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国内外真空压力浸渍(VPI)发电机的研制

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作者: 来源: 发布时间:2008年04月11日 点击数:
 
真空压力浸渍(VPI)技术应用于发电机定子线圈制造,可以最低极限地降低定子线圈主绝缘内部的气隙率,从而降低线圈的介质损耗,增加主绝缘的电气强度,提高主绝缘的导热性,减少环境,化学等外因对主绝缘的损伤。目前在国外的大中型发电机制造业中,VPI技术的应用已经相当成熟。国内真空压力浸渍技术最早是在小型电机制造业上应用,随后推广到了中型电机,而将VPI技术应用到大型发电机的制造中的企业几乎是寥寥无几。
 
国内:目前上海汽轮发电机有限公司研制的VPI电机功率等级已经可以达到600MW
 
1998年哈尔滨电有机有限责任公司祁世发撰文介绍了整浸高压电机定子线圈防晕的特点及对相应的防晕材料的诸项要求。通过各项性能考核并将国内外材料进行比较,最终将10KV级VPI电机用防晕材料立足于国内[1]
 
2003年山东齐鲁电机制造有限公司魏景生等人对大中型高压电动机少胶VPI绝缘体系进行了探讨和研究,通过开展绝缘结构老化试验及不同绝缘厚度的模拟线圈测试等工作,证明了不饱和聚酯亚胺绝缘体系可满足10kV级及以下电机性能要求,投入批量生产,结果表明全部达到JB/T2593-91标准的要求[2]
 
2003年上海汽轮发电机有限公司吴晓蕾通过对SD1149浸渍树脂和PDS43855AW少胶带制得的主绝缘电气性能,机械性能和老化性能的评定,客观地描述出SD1149的应用特性。SD1149浸渍树脂和PDS43855AW少胶带制得的主绝缘的常规电气性能(介质损耗和电气强度)均高于多胶模压绝缘,SD1149浸渍树脂和PDS43855AW少胶带制得的主绝缘在100℃的弯曲强度的保持率要高于多胶模压主绝缘线棒的特性,且主绝缘的耐电老化性能达到了JB/DQ3461—88的要求。通过对SD1149体系主绝缘的性能研究,对国产浸渍树脂SD1149提出了提高树脂高温抗弯强度以及提高主绝缘电老化性能的要求[3]
 
2005年上海汽轮发电机有限公司吴晓蕾介绍了27kV定子线圈的研制过程,探讨了27kV定子线圈的绝缘结构,从介质损耗、主绝缘击穿强度、机械强度、玻璃化温度、快速电老化和防晕等方面,对27kV定子线圈主绝缘的性能进行了研究,并与国外同类线圈主绝缘进行了对比,得出自行研制的27kV级定子线圈的主绝缘基本达到国外同类产品的要求的结论[4]。上海汽轮发电机有限公司VPI线圈660MW汽轮发电机的试制成功,标志着汽轮发电机公司用VPI工艺制造大型汽轮发电机进入实质性阶段[5]
 
2005年哈尔滨电机厂有限责任公司郭庆华撰文介绍,马钢冷轧电机定子主绝缘采用少胶VPI体系,定子匝间绝缘、股间绝缘特殊,并首次采用防浸渍漆流失的国产单面透气保护带[6]
 
国外:美国西门子西屋电力公司、GE公司、瑞士ABB公司、日本Fuji电力系统公司、三菱公司等进行VPI发电机的研制。目前西门子西屋公司的VPI技术已应用到125MW~900MW的大型汽轮发电机绝缘结构中。
 
1994年日本久保满井撰文称已研究出一种用于汽轮发电机绕组的高压F级环氧树脂真空压力浸渍绝缘体系“TOSTIGHT-1”。该体系的特点是热稳定性好,介电强度高,可用于额定电压达30kV的电机中,而且在负载变化所产生的热和机械应力下具有较高的可靠性[7]
 
1998年西屋电力公司Emery, F.T.等人撰文给出了VPI工艺高压发电机用主绝缘云母纸的工艺标准。线圈额定电压13.8~26.0kV、击穿电压(1分钟)≥500vpm、功率因素常态介损≤1%(155℃热循环之前和之后)、热态介损≤10%@0.2V@155℃、操作温度等级155℃、固化绝缘拉伸强度≥6000psi@100℃等[8]
 
1999年美国SIEMENS WESTINGHOUSE POWER申请的美国专利US6238790揭示了超绝缘的高压绝缘电机,树脂绝缘涂层包含一种低聚体,低聚体含有选自Cr、Sn和Zn中的至少一种金属,低聚体位于硅酸盐型云母或粘土结构内。各种插层粘土的瞬时击穿电压在327~447VPM之间[9]
 
2000年Timperley, James E.等人报道,美国国家电气线圈公司生产的名谓Neccobond“E”的使用环氧/酸酐浸渍树脂的系统满足了用户对环氧粘结绝缘系统的要求。自1960年代以来,在欧洲已成功地应用了这种材料。美国电力公司在接受这种产品用于大型高压旋转电机之前,进行了一系列的电气、机械和耐热试验来确定该专用绝缘系统的具体特性。评估了几种生产的定子线圈和罗贝尔线棒。本文陈述了这种环氧粘结的高压绝缘系统的介质损耗角、热等温失重、浸水、耐压、绝缘击穿和粘合强度评估的结果。8个流水线生产的13.8kV等级汽轮发电机罗贝尔定子线棒的有记录绝缘击穿范围为低至18kV/mm (5E)至高达27kV/mm (7.6E),其中E为电机额定电压。平均在23kV/mm(6.6E)时发生损坏。这些值对现代绝缘系统来说可以接受[10]
 
2001年Emery, F.T.等人撰文,现代空冷发电机定子线圈在苛刻的电学、机械和热环境下运行。这种定子线圈的设计因素包括主绝缘性、内部防晕、外部防晕等。本文采用了VPI工艺的高压定子线圈主绝缘系统,使用玻璃布补强环氧树脂粘合云母纸。18kV级定子线圈的常态介损为0.72%[11]
 
2003年日立研究实验室Morooka, H.等人开发了一种用于发电机定子线圈的新的云母-环氧绝缘系统,并将其运用到390MVA级发电机上。弯曲强度0.95p.u.@50℃,常态介损1.1[12]
 
 
参考文献:

[1]祁世发. VPI电机用防晕材料的研究及应用. 大电机技术.1998(4).-38-41
[2]魏景生 赵莹 等. 大中型高压电动机少胶VPI绝缘工艺研究. 绝缘材料.2003(5).-32-34
[3]吴晓蕾. 真空压力浸渍树脂SD1149体系主绝缘的性能考评. 上海大中型电机.2003(4).-17-23
[4]吴晓蕾. 27kV级发电机定子线圈绝缘研制. 上海电力.2005,18(4).-363-368
[5]鸣报. 中国首台VPI660MW发电机问世. 上海机电进出口贸易.2005(2).-34-34
[6]郭庆华 梁锐 张秋寒. 马钢冷轧变频调速异步电动机定子线圈制造工艺技术研究. 防爆电机.2005(2).-33-34,48
[7]久保满井 赫欣. “TOSTIGHT—1”汽轮发电机F级定子线圈绝缘体系. 国外大电机.1994(2).-34-38
[8] Emery, F.T.; Barrutia, E.; Smith, J.D.B. Latest advances in mica paper tapes for application to VPI'ed high voltage generators. Electrical Insulation, 1998. Conference Record of the 1998 IEEE International Symposium, Volume 1, 7-10 June 1998 Page(s):266 - 269 vol.1
[9] Superdielectric high voltage insulation for dynamoelectric machinery. US6238790(申请日1999.05.26授权公告日2001.05.29)
[10] Timperley, James E.; Nindra, Beant S. Evaluation of epoxy V.P.I. insulation for high voltage stator windings. Conference Record of IEEE International Symposium on Electrical Insulation 2000. IEEE, Piscataway, NJ, USA. p 528-531
[11] Emery, F.T. Stator coil insulation for modern air-cooled generators. Electrical Insulation Conference and Electrical Manufacturing & Coil Winding Conference, 2001. Proceedings P 185-188
[12] Morooka, H.; Takezawa, Y.; Onoda, M.; Kamiya, H. Insulating system properties for generator stator coils. Properties and Applications of Dielectric Materials, 2003. Proceedings of the 7th International Conference on Vol: 3  1-5 June 2003 Page(s): 1076- 1079 vol.3
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