國外進口材料在水輪發(fā)電機定子線棒上的應用

（1.哈爾濱大電機研究所，黑龍江 哈爾濱 150040；2.國家水力發(fā)電設(shè)備重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150040；3.國家水力發(fā)電設(shè)備工程技術(shù)研究中心，黑龍江 哈爾濱 150040）

大型水輪發(fā)電機容量越來越大，額定電壓不斷升高[1]，大型高壓電機定子繞組一般由條式定子線圈組成，條式定子線圈簡稱為定子線棒。定子線棒主絕緣和防暈性能是大型高壓電機的關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)系到電機是否能夠長期安全穩(wěn)定運行[2，3，4]。本文對國外進口的定子線棒主絕緣云母帶、高阻防暈帶、低阻防暈帶、排間絕緣進行了測試。并利用不同材料制造了不同絕緣結(jié)構(gòu)的真機定子線棒，對不同絕緣結(jié)構(gòu)定子線棒進行了尺寸和性能測試。

1 材料性能檢測

1.1 主絕緣S 和V 云母帶性能

對主絕緣進行厚度、云母標重、玻璃布標重、樹脂標重、拉伸強度、擊穿電壓、透氣性、標重測試。兩種云母帶外觀相似，兩者厚度相同，V 與S 比較，云母標重、樹脂標重和標重皆大。

1.2 高阻帶4b

對高阻帶進行了厚度、表面電阻率、拉伸強度測試。高阻防暈帶較柔軟，包繞時敷貼較好。表面電阻率與所要求范圍相同。拉伸強度換算成145.25N/cm。大于標準要求，合格。

1.3 低阻帶測試

對低阻帶進行了厚度、表面電阻率、標重、拉伸強度測試。AA 為導線內(nèi)屏蔽層用低阻防暈帶。CC 為線棒外防暈低阻層用防暈帶。表面電阻率合格。

1.4 排間絕緣 N50 SB 測試

排間絕緣電氣強度合格。

1.5 換位處nomex 紙

外觀合格，表面不發(fā)粘，進行了彎曲試驗，柔韌性滿足線棒制造工藝要求。

1.6 導線窄面用導電膠條

導線窄面墊條室溫情況下，柔軟度良好，滿足線棒制造工藝要求。

2 不同絕緣結(jié)構(gòu)真機線棒制造

2.1 無內(nèi)屏蔽線棒六根，編號為1#、2#、3#、7#、8#、9#。

2.1.1 導線所用材料為導電膠條、Nomex紙、N50 SB 排間絕緣。

2.1.2 絕緣結(jié)構(gòu)

2.1.2.1 導線倒角處理后直接包繞V 云母帶，長度1800mm，包繞層數(shù)16，端部14層。包繞時拉伸張力40N。

2.1.2.2 主絕緣外包低阻帶CC 長1890mm。

2.2 端部墊銅皮導線二根，編號6#、5#。

2.2.1 導線先半疊繞一層云母帶Delpor V。

2.2.2 焊銅條。

2.2.3 半疊繞AA 低阻帶，內(nèi)防暈層長為過線棒直線長100mm。

2.2.4 半疊繞云母帶14.5 層（1800mm），其余包繞13 層。

2.2.5 外包低阻帶CC，直線長1890mm。

2.2.6 端部高阻帶長165mm。

2.3 導線外包內(nèi)屏蔽低阻層AA，12#、4#。

2.3.1 12#主絕緣所用云母帶為S；4#主絕緣所用云母帶為V。

2.3.2 導線外半疊繞AA 低阻帶一層。

2.3.3 主絕緣直線1800mm 長包繞15.5層，其余包繞13.5 層。

2.3.4 外包低阻帶CC 長1890mm。

2.4 主絕緣用S，端部防暈層用國內(nèi)材料線棒三根，E3580，3011#，E3571。

2.4.1 導線直線部分墊銅條，與直線末端換位花打漏銅點后相連接。銅條過鐵心15mm。

2.4.2 包內(nèi)屏蔽層AA，長度過高阻末端200mm。

2.4.3 直線部分包繞云母帶Delpor S 15.5 層，長度1800mm；端部外包13.5 層。

2.5 成品線棒尺寸測量

制造完成的成品線棒，表面打磨刷漆處理后。光滑無尖角，線棒直線段截面尺寸測量6 點，直線段尺寸滿足尺寸。線棒端部防暈帶與槽口交接處因為導線結(jié)束換位截面尺寸偏小。應該在尺寸增加窄面墊條，使過度更加平緩。線棒端部無防暈段截面尺寸較易控制，滿足圖紙要求。

3 線棒性能檢測

3.1 介損試驗

3.1.1 常態(tài)介損試驗

測試電壓為0.2UN 時介質(zhì)損耗皆小于1%。滿足優(yōu)等品要求。

線棒編號為5#和6#的兩根線棒介損值最小，增量也小。主絕緣為 V。采用的絕緣結(jié)構(gòu)為直線包內(nèi)屏蔽層，端部墊銅皮到引線的結(jié)構(gòu)。

線棒編號為12#和4#兩根線棒內(nèi)屏蔽結(jié)構(gòu)相同，外防暈層相同，介損差別較大，主絕緣采用S 的云母帶12#介損較大，增量超過0.5%。采用V 的云母帶介損相對小。

同樣采用S 云母帶編號為E3571、E3580、11#的線棒介損隨電壓升高而升高。絕緣結(jié)構(gòu)為導線直線墊銅皮包內(nèi)屏蔽層。

采用 V 云母帶編號為 1#、2#、8#、9#、7#、3#的線棒介損值從0.6UN 開始變化很小，有微小降低。

3.1.2 熱態(tài)介損試驗

主絕緣材料為 V，無內(nèi)屏蔽結(jié)構(gòu)。介損值為5.328%導線直線墊銅皮內(nèi)屏蔽結(jié)構(gòu)，外防暈層端部為國內(nèi)材料，主絕緣為S，熱態(tài)介損為3.425%。

3.2 電暈試驗

起暈電壓全部達到要求。

3.3 局部放電測量

局部放電測試表明線棒總體局部放電較小，線棒3006#在0.8UN 及更高的測試電壓下，局部放電量迅速增大較多，考慮到線棒3005#與其材料和結(jié)構(gòu)皆相同，此種增大與線棒工藝，外觀等因素有關(guān)，或因為材料分散性原因。3002#線棒在0.8UN 及更高的測試電壓下，局部放電量有明顯增大，與其相同材料和結(jié)構(gòu)線棒局部放電量皆比較小且穩(wěn)定。

3.4 耐壓試驗

耐壓試驗全部通過

3.5 低阻防暈層表面電阻率

CC 低阻防暈帶表面電阻率較為穩(wěn)定，范圍在1.2～4.6 之間。

3.6 階梯耐壓試驗

按照25kV/mm 標準換算，絕緣厚度為4.25 的托口線棒階梯耐壓應達到106.25kV。試驗四根線棒皆達到要求，兩種云母帶性能階梯耐壓值相近。

3.7 瞬時擊穿電壓

3001#、3005#所用主絕緣云母帶牌號為V。擊穿場強分別為29.4kV/mm 和31.7kV/mm。E3571 所用主絕緣云母帶牌號為S。擊穿場強為31.5kV/mm。

結(jié)語

5.1 主絕緣為V。采用的絕緣結(jié)構(gòu)為直線包內(nèi)屏蔽層，端部墊銅皮到引線的結(jié)構(gòu)的介質(zhì)損耗小，增量小，明顯優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)。

5.2 主絕緣材料為V 和S 的線棒擊穿電壓都達到優(yōu)等品要求，主絕緣材料合格。

5.3 采用新型排間絕緣、換位處絕緣、導電膠條線棒介損測試，局部放電測試數(shù)值合格，材料滿足要求。

[1]黃學剛.1000MW 超超臨界汽輪發(fā)電機制造工藝創(chuàng)新[J].東方電氣評論，2009(01).

[2]楊紹甫，蔡子亮.高壓電機定子繞組的防暈結(jié)構(gòu)[J].裝備制造技術(shù)，2007(01).

[3]關(guān)達生，曹文.1000MW 汽輪發(fā)電機定子結(jié)構(gòu)特點[J].發(fā)電設(shè)備，2010(02).

[4]姚國萍，張仁龍.國外百萬千瓦級汽輪發(fā)電機定子絕緣結(jié)構(gòu)與材料研討 [J].絕緣材料，2005(05).