风力发电机定子电缆连接绝缘防水性能试验研究

郑蔚蔚，薛长志，陈红生

（中车株洲电机有限公司，湖南 株洲 412000）

风力发电机定子电缆连接绝缘防水性能试验研究

郑蔚蔚，薛长志，陈红生

（中车株洲电机有限公司，湖南 株洲 412000）

风力发电机定子引出电缆连接部位的密闭性能直接影响整个定子的抗潮湿能力。文章介绍了电缆连接绝缘防水性能对整个风力发电机定子耐候性的意义，对几种电缆连接绝缘防护结构进行了耐水性能对比试验和分析，提出了提高电缆连接绝缘耐水能力的解决方法。

风力发电机；电缆连接；绝缘电阻；防水性

为使风力发电机定子电缆连接部位绝缘结构达到较高的防水性能和绝缘性能，风力发电机制作厂家对该部位都有不同的绝缘处理方式，但不同绝缘处理方式其操作的难易程度和防护效果都会有所不同。文章对某开启式结构直驱永磁同步风力发电机定子几种典型的电缆连接部位绝缘处理的可操作性和处理效果进行了对比试验和分析，提出了提高电缆连接部位绝缘耐水能力的解决方法建议。

1 试验

（1）试验仪器设备。绝缘电阻表：型号FLUKE1550C，厂家美国福禄克，DC1000V时，电阻测量量程<1.06TΩ；烘箱：型号HT502E可程式试验烘箱，厂家重庆哈丁科技有限公司。

（2）主要材料及性能。电缆连接部位绝缘密闭材料主要有玻璃布有机硅压敏胶带、玻璃布硅橡胶自粘带与氟硅胶热收缩套管等，它们的主要性能指标或典型值如表1所示。

表1材料性能

名称 性能指标 指标值或典型值玻璃布有机硅压敏胶带粘着力（N/25mm） 9.1拉伸强度（N/cm） 260断裂伸长率（%） 5.4耐压（kV） 2.8阻燃 1级玻璃布硅橡胶自粘带断裂伸长率（%） 8.2拉伸强度（N/cm） 525电气强度（kV/mm） 28.5热缩套管电气强度（kV/mm） ≥7.9断裂伸长率（%） ≥250老化后断裂伸长率 ≥200工作温度 -55℃~200℃

（3）电缆连接处绝缘结构模型。电缆连接处引线铜排侧绝缘结构：引线铜排先用双面玻璃布补强中胶粉云母带叠包，再用聚酯热收缩带叠包，包扎范围如图1所示，包扎完成后，按照某MW级风力发电机定子产品工艺随定子进行VPI浸漆处理。

图1 电缆连接处模型结构示意图

图2 电缆接头模型A

图3 电缆接头模型B

图4 电缆接头模型C

电缆连接处引线铜排与电缆接头的几种典型绝缘结构：端，再用双面玻璃布补强中胶粉云母带叠包，最后用聚酯热收缩带外包。在实施绝缘包扎时，每包扎一层云母带或一层聚酯热收缩带，需要刷涂一层表面清漆，最后用电吹风将清漆吹干。该电缆连接绝缘结构模型编号为A，模型如图2所示。②结构模型B：先用硅橡胶自粘带叠包2次，再用硅橡胶玻璃布自粘带（具有一定延展性）叠包1次，之后用玻璃布压敏带叠包1次，最后外套一层氟硅胶热收缩套管，并加热至套管收缩紧固。该电缆连接绝缘结构模型编号为B，模型如图3所示。③结构模型C：先用硅橡胶自粘带叠包2次，用密封胶密封两端，再用硅橡胶玻璃布自粘带（具有一定延展性）叠包1次，之后用玻璃布压敏带叠包1次，外套一层氟硅胶热收缩套管，并加热至套管收缩紧固，最后用密封胶密封热缩套管两端。该电缆连接绝缘结构模型编号为C，模型如图4所示。

（4）电缆接头模型浸水试验。浸水试验采用自来水，水温要求常温，浸水过程中水温变化在±2℃以内。将电缆接头模型浸入水中，要求水平面淹没整个电缆侧外包绝缘为准，对电缆接头模型进行入水初始绝缘电阻检测，浸水后每隔48h检测一次电缆连接模型的15s和60s浸水绝缘电阻，浸水总时长为360h，测量电压DC1000V。

2 试验结果与分析

（1）试验结果。表2为各种电缆连接结构模型浸水试验过程中10s和1min绝缘电阻检测结果。从表2可以看出，三种电缆连接模型的初始入水绝缘电阻水平相当。浸水试验过程中，三种电缆连接模型的绝缘电阻变化情况如图5所示，从图5可以看出，B与C两种结构模型的浸水绝缘电阻水平明显优于结构模型A，C结构模型比B结构模型的绝缘电阻略优。

图5 浸水试验各结构的1min绝缘电阻

表2 电缆连接模型15s和60s浸水绝缘电阻值（GΩ）

（2）分析。从以上电缆链接的三种绝缘结构浸水试验结果可以看出：①文章提到的电缆连接绝缘结构B和结构C具有良好绝缘密闭性，绝缘结构防水性能要优于结构A；②电缆连接绝缘结构模型C的整体密闭性略优于绝缘结构模型B。与绝缘结构模型B相比，绝缘结构模型C需要用密封胶密封热缩套管两端。密封胶本身不仅具有挥发性气味，而且需要较长的固化时间。在整个浸水试验过程中，绝缘结构模型C的优势与绝缘结构模型B相比并不明显，故从环保性、经济性以及操作性等方面综合考虑，电缆连接绝缘结构模型B比绝缘结构模型C具备相对优势。

3 结语

试验验证结果表明，电缆连接部位的采用“硅橡胶自粘带+硅橡胶玻璃布自粘带+玻璃布压敏带+氟硅胶热收缩套管”的绝缘结构，不仅提高了电缆连接部位绝缘的密封性、防水性能和环保性，而且简化了操作工艺。

［1］GB/T 2423.38-2008.电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法试验R：水试验方法和导则［S］.

［2］GB/T 20160-2006.旋转电机绝缘电阻测试［S］.

［3］EEE 43-2000.Recommended Practice for Testing Insulation Resistance of Rotating Machinery［S］.

［4］曹亚琴，王建华，钟力生，，等.电气电子绝缘技术手册第一版［M］.北京：机械工业出版社，2008.

Experimental Study on Insulation and Waterproof Performance of Wind Turbine Stator Cable Connection

ZHENG Wei-Wei，XUE Chang-zhi，CHEN Hong-sheng
（Zhuzhou Electric Co.，Ltd.，Zhuzhou，Hunan 412000，China）

The sealing performance of the cable connecting the stator of the wind turbine generator directly affects the moisture resistanceofthewholestator.Thispaperintroducesthesignificanceofcableconnectioninsulationwaterproofperformancetotheweir resistance of the whole wind turbine.The paper analyzes waterproofing performance test of several cable connection insulation protection structures and put forward solution to improve the water resistance of cable connection insulation is put forward.

wind turbine；cable connection；insulation resistance；waterproof

TM315

A

2095-980X（2017）04-0080-02

2017-04-07

郑蔚蔚（1984-），女，硕士，助理工程师，主要从事风电绝缘结构与系统设计工作。

陈红生（1966-），男，大学本科，教授级高工，主要从事绝缘结构与系统研发工作。