高压电机新型云母带绕包线研究

高压电机新型云母带绕包线研究

陆芸

(上海电机厂有限公司,上海200240

摘要:介绍了新型云母导线的结构和优点,通过大量的试验论证了该导线的性能和与绝缘系统的相容性。

关键词:匝间绝缘;云母导线

1前言

2004年,我公司引进了日本T ME I C公司的技术。电机绕组的质量是高压电机质量的关键,其中,匝间绝缘质量是绕组质量的关键。匝间绝缘在实际运行中常常要承受峰值极高的瞬态过电压冲击,其值远远高于匝间正常工作电压,对匝间绝缘威胁极大。匝间绝缘相对较薄,制造中容易受机械损伤。匝间过电压在绕组中分布极其复杂,要从给定的电机结构来计算它目前还没找到规律。由于匝间质量的重要性,I EC关于匝间耐冲击电压标准最新版提出了更高的要求。要提高电机的可靠性,就要有高水平的匝间绝缘以利于提高电机的可靠性。但是可靠性和先进性是一对矛盾。一方面,要求增加匝间绝缘厚度,使之具有足够抵抗越来越高的浪涌过电压的袭击,确保可靠性;另一方面,受到电机的槽形尺寸限制,不允许匝间绝缘厚度随电压增高按比例增加。因此,在开发新型绝缘导线时必须兼顾两者的平衡。

2试验

2.1匝间绝缘结构设计

一般地说匝间绝缘受到的冲击电压,有来自外界的雷电波,也有来自电机的开关过程。这类的过电压的数值可以达到相电压的4~5倍,而且波头时间很短,波头很陡。如果这过电压是均匀分布的,则匝间电压并不高。但由于冲击波不是均匀分布于各个线圈的各个线匝,而是集中于首末线圈的首末线匝上,即有80%的波幅落在相头或相尾第一线圈的首匝或末匝。

通过对国内导线用云母带的研究,决定采用上海新艺绝缘材料厂的薄膜云母带作为导线的绝缘材料。该薄膜云母带技术指标见表1。

表1薄膜云母带的技术指标

项目5441-1P

标称厚度/mm0.07厚度偏差

平均值/mm±0.01

个别值/mm±0.015

总质量/g m-2105±10

云母含量/%≥50

聚酯薄膜定量/g m-235±3

胶粘剂含量/%≤15

挥发物含量/%≤1.0

介电强度/MVm-1≥50

拉伸强度/Nc m-1≥30

2.2云母导线的绝缘结构

根据使用经验,对于6kV电机和10kV电机的绝缘导线采用如下结构:

6k V电机用薄膜云母导线由薄膜云母带绕包3层而成,云母带的云母面紧贴导线,薄膜朝外。

10kV电机用薄膜云母导线由薄膜云母带绕包4层而成,云母带的云母面紧贴导线,薄膜朝外。2.3国产导线的技术要求及实测性能

通过对国内较有实力的电磁线厂协商,在A厂和B厂试制了以上两种结构的电磁线,其技术要求和实测性能见表2、表3。

2008.No.2高压电机新型云母带绕包线研究

表26kV电机导线的技术要求、实测性能

序号项目技术要求A厂实测性能B厂实测性能

1外观表面光洁、色泽正常云母带绕包平整,搭接均匀,

表面无缺陷

云母带绕包平整,搭接均匀,

表面无缺陷

2绝缘厚度/mm0.38~0.420.41~0.420.41~0.42 4弯曲10a绝缘层不开裂绝缘层不开裂绝缘层不开裂5弯曲10b绝缘层不开裂绝缘层不开裂绝缘层不开裂6弯曲6a 绝缘层不开裂绝缘层不开裂绝缘层不开裂7弯曲6b绝缘层不开裂绝缘层不开裂绝缘层不开裂

8热冲性能6a,6b弯曲后180℃0.5h后

冷至室温,绝缘层不开裂

绝缘层不开裂绝缘层不开裂

9击穿电压/k V6a≥4.57.17.27.2 6.7

10击穿电压/k V6b≥4.55.8 5.96.0 4.8

表310kV电机导线的技术要求、实测性能

序号项目技术要求A厂实测性能B厂实测性能

1外观表面光洁、色泽正常云母带绕包平整,搭接均匀,

表面无缺陷

云母带绕包平整,搭接均匀,

表面无缺陷

2绝缘厚度/mm0.52~0.560.53~0.550.53~0.55 4弯曲10a绝缘层不开裂绝缘层不开裂绝缘层不开裂5弯曲10b绝缘层不开裂绝缘层不开裂绝缘层不开裂6弯曲6a 绝缘层不开裂绝缘层不开裂绝缘层不开裂7弯曲6b绝缘层不开裂绝缘层不开裂绝缘层不开裂

8热冲性能6a,6b弯曲的试样,180℃0.5

h后冷至室温,绝缘层不开裂

绝缘层不开裂绝缘层不开裂

9击穿电压/k V6a≥68.87.98.57.4 10击穿电压/k V6b≥66.9 6.36.0 5.8

2.4模拟线棒试验

2.4.1线棒的制作

将1.9mm×7.1mm云母导线落料,其长度为1000mm。取落料好的云母线20根,采用双排10匝结构,在两排之间居中位置放置长度为800mm的环氧玻璃坯布,然后用粘带固定,再热压成型。

2.4.2线棒匝间耐压试验

表46kV电机用导线的击穿电压和击穿部位kV 序号击穿值击穿部位序号击穿值击穿部位125直线部928直线部

220分离处1024直线部

328直线部1128直线部

421靠近分离处1228直线部

520分离处1328直线部

627直线部1428直线部

728直线部1528直线部

828直线部1628直线部

将制成的线棒端部分开,在分开处垫上聚芳纤维纸,以防在线匝分开时绝缘受到损伤导致无效击穿。在相邻线匝施加脉冲(1.2/50μs峰值0.65 (4U

N

+5的冲击电压,全部通过。对以上线匝实施脉冲击穿。6k V电机用导线的击穿电压及击穿部位见表4,10k V电机用导线的脉冲击穿电压均大于30k V(设备的最高电压。

2.5线圈试验

电机运行中,过电压是直接加在绕组上的,电压分布受侵入波形状、绕组尺寸、匝数及排列方式等多种因素影响,进线端第一只线圈将受到最高的电应力冲击。实际的匝间击穿多发生在首尾线匝之间沿线匝周边闪络击穿。在实际电机绕组中,整只线圈内部线匝之间的击穿水平除和基础匝间绝缘水平相关外,还受到线匝周边绝缘状态的影响。因此,要掌握匝间绝缘的水平,除掌握相邻线匝之间的耐电压

上海大中型电机2008.No.2

水平外,还必须掌握整只线圈的水平。结合电机实际生产情况,采用两个生产厂家生产的电磁线制作了模拟线圈。2.5.1线圈的制作