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　　構(gòu)等進行了優(yōu)化研宄，將優(yōu)化研宄結(jié)果應(yīng)用到實際當中，獲得良好效果刖目本文主要對定子鐵芯絕緣Roebel線棒絕緣結(jié)構(gòu)、主絕緣結(jié)構(gòu)定子槽部固定結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子匝間絕緣結(jié)構(gòu)及極身絕緣結(jié)構(gòu)等進行優(yōu)化研宄優(yōu)化結(jié)果使整個絕緣結(jié)構(gòu)全部達到或超過了加拿大GE公司的要求，達到世界先進水平。

　　1定子鐵芯絕緣按加拿大GE公司要求，二灘定子鐵芯用硅鋼片漆須滿足如下條件：型半無機硅鋼片漆性能如表1所示，其他性能及對比情況如表2所示從表1表2可以看出這種漆具有兩大顯著的優(yōu)點：其一是克服了現(xiàn)用有機漆與無機漆的不足，能夠較好地滿足Franklin燒損試驗的要求，甚至在漆膜厚度薄至少m時也能滿足Franklin試驗要求；其二是彌補了現(xiàn)用半無機漆斷面覆蓋差的缺欠（使應(yīng)用受到限制），可應(yīng)用于任何產(chǎn)品。

　　表1CGE公司性能要求及實測結(jié)果性能標準實測Franklin測試電流（A）ft15（最大0.6）0彎曲試驗漆膜不開裂、不脫落不開裂、不脫落Franklin燒損0.5V（DC）條件下測得的泄漏電流平均值不大于0.15A，最大值不大于0.彎曲測試：試樣在直徑38mm的棒上彎曲后，漆膜不開裂不脫落。

　　大學電氣工程系。主要從事高壓電機絕緣的研究和開發(fā)工作（Tel 2定子繞組絕緣定子繞組絕緣主要對繞組電磁線、Roebel線棒和主絕緣結(jié)構(gòu)進行重點研究對Roebel線棒進行研究分兩個方面：其一是Roebel線棒最重要的材料電磁線，其二是Roebel線棒絕緣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

　　21電磁線絕緣對于電磁線來講其絕緣厚度應(yīng)盡可能的薄，這樣即有利于熱傳導又有利于提高槽利用率國內(nèi)傳統(tǒng)使用的電磁線是絕緣厚度為0. 4mm的雙玻璃絲包線，其缺點是絕緣偏厚，柔韌性與耐熱性都較差。新開發(fā)了新型電磁線一一雙滌綸玻璃絲無漆燒結(jié)線，其性能要求與實測數(shù)據(jù)如表3所示。

　　從表3的性能可以看出，這種線的絕緣厚度比傳統(tǒng)的雙玻線（0.4mm）薄得多，而且耐熱性和柔韌性妊表2漆的性能比較性能標準有機漆半無機漆新半無機漆漆膜硬度漆膜附著力1級溫度指數(shù)斷面覆蓋狀況好差好最小漆膜厚度lm）彎曲不裂不脫表3電磁線性能要求與實測結(jié)果實測結(jié)果序號項目測試方法CGE標準要求線規(guī)絕緣厚度絕緣粘結(jié)性用刀口割開50mm長牢固附著不翹合格絕緣附著性拉伸20%不松動合格翻性4a彎曲不開裂合格電氣強度鋼珠法高溫性能不開裂合格熱老化牢固不翹、不開裂合格利于熱傳導的改善及槽利用率的提高目前本公司Roeble線棒的電磁線絕緣松脹量、換位絕緣和排間絕緣還比較厚，與國外公司相比尚有一定差距，具體情況如表4所示為縮小與各先進公司的差距，電磁線采用雙滌玻無漆燒結(jié)線，換位絕緣采用柔軟云母板，其它各部分絕緣厚度也設(shè)法降低，最后優(yōu)化結(jié)果見表5由此可見，本公司Roebel線棒絕緣結(jié)構(gòu)達到加拿大GE公司水平，同時按此結(jié)構(gòu)所作的Roebel線棒整體性好，無短路現(xiàn)象產(chǎn)生通過優(yōu)化，Roebel線棒截面絕緣占有率（絕緣面積澠棒面積）可降低38% ~39%，槽利用率可提高3%~5%表4Roebel線棒絕緣厚度參數(shù)比較（mm）項目水口（本公司）十三陵（ELIN公司）二灘魯布革公司）三峽寬高寬高寬高寬高寬高寬高電磁線松脹量換位排間表5Roebel線棒絕緣結(jié)構(gòu)項目材料CGE結(jié)構(gòu)厚度（mm）本公司結(jié)構(gòu)厚度（mm）電磁線雙滌玻無漆結(jié)線松脹量換位絕緣柔軟云母板排間絕緣多膠云母板從（1）式可以看出，電場不均勻系數(shù)fm隨著d/r的減小而降低即減小d和或大r可使fm降低故欲改善電場分布，就必須降低d/r 0.8mm，導體圓角半徑r =2mm，絕緣厚度d= 3.5mm，計算電場不均勻系數(shù)列于表6表6電場不均勻系數(shù)計算結(jié)果可以看出，在其它條件不變的情況下，圓角半徑從08mm大到20mm時最大場強可降至原來的（E'm 8（%，擊穿場強可提高25%可見效果很明顯基于以上的分析，可對快速電老化壽命進行估計。電老化壽命一般可用下式估計：般n取6）為常數(shù)，則T/r=（EWEm）=（1.25）6=3.8，即在n不變的范圍內(nèi)快速電老化壽命可提高至原來的3.8倍，效果是極其明顯的從以上分析可知，將圓角半徑提高到2善電場分布的效果顯著。但實現(xiàn)這一目標的結(jié)構(gòu)可以是多種多樣的通過論證分析，采用在Roebel線棒的窄面采取措施是最優(yōu)的。

　　23.3結(jié)構(gòu)試驗按優(yōu)化結(jié)構(gòu)和工藝制作10只線棒（1~8及11~12），同時制作兩只普通線棒（>10）以便進行試驗對比，主絕緣厚度均為3. 5mm介質(zhì)損耗因數(shù)與溫度⑴及電壓（U）的關(guān)系繪成曲線（如3）從3中可以看出：（1）介質(zhì)損耗tanS初始值在0.4%~1.1%之間，優(yōu)化結(jié)構(gòu)與普通結(jié)構(gòu)無明顯差異（2）介質(zhì)損耗tanS未隨電壓升高而急劇大介質(zhì)損耗tanS與溫度關(guān)系曲線在90C附近出現(xiàn)峰值，與普通結(jié)構(gòu)相吻合這說明優(yōu)化結(jié)構(gòu)的半導體表7線棒擊穿試驗結(jié)果編號優(yōu)化結(jié)構(gòu)線棒普通結(jié)構(gòu)線棒平均擊穿電壓kV表8線棒快速電老化試驗結(jié)果（場強35kV/3.5mm）試樣號優(yōu)化結(jié)構(gòu)線棒普通結(jié)構(gòu)線棒（1985年桐馬云母帶線棒）壽命時間（h）從表7可以看出，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的137. 75kV比普通值壽命1555h比普通結(jié)構(gòu)的中值壽命743h延長了近結(jié)構(gòu)的112kV提高了23%，即場強提高23%，與理1.1倍，與理論計算的28倍是比較接近的論計算的25%相當吻合從表8可見，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的中同時，按優(yōu)化結(jié)構(gòu)制作了8只絕緣厚度為4.4mm的線棒進行試驗，結(jié)果如表9所示到很高的水平。壽命中值為1620h，遠遠超過600h規(guī)擊穿電壓平均值151kV，場強34.表9線棒擊穿與老化結(jié)果（44kV/4.試驗線結(jié)棒編號擊穿試驗電老化試驗擊穿電壓kV電老化壽命時間（h）綜上所述，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)改善了電場分布，可有效提高線圈的擊穿場強和延長電老化壽命。

　　23.4結(jié)構(gòu)應(yīng)用在二灘機組上的應(yīng)用優(yōu)化結(jié)構(gòu)在國內(nèi)首次應(yīng)用于二灘機組額定電壓18kV，絕緣厚度4. 6mm，線圈的介質(zhì)損耗及擊穿試驗結(jié)果如表10所示從表10可以看出，介質(zhì)損耗及介質(zhì)損耗量都很小，擊穿場強比同類產(chǎn)品線棒高得表10介質(zhì)損耗及擊穿試驗結(jié)果額定電壓倍數(shù)線棒絕緣介質(zhì)損耗，常態(tài)（％介質(zhì)損耗，熱態(tài)（％擊穿電壓（kV）電氣強度（MV/m）（41.5kV/4.6mmA20C）老化試驗。其結(jié)果如表11所示，其中最低的一只壽命為1309h，遠遠大于CGE公司規(guī)定的400h的標準送至CGE公司進行冷熱循環(huán)試驗500個周期結(jié)束后分別進行（a）介質(zhì)損耗測量；（b）尺寸測量；（c）發(fā)空測量；（d）局部放電測量。CGE公司結(jié)論是：滿足要求同時CGE公司將4只冷熱循環(huán)試驗后的線棒進行了額外的電老化（33kV/4.6mm）試驗，結(jié)果如表12所示，可見CGE公司試驗結(jié)果遠遠高于250h表11三只成品線圈電熱老化壽命時間線圈編號熱老化壽命（h）目標壽命（h）擊穿破壞部位直線部位，角部處未擊穿表12電熱老化壽命的結(jié)果編號壽命時間（h）目標壽命（h）備注擊穿未擊穿表13電老化壽命試驗結(jié)果線棒號應(yīng)力水平壽命時間（h）備注熱老化處理后平均值最小預(yù)期壽命平均值最小預(yù)期壽命23.4.2在三峽試驗線棒上的應(yīng)用為取得三峽定子線圈的制造權(quán)，哈爾濱電機廠有限公司制作了6只試驗線棒送ABB公司進行全面性能試驗，這6只線棒采用了優(yōu)化結(jié)構(gòu)。其中最關(guān)鍵測試項目一一電老化試驗結(jié)果如表13所示6U（32kV）下的壽命7889h，而且兩只線棒均未擊穿。2U（40kV）下的平均壽命2040h是預(yù)期壽命500h的4倍多。

　　同時這種優(yōu)化結(jié)構(gòu)己在萬家寨水力發(fā)電機組上應(yīng)用，也取得了良好的結(jié)果。

　　24定子繞組槽部固定結(jié)構(gòu)槽部固定的特點是采用了絕緣波紋板和RTV/CRTV固定結(jié)構(gòu)。

　　24.1波紋板的采用槽內(nèi)徑向固定結(jié)構(gòu)中，在槽楔和線圈間加入了具有彈性的絕緣波紋板它的優(yōu)點是下線后波紋板處于壓縮狀態(tài)，在徑向產(chǎn)生一個預(yù)應(yīng)力，可保證線圈在徑向不松動以往采用半導體層壓板進行線圈側(cè)面固定，而且是分段式，它與線圈和槽壁間實際上是點接觸，存在許多缺點RTV/CRTV結(jié)構(gòu)則是采用室溫硫化硅橡膠（RTV）和半導體硅橡膠（CRTV）涂于線圈兩側(cè)并固化由于RTV/CRTV固化后有較好的彈性，下線后與槽壁的接觸是面接觸，因而比較緊，這克服了傳統(tǒng)固定結(jié)構(gòu)的缺點，使得機械固定更牢，不會造成振動和磨損，同時大大地改善了熱傳導，尤其是有效地降低了槽電位（槽電阻）3轉(zhuǎn)子絕緣結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子絕緣結(jié)構(gòu)主要是匝間絕緣和極身絕緣3.1轉(zhuǎn)子繞組匝間絕緣傳統(tǒng)的匝間絕緣采用環(huán)氧玻璃坯布，其最大的缺點是厚度尺寸比較大（0.4mm），而且機電性能也較差本文米用上膠Nomex紙作為匝間絕緣，也是世界先進公司普遍采用的材料，厚度只有0.26mm，這樣使得匝間絕緣厚度從0.4mm降至0. 2mm，同時機電性能也有較大提高，達到世界先進水平。

　　3.2轉(zhuǎn)子極身絕緣傳統(tǒng)的極身絕緣采用環(huán)氧玻璃層壓制品，厚度為4mm，同時需附加絕緣以防止爬電采用寬幅云母帶繞于極身表面并熱壓成型，形成一個連續(xù)封閉的整體絕緣，與極身之間無間隙，厚度僅為1.3mm它的優(yōu)點在于厚度小，整體連續(xù)式不易產(chǎn)生爬電，而且不需要附加絕緣4結(jié)論二灘機組采用了先進可靠的絕緣材料和結(jié)構(gòu)，多項技術(shù)填補了國內(nèi)空白，達到世界先進水平。

　　雙滌玻無漆燒結(jié)電磁線、Roebel線棒優(yōu)化結(jié)構(gòu)主絕緣優(yōu)化結(jié)構(gòu)和新型半無機漆的研究應(yīng)用，是本領(lǐng)域材料的研究應(yīng)用和結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的又一次飛躍，必將推動國產(chǎn)電機絕緣技術(shù)水平的全面提高。

　　本項目的大部分成果己在國內(nèi)的水火電機組上全面推廣應(yīng)用，并取得了良好效果和效益。