10 kV級核電電機少膠絕緣結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究

楊 洋，胡 義，才若慶

(上海電氣集團上海電機廠有限公司，上海 200240)

0 引言

目前我國電力總裝機容量中，核能機組占1.8%，發(fā)電量僅占2.3%。我國是核能利用的發(fā)展中國家，也是未來核電發(fā)展的大國。國務(wù)院核電自主化工作領(lǐng)導(dǎo)小組提出，積極推進核電建設(shè)是國家重要的能源戰(zhàn)略，在未來的15年內(nèi)建造大約40座以上的1 000 MW級的大型核電站。制造核電設(shè)備必須提高國產(chǎn)化率，1E級電機在核電設(shè)備中至關(guān)重要，所以，1E級電機的國產(chǎn)化勢在必行。

因核電的特殊要求，作為主絕緣的少膠玻璃布云母帶，其工藝性能表現(xiàn)不佳，結(jié)構(gòu)性能也常常達不到標(biāo)準(zhǔn)，所以計劃將玻璃布云母帶進行加厚再壓縮，在絕緣厚度不變的基礎(chǔ)上使其云母含量、致密性得到提高，從而滿足核電標(biāo)準(zhǔn)。

本研究所應(yīng)用的結(jié)構(gòu)，適用于核電站10.5 kV電壓等級的應(yīng)急柴油發(fā)電機組用交流同步發(fā)電機絕緣結(jié)構(gòu)。將云母帶X由9層壓至8層的厚度，在浸漆烘干后，研究其特性。

1 試樣制作

1.1 線棒制作

銅線選用常用的少膠云母銅線——M，規(guī)格2×7.2；將銅線等長截斷，長度為780 mm，制成2排8匝線棒，共計32根。隨后將線棒進行匝間膠化處理。膠化后線棒如圖1所示。

圖1 匝間膠化后的線棒

1.2 包扎主絕緣

為更大程度收集數(shù)據(jù)，試樣選用了A、B兩家云母帶廠商的產(chǎn)品——0.13×25粉云母帶X(核電專用，軍工專用)——作為主絕緣結(jié)構(gòu)，經(jīng)由線圈分廠進口包扎機，包扎9層。編號詳情見表1。

表1 線棒分批次編號

1.3 VPI浸漆、烘干

將包好的線棒放入夾板，墊條尺寸調(diào)整到8層主絕緣的厚度，在壓縮后進行VPI處理，圖2為烘干后的線棒，對應(yīng)尺寸見表2。

表2 線棒尺寸表

圖2 VPI后烘干的線棒

2 試驗部分

在線棒制作完成后，準(zhǔn)備對試樣進行6項試驗，分別是：浸透性試驗、常態(tài)介質(zhì)測試、熱態(tài)介質(zhì)測試、擊穿試驗、熱老化試驗和電老化試驗。

2.1 浸透性試驗

本項試驗為觀察性試驗，將線棒在浸漆前用自粘性硅橡膠帶6351封住兩頭，使絕緣漆無法通過線棒的兩端滲透進入內(nèi)層的云母帶。在VPI浸漆結(jié)束出罐后，烘干前，拿到實驗室剖開，觀察線棒內(nèi)部是否已被漆浸透。如圖3所示，線棒已完全被浸透。

圖3 觀察浸透性

2.2 常態(tài)介損

將線棒用電極貼好，使用實驗室“2877試驗儀器”進行測量常溫狀態(tài)下的介質(zhì)損耗角。數(shù)據(jù)見表3。

表3 常態(tài)介損

按照我公司《無溶劑整浸電機定子線圈質(zhì)量分等標(biāo)準(zhǔn)》要求優(yōu)等品線圈常態(tài)介質(zhì)損耗tanδ0.2UN≤1.5%，常態(tài)介質(zhì)損耗增量Δtanδ≤0.8，因此，該結(jié)構(gòu)線棒符合優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)，見表4。

表4 常態(tài)介質(zhì)損耗標(biāo)準(zhǔn)

2.3 熱態(tài)介損及常態(tài)擊穿試驗

將線棒放入熱態(tài)介損烘箱，加熱至155 ℃，持續(xù)2 h后，對其進行測量0.6倍額定電壓下的介質(zhì)損耗。隨后將試樣進行擊穿電壓試驗。試驗數(shù)據(jù)及計算“擊穿場強”數(shù)值，見表5。

表5 熱態(tài)介損擊穿試驗

2.4 熱老化試驗

將兩種線棒各選出5根，放入烘箱加熱至200 ℃，持續(xù)40天。將線棒取出后，進行擊穿試驗，擊穿電壓值均達到原擊穿電壓的70%以上，試驗數(shù)據(jù)見表6，老化后線棒如圖4。

2.5 電老化試驗

將線棒在常溫狀態(tài)下施加2.5UN電壓，即25 kV，進行電老化試驗。試驗數(shù)據(jù)結(jié)果見表7。

表6 熱老化后擊穿試驗 kV

續(xù)表6 熱老化后擊穿試驗

圖4 熱老化后的線棒

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3 結(jié)語

1) 使用0.13×25粉云母帶X，在包扎后線棒尺寸偏大，在由9層厚度向8層厚度進行壓縮并浸漆后尺寸滿足要求，在工藝上存在改進的可行性；現(xiàn)行的浸漆工藝可浸透新結(jié)構(gòu)線棒；

2) 參考機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 50133—1999《中型高壓電機少膠整浸線圈產(chǎn)品質(zhì)量分等》，此絕緣結(jié)構(gòu)的常態(tài)介損、熱態(tài)介損均滿足廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中優(yōu)等品水平，電氣儲備系數(shù)大于9，均滿足要求；

3) 在A廠家購買的云母帶老化中值時間超過了1 200 h，老化時間滿足了優(yōu)等品水平；在B廠家購買的云母帶中值時間僅為464 h，未到達最低標(biāo)準(zhǔn)500 h，不合格；

4) 此絕緣結(jié)構(gòu)的性能滿足要求，可以在產(chǎn)品上應(yīng)用。