. 04
6. 35
线棒绝缘结构采用 13mm ×51m m×1200mm 棱 角 R= 0. 8mm 标准铝棒作为线芯, 设计单边绝缘厚 度 6kV 为 1. 6m m, 10kV 为 2. 5mm ( 含防晕层) 。线
圈 VPI 处理工艺过程如下:
线棒经 VPI 工艺处理后测定其常规电气性能结 果见表 4。
电压等级 6kV 10kV
0. 93 2. 07
0. 89 2. 08
0. 95 2. 06
25% 9′38″
同左
22. 3 0. 88 2. 1
30% 9′42″
同左
21. 9 0. 91 2. 09
绝缘材料 2003 N o. 1 周 勋等: 不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带绝缘及 V PI 工艺在高压电机中的应用 23
试验电 机: T K280-10/ 990 280kW 6kV 和 JY3-
450-4 355kW 10kV 电机各两台。 线圈直线部分以 0. 13×25 单面补强少胶粉云母
带用普通包带机包扎, 带子的拉伸强度与柔软性能够 满足机包要求, 仅有少许掉粉现象。端部用 0. 14×25 双面补强少胶粉云母带进行绝缘 包扎, 线圈耐压试 验, 一次通过。线圈嵌线、VPI 处理、成品试验均按工 艺程序进行并顺利通过试验。
试验结果表明, 对于同一绝缘树脂体系的少胶 粉云母带胶粘剂与浸渍漆, 当少胶粉云母带胶粘剂含 量控制在占浸渍后绝缘层内所含浸渍漆量的 7% ～ 11. 3% 时, 对绝缘结构的电气性能变化不大, 影响也 较小, 由此推算, 少胶粉云母带胶粘剂的含量控制在 11% 以下, 可以满足电机的绝缘性能的要求。 3. 2 常规性能试验
24 周 勋等: 不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带绝缘及 V PI 工艺在高压电机中的应用 绝缘材料 2003 N o. 1
在制造电机的同时随机抽取模拟试验线圈用以 测试绝缘的电气性能。模拟线圈的制作与电机线圈的
制作一致, VPI 处理过程与电机生产整机工艺相同, 模拟线圈性能测试结果见表 6。
22 周 勋等: 不饱和聚酯亚胺/ 少胶粉云母带绝缘及 V PI 工艺在高压电机中的应用 绝缘材料 2003 N o. 1
表 1 H9110 漆的 主要技术性能指标及检测结果
试验项目
单位
指标值
粘度( 23℃±1℃ 4# 杯粘度计) 凝胶时间( 135℃±1℃) 密闭容器中的贮存稳定性( 60℃±2℃, 96h) 厚层固化性( 150℃±2℃, , 2h) 体积电阻率( 23℃±2℃)