10 kV级核电电机少胶绝缘结构应用研究

杨 洋，胡 义，才若庆

(上海电气集团上海电机厂有限公司，上海 200240)

0 引言

目前我国电力总装机容量中，核能机组占1.8%，发电量仅占2.3%。我国是核能利用的发展中国家，也是未来核电发展的大国。国务院核电自主化工作领导小组提出，积极推进核电建设是国家重要的能源战略，在未来的15年内建造大约40座以上的1 000 MW级的大型核电站。制造核电设备必须提高国产化率，1E级电机在核电设备中至关重要，所以，1E级电机的国产化势在必行。

因核电的特殊要求，作为主绝缘的少胶玻璃布云母带，其工艺性能表现不佳，结构性能也常常达不到标准，所以计划将玻璃布云母带进行加厚再压缩，在绝缘厚度不变的基础上使其云母含量、致密性得到提高，从而满足核电标准。

本研究所应用的结构，适用于核电站10.5 kV电压等级的应急柴油发电机组用交流同步发电机绝缘结构。将云母带X由9层压至8层的厚度，在浸漆烘干后，研究其特性。

1 试样制作

1.1 线棒制作

铜线选用常用的少胶云母铜线——M，规格2×7.2；将铜线等长截断，长度为780 mm，制成2排8匝线棒，共计32根。随后将线棒进行匝间胶化处理。胶化后线棒如图1所示。

图1 匝间胶化后的线棒

1.2 包扎主绝缘

为更大程度收集数据，试样选用了A、B两家云母带厂商的产品——0.13×25粉云母带X(核电专用，军工专用)——作为主绝缘结构，经由线圈分厂进口包扎机，包扎9层。编号详情见表1。

表1 线棒分批次编号

1.3 VPI浸漆、烘干

将包好的线棒放入夹板，垫条尺寸调整到8层主绝缘的厚度，在压缩后进行VPI处理，图2为烘干后的线棒，对应尺寸见表2。

表2 线棒尺寸表

图2 VPI后烘干的线棒

2 试验部分

在线棒制作完成后，准备对试样进行6项试验，分别是：浸透性试验、常态介质测试、热态介质测试、击穿试验、热老化试验和电老化试验。

2.1 浸透性试验

本项试验为观察性试验，将线棒在浸漆前用自粘性硅橡胶带6351封住两头，使绝缘漆无法通过线棒的两端渗透进入内层的云母带。在VPI浸漆结束出罐后，烘干前，拿到实验室剖开，观察线棒内部是否已被漆浸透。如图3所示，线棒已完全被浸透。

图3 观察浸透性

2.2 常态介损

将线棒用电极贴好，使用实验室“2877试验仪器”进行测量常温状态下的介质损耗角。数据见表3。

表3 常态介损

按照我公司《无溶剂整浸电机定子线圈质量分等标准》要求优等品线圈常态介质损耗tanδ0.2UN≤1.5%，常态介质损耗增量Δtanδ≤0.8，因此，该结构线棒符合优等品标准，见表4。

表4 常态介质损耗标准

2.3 热态介损及常态击穿试验

将线棒放入热态介损烘箱，加热至155 ℃，持续2 h后，对其进行测量0.6倍额定电压下的介质损耗。随后将试样进行击穿电压试验。试验数据及计算“击穿场强”数值，见表5。

表5 热态介损击穿试验

2.4 热老化试验

将两种线棒各选出5根，放入烘箱加热至200 ℃，持续40天。将线棒取出后，进行击穿试验，击穿电压值均达到原击穿电压的70%以上，试验数据见表6，老化后线棒如图4。

2.5 电老化试验

将线棒在常温状态下施加2.5UN电压，即25 kV，进行电老化试验。试验数据结果见表7。

表6 热老化后击穿试验 kV

续表6 热老化后击穿试验

图4 热老化后的线棒

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3 结语

1) 使用0.13×25粉云母带X，在包扎后线棒尺寸偏大，在由9层厚度向8层厚度进行压缩并浸漆后尺寸满足要求，在工艺上存在改进的可行性；现行的浸漆工艺可浸透新结构线棒；

2) 参考机械行业标准JB/T 50133—1999《中型高压电机少胶整浸线圈产品质量分等》，此绝缘结构的常态介损、热态介损均满足厂内标准中优等品水平，电气储备系数大于9，均满足要求；

3) 在A厂家购买的云母带老化中值时间超过了1 200 h，老化时间满足了优等品水平；在B厂家购买的云母带中值时间仅为464 h，未到达最低标准500 h，不合格；

4) 此绝缘结构的性能满足要求，可以在产品上应用。