VPI處理的少、中膠粉云母模擬線圈電氣性能對比探究

摘要：研究了經(jīng)過環(huán)氧改性不飽和聚酯無溶劑浸漬漆VPI處理下少、中膠絕緣結(jié)構(gòu)線圈電氣性能差異。結(jié)果表明：A、B兩種模型采用同樣的絕緣處理工藝后，兩者電氣性能大致相當;兩種絕緣結(jié)構(gòu)均有實際的產(chǎn)品應(yīng)用，但考慮到在直驅(qū)風電電機系列隨著電機功率的增大，線圈線徑增加的情況下，B模型絕緣體系在制造過程中有更好的工藝適用性，更能保證大線徑線圈制造質(zhì)量的穩(wěn)定，在同樣的絕緣工藝下采用B模型絕緣體系較好。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧改性不飽和聚酯;中膠;少膠;線圈結(jié)構(gòu)

引言

目前發(fā)電機制造行業(yè)存在著多膠和少膠兩種主絕緣體系。云母帶材料是構(gòu)成發(fā)電機主絕緣的主體，決定了發(fā)電機主絕緣水平。我司是國內(nèi)最早在大型風力發(fā)電機上應(yīng)用VPI工藝結(jié)合少膠主絕緣體系的廠家之一。少膠云母主絕緣也已在我司多款電機上有成熟應(yīng)用。但在我司直驅(qū)風電產(chǎn)品系列隨著電機功率的增大，線圈線徑逐漸變大，少膠云母帶在操作過程中的工藝適用性比起中膠云母帶顯得不優(yōu)。因此本文對使用中膠、少膠粉云母帶作為主絕緣的線圈經(jīng)現(xiàn)有產(chǎn)品工藝處理后的電氣性能進行了探究，通過建立我司某型發(fā)電機定子模擬結(jié)構(gòu)，對其常規(guī)電氣性能、冷熱沖擊試驗后的電氣性能進行對比探究，在此情況下比較兩種主絕緣的優(yōu)劣，為后續(xù)大功率直驅(qū)永磁風力發(fā)電機的繞組主絕緣選擇提供依據(jù)。

一、試驗部分

1、模型結(jié)構(gòu)及方案

以在風力發(fā)電機（額定電壓690V、額定功率1580kW、F級絕緣）有成熟應(yīng)用的絕緣結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)制作試驗?zāi)Ｐ?。模型為帶鐵心繞組結(jié)構(gòu)，每個模型含有效線圈17個，經(jīng)真空壓力浸漆處理，A模型的線圈主絕緣使用中膠云母，B模型的線圈主絕緣使用少膠云母。

2、試驗方法：

常規(guī)電氣檢測：模擬結(jié)構(gòu)經(jīng)VPI處理后，檢測各有效線圈的冷態(tài)絕緣電阻、吸收比、介質(zhì)損耗、對地電容。

浸水試驗：將模擬結(jié)構(gòu)放于浸水缸中，淹沒至槽口位置2h。

冷熱沖擊試驗：a）將模擬結(jié)構(gòu)吊入烘爐內(nèi)，升溫至150℃，保持4h，檢測熱態(tài)絕緣電阻、吸收比、介質(zhì)損耗、對地電容;

b）將模擬結(jié)構(gòu)吊入浸水缸常態(tài)浸水2h，每半小時測量線圈絕緣電阻;

c）絕緣結(jié)構(gòu)從水中取出后，測試對地絕緣電阻;

d）每做完一次浸水，重復a），循環(huán)12周期;

e）第12次浸水結(jié)束后，烘干8h，待模擬結(jié)構(gòu)恢復至常溫，測試絕緣電阻、吸收比、介質(zhì)損耗、對地電容。

二、數(shù)據(jù)分析

1、A、B模型的冷態(tài)絕緣電阻（60s）、介損（1.5KV）和對地電容數(shù)據(jù)對比見表1。

分析說明：由表1可知兩種結(jié)構(gòu)冷態(tài)下絕緣電阻B模型略高，整體處于同一水平;1.5kV介損整體水平相當;A模型對地電容略高于B模型，整體水平相當。

2、為更加簡單、清晰分析數(shù)據(jù)，現(xiàn)對兩種結(jié)構(gòu)模型的各線圈數(shù)據(jù)進行處理分析，以便于觀察其在熱態(tài)周期試驗中各參數(shù)的變化。

（1）A、B模型絕緣電阻隨冷熱沖擊后絕緣電阻及其保持率、介損比較如表2、圖2、圖3。

分析說明：

a）冷熱沖擊后A、B模型的絕緣電阻的保持率相當，沒有明顯區(qū)別。

b）冷熱沖擊前，A模型的1.5kV介損值整體水平相當，A的介損值相對穩(wěn)定一些;冷熱沖擊后，兩種結(jié)構(gòu)的介損值相當，從平均值看A模型略低于B。

4、A、B模型的擊穿電壓

三、研究結(jié)論：

（1）從A、B模型冷熱沖擊前冷態(tài)電氣數(shù)據(jù)看：A模型絕緣電阻優(yōu)于B模型，A、B模型1.5kV冷態(tài)介損水平相當。

（2）從冷熱沖擊后冷態(tài)電氣數(shù)據(jù)看：A、B模型絕緣電阻水平相當，B模型的絕緣電阻保持率略微優(yōu)于A模型，B模型的冷態(tài)介損（1.5kV）與A模型相當。說明A、B兩種模型經(jīng)過試驗后絕緣的整體性和老化水平相當。

（3）從剩余擊穿電壓看：A模型略優(yōu)于B模型，兩者擊穿電壓水平相當。

（4）A、B兩種結(jié)構(gòu)采用同樣的絕緣處理工藝后，兩者電氣性能大致相當;兩種絕緣結(jié)構(gòu)均有實際的產(chǎn)品應(yīng)用，但在考慮到直驅(qū)風電產(chǎn)品隨電機功率增大，線圈線徑增加的情況下，B模型絕緣體系在制造過程中有更好的工藝適用性，在同樣的絕緣工藝下采用B模型絕緣體系較好。

參考文獻：

[1]?黃程偉.多膠云母帶的應(yīng)用評定過程.科技與企業(yè)，2016（10）：5

作者簡介：許軍，1989年8月出生，男，湖北十堰，本科，助理工程師，研究方向：電氣工程與自動化。

（作者單位：江蘇中車電機有限公司）