水轮发电机定子铁心冲片绝缘漆膜试验分析

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(哈尔滨大电机研究所，黑龙江哈尔滨 150040)

水轮发电机定子铁心冲片绝缘漆膜试验分析

冯超，黄程伟，陈阳

(哈尔滨大电机研究所，黑龙江哈尔滨 150040)

某电厂水轮发电机在运行10年后，定子铁心需要重新叠装定子冲片，为了缩短更换周期，需要重新使用拆卸后的铁心冲片。冲片表面漆膜的介电性能和机械性能是冲片能否可以继续使用的关键，需通过试验数据进行分析与判定。此研究成果也可作为已运行机组定子冲片绝缘漆膜质量判定的参考。

定子铁心；定子冲片；漆膜；绝缘；试验

0 引言

定子铁心是水轮发电机重要组成部分，定子铁心冲片和铁心冲片漆膜及叠装工艺直接影响运行可靠性和使用寿命。定子铁心在制造时即涂一层无机绝缘漆，在扇形冲片去毛刺后，必须双面涂覆高电阻的绝缘漆，使叠片层间保持良好的绝缘性能，以避免发生短路的危险[1]。

水轮发电机定子铁心冲片的绝缘漆及涂漆工艺是发电机生产厂家的主要研究方向，定子铁心经过长期运行，承受电、热和机械应力后，冲片表面绝缘漆膜的电性能和机械性能均有不同程度的下降，对机组的运行稳定性造成影响，甚至引发铁心故障导致机组停机。目前针对水轮发电机定子铁心冲片长期运行后表面绝缘漆膜的研究较少，本文对运行10年的水轮发电机定子铁心冲片表面漆膜进行研究，针对其电性能和机械性能进行检测，综合评估铁心冲片绝缘漆膜运行可靠性，保证机组的运行稳定性。

1 试验前期准备

本文研究的定子铁心冲片绝缘漆为纯有机漆，漆膜厚度为15μm～20μm。根据绝缘漆膜老化程度分为五类，绝缘漆膜老化程度初步判定标准按照漆膜颜色的深浅为标准，五类冲片包括：(1)基本完好；(2)中度轻；(3)中度重；(4)重度Ⅰ；(5)重度Ⅱ[2]。

针对这五类冲片分别进行如下试验：(1)漆膜体积电阻率试验；(2)漆膜击穿强度试验；(3)漆膜柔韧性检测；(4)Franklin测试；(5)漆膜附着性检测。

1.1 试样制备

分别从五类冲片中随机挑选冲片试样，在整张铁心冲片任意位置冲剪出10张100mm×100mm的方形片见图1，方形片试样用于漆膜体积电阻率试验和漆膜击穿强度试验。在整张铁心冲片任意位置冲剪出3张120mm×25mm的长方形片，长方形片试样用于漆膜柔韧性试验。所有冲剪好的试验根据分类做好标记。

图1 100mm×100mm的方形片试样

1.2 漆膜厚度

使用精度为1μm的进口漆膜测厚仪，对抽取的试样测试双面漆膜厚度，在试样上随机选取测量点，共计需测量10点厚度，取其平均值作为试样的漆膜厚度。

2 铁心冲片试验方法及结果

2.1 体积电阻率试验

按照GB/T 1410—2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》执行，电源设备采用DC250V测试电压，测量电极由Φ55圆形电极和保护电极组成。试样为100mm×100mm方形片，试验设备及电极见图2。

图2体积电阻率试验设备

2.2 漆膜击穿强度试验

按照GB/T 1408.1—2006《绝缘材料电气强度试验方法》执行，试验设备为工频交流试验变压器，采用瞬时击穿试验法，逐渐升高电压直至试样击穿。测试试样采用100mm×100mm方形片，每个试样做三次交流工频击穿试验，测得结果取平均值，试验设备及电极见图 3[2]。

图3漆膜击穿强度试验设备

2.3 漆膜柔韧性试验

漆膜柔性试验方法是将试样沿直径为φ10的圆棒弯曲90°，目测漆膜是否发生开裂和脱落。整张冲片选取漆膜较好位置裁剪120mm×25mm试样。

2.4 FRANKLIN试验

试验方法：按照标准JIS C 2550—2000执行-表面压强500psi(3.45MPa)，试验电压DC0.5V，150±5℃测量，FRANKLIN试验设备见图 4。试验标准为整张冲片任取3个测量点，测量电流小于0.05A。

图4 FRANKLIN试验设备

2.5 附着性试验

试验方法：按照GB/T 9286—1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》执行，用百格刀将试样涂层划出划痕，垂直交叉划1次，使划痕形成100个正方形，在划痕处贴透明胶带，然后撕下胶带。

试验标准：一个试验片的划痕(100个正方形)范围内剥离面积应≤2个方形。

3 结果与分析

3.1 体积电阻试验结果

体积电阻率见表1。

表1 体积电阻率

由表 1结果可知，铁心冲片体积电阻率均满足标准要求。

3.2 漆膜击穿强度试验

漆膜击穿强度试验结果见表2。

表2 击穿场强结果

由表2可知，其中只有重度2试样小于标准值，其他类别冲片均满足要求。重度2号试样小于标准值的原因是绝缘漆膜的老化或者破损导致。

3.3 漆膜柔性试验

漆膜柔性试验结果见图5。

图5漆膜柔性试验结果

由图 5可知，所测的10个试样中有9个试样出现了漆膜翘曲现象，只有中度重的试样中有一个没有发生漆膜翘曲现象。说明绝缘漆膜经过长时间热老化后，其柔韧性明显下降。

3.4 Franklin试验

Franklin试验结果见表3。

表3 FRANKLIN试验结果

定子冲片Franklin实验结果说明，绝缘漆膜介电性能下降或者存在不同程度的损伤。

3.5 附着性试验结果

试验结果说明铁心冲片表面绝缘漆膜附着性已经下降，见表4附着性试验结果 。

表4 附着性试验结果

3.6 综合试验结果

综合评定5类冲片试验结果见表 5。

表5 综合评定结果

注：“√”为符合标准值；“×”为不符合标准值

4 结语

本文对运行10年后的水轮发电机拆卸的定子铁心冲片漆膜进行体积电阻率试验、漆膜击穿强度试验、漆膜柔韧性试验、Franklin试验、漆膜附着性试验，得出以下结论。

(1)水轮发电机运行10年后，漆膜颜色逐渐由浅变深。根据冲片漆膜颜色划分的5类试样结合5项试验结果看，冲片漆膜的老化程度与漆膜颜色的深浅无必然关系。

(2)铁心冲片漆膜电气性能尚可，但是机械性能较差。冲片漆膜为纯有机硅钢片漆，由于铁心冲片长期承受电、热、机械应力的作用，其机械性能明显下降，但其电气性能仍然可以满足机组运行要求。

(3)根据电气性能对比分析，达到标准值的试样表面无损伤，而未达标的试验表面出现划痕或者漆膜脱落，漆膜表面损伤是电气性能下降的主要原因。

[1] 隋银德. 高压电机定子铁心用硅钢片漆[J].上海大中型电机，2009，(2).

[2] 李庆祥，吴景泽，颜伯昭，等. 水溶性半无机硅钢片漆的研制与应用[J]. 绝缘材料，1994，(1)

[3] NB/T 42003—2013. 高压电机铁心(冲片)绝缘试验方法[S].

ExperimentalAnalysisonInsulationVarnishFilmofStatorCorePunchingofHydro-Generator

FengChao,HuangChengwei,andChenYang

(Harbin Institute of Large Electrical Machinery, Harbin 150040, China)

Stator core punching of hydro-generator in a power station should be rewound after ten year's operating. In order to shorten the renewal periodic time, some of the disassembled iron core punching should be used again. The dielectric and mechanical performances of varnish film on the surface of punching is most key to judge whether the punching can be used again or not, and they should be analyzed and judged based on test data. The research result of this paper can also be used as a quality judgment reference of stator punching insulation varnish film of post-operation generator.

Stator core；stator punching；varnish film；insulation；experiment

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.05.16

TM306

B

1008-7281(2017)05-0048-004

冯超男1985年生；毕业于哈尔滨理工大学高压绝缘专业，现从事大型高压发电机绝缘技术研究工作.

2016-03-29