Способ изготовления изоляции обмоток высоковольтных электрических машин

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к способам, изготовления изоляции обмоток высоковольтных электрических машин. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности изоляции путем улучшения пропитки в пазовой части обмотки без увеличения теплового воздействия на пропиточный состав. В способе используются непропитанные стеклослюдинитовые ленты, содержащие около 0,2 мас„% ускорителя отверждения пропиточного состава на основе эпоксидной смолы и изометилтетрагидрофталевого ангидрида. На лобовые части обмотки лента наматывается с меньшим натягом, чем на пазовую, и обмотка подключается к источнику постоянного напряжения Регулируя ток, устанавливают (в зависимости от поперечного сечения обмотки и теплоотвода в пазах статора или приспособления) такую температуру, чтобы на поверхности изоляции лобовой части она была на 20-30°С выше температуры пропиточного состава, а на поверхности железа машины (или приспособления) - на 5-103 меньше. За счет перетекания связующего пониженной вязкости из лобовой части в пазовую обеспечивается улучшение пропитки пазовой части, а соответственно и электрических свойств изоляции . 1 з.п. ф-лы„ Ё XJ ON 00 сл со

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щр Н 02 К 15/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ж

1 (21) 4686.045/07 (22) 14.03.89. (46) 07.07.92. Бюл. Н 25 (71) Научно-исследовательский институт, проектно-конструкторский и технологический институт завода

"Сибэлектротяжмаш" и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт электроизоляционных материалов и фольгированных диэлектриков, (72) В.Г. Огоньков„ К.Н. Масленников, В.Н. Мелешенко, Г.А. Данилов, 8.К. Иванов и В.Г. Сяков (56) Авторское свидетельство-СССР

N 599709, кл. H 02 K 15/12, 1976. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

ОБМОТОК ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

МАШИН (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к споСобам. изготовления изоляции обмоток высоковольтных электрических машин. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности изоляции путем улучшения пропитки в пазовой части обИзобретение относится к электротехнике.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности изоляции путем улучшения пропитки в пазовой части обмотки без увеличения теплового воздействия на пропи- точный состав.

„„5Q „„1746853 А1 мотки без увеличения теплового воздействия на пропиточный состав. В способе используются непропитанные стеклослюдинитовые ленты, содержащие около 0,2 мас.4 ускорителя отверждения пропиточного состава на основе эпоксидной смолы и изометилтетрагидрофталевого ангидрида. На лобовые части обмотки лента наматывается с меньшим натягом, чем на пазовую, и обмотка подключается к источнику постоянного напряжения. Регулируя ток, устанавливают (в зависимости от поперечного сечения обмотки и теплоотвода в пазах статора или приспособления) такую температуру, чтобы на поверхности изоляции лобовой части она была на 20-30 С выше температуры пропиточного состава, а на поверхности железа машины (или приспособления) - на 5-10Ф меньше.

За счет перетекания связующего пониЪ женной вязкости из лобовой части в пазовую обеспечивается улучшение пропитки пазовой части, а соответственно и электрических свойств изоляции. 1 з.п. ф-лы.

При реализации способа используются известные материалы и оборудование, в частности так называемые непропитанные стеклослюдинитовые ленты, содержащие слюдяную бумагу, склеенную с подложкой из стеклоткани, например, натуральным каучуком с со" держанием последнего 2-5 мас. 1 к

17468 массе ленты. Лента содержит некоторое количество, обычно 0,2 мас."„, ускорителя отверждения пропиточного состава, в частности 3,3,5,5-тетракис"(диметиламиноиетил)дифенилолпро- 5 пана (ускоритель УП 0628). В качестве пропиточного состава используют компаунды на основе известных эпоксидных смол и отвердителей, в частности компаунд ПК-11, включающий

1О

100 мас,ч. эпоксидной смолы ЭД-22 и

80 мас.ч. изометилтетрагидроФталевого ангидрида.

Пример 1,. Для изготовления изоляции обмотки статора двигателя

500 кйт, 6000 В с сечением меди провода 11,2 мм, в лобовой части статорные катушки изолируют вручную с натяжением 1-2 кгс на 2 см ширины лентой ЛСКН-160 ТТ (четыре слоя вполнахлеста), при этом толщина изоляции составляет 1301 (от расчетной толщины ленты).. Ствторные катушки изолируют в пазовой части на станке с натяжением 3 кгс (на 2 см ширины) стеклослюдинитовой лентой JlCKO-180 Т (пять слоев вполнахлеста) и опрессовывают в прессе, при этом плотность изоляции увеличивается, а толщина

30 изоляции уменьшается на 224 (к расчетной толщине ленты). Статорные катушки укладывают в пазы статора и соединяют их согласно схеме двигателя (три Фазы, соединенные звездой).

На поверхности изоляции лобово" З5 части статорной обмотки устанавливают термопару. Статор помещают в автоклав, статорную обмотку подключают к источнику постоянного напряжения (Фазы соединены параллельно), тер мопару подключают к блоку управления источника. Автоклав закрывают и производят вакуумную сушку (остаточное давление не выше 0,3 мм рт.ст.), подавая на обмотку напряжение 40 В, при этом,от источника питания потребляется ток 150 А, в статорной об .мотке протекает ток плотностью

4,5 А/мм . Остаточное давление в ав" токлаве поддерживают в течение 3 ч, при этом лобовые части статорной обмотки разогреваются до 70+5OC на поверхности изоляции и до 75 5 С на меди. Эту температуру поддерживают с помощью термопары, управляющей включением и выключением источника постоянного напряжения. Иагнитопровод

53 4 статора и пазовые части статорной обмотки за 3 ч разогреваются до 50> 5 С на поверхности и на меди Затем источник напряжения отключают. Автоклав заполняют пропитывающим эпоксидным компаундом ПК- 11 с температурой

50- 5 С. Над зеркалом компаунда азотом создают избыточное давление

0,8 ИПа в течение ? ч. Затем компаунд из автоклава сливают (при этом температура компаунда практически не меняется), статор вынимают и ставят в теплоизоляционный кожух. Производят запечку (термоотверждение) изоляции. larpee пазовой части во время вакуумной сушки осуществляют пропусканием, тока через проводники обмоток, при этом непосредственно перед пропиткой устанавливают и в процессе пропитки.регулированием указанного тока поддерживают температуру на поверхности изоляции лобовой части на ?0-30 С выше температуры пропиточного состава, а на поверхности железа машины или приспособления, имитирующего паз, " равной или на

5-10 С меньше температуры пропиточного состава.

Термоотверждение изоляции также можно производить пропусканием тока через проводники обмотки.

Благодаря более рыхлой изоляционной намотке и более высокой температуре в лобовой части изоляции по сравнению с пазовой создаются благоприятные условия для проникновения пропиточного состава в изоляцию и через нее.

При изменении температуры от 50 о до 80 С вязкость пропитывающего эпоксидного состава ПК-11 во В3-4 изменяется от 30 до 15 с, соответственно скорость пропитки намотки из стеклослюдинитовой ленты возрастает в три раза (при равном внешнем давлении).

Так как нагрев изоляционной намотки происходит благодаря омическим потерям в меди, она имеет температуру несколько большую, чем изоляционная намотка. Вследствие этого пропиточный состав, достигший меди обмотки, приобретает большую подвижность, образуется своеобразный "теплый канал" по меди, который обеспечивает дополнительную пропитку изоляции изнутри. Регулированием тока, пропус/ каемого через обмотки, достигают нужвые части изоляцию наносят с меньшим нахлестом, Изолированные стержни в пазовой части заключают в Формообразующие

П-образные планки и укладывают в приспособление, повторяющее по форме сектор сердечника статора. Внутренняя и внешняя поверхности формообразующих планок покрыты антиадгезионным торопластовым покрытием.

Уложенные стержни расклиниваются в пазовой части до полного смыкания (при этом изоляция опрессовывается на М к расчетной толщине на ленте) планок, в лобовых частях устанавливают дистанционные прокладки, являю щиеся разделительным и практически не опрессовывающими изоляцию. Фторопластовую пленку разрезают по всей длине лобовой части, Стержни последовательно электрически соединяют между собой и с герметичными токовво дами. Контрольно-задающие термопарь;. устанавливают одну в пазовой части на поверхности крайнего нижнего стержня, другую на поверхность наконечника того же стержня. Стержни заключают в пропиточную емкость, которую размещают в термостате. Исто . ником тока служит агрегат АНД-10000/

/5000.

Во всех режимах ток в стержнях

3000 A.

Разогрев. Токовый нагрев стерж.-: i начинают с разогрева емкости в термостате при 100 С и через 4 темпео ратура достигает 75ОС на поверхност,; изоляции в пазовой части и 102 С

\ на меди, Для лобовой части температура поверхности изоляции и меди сос тавляет соответственно 93 и 128 С, Вакуумная сушка. Пропиточную емкость вакуумируют в течение 5 ч при остаточном давлении не более 0,5 .мм рт.ст. При вакуумировании температу-ра на поверхности изоляции пазовой части 75 С, на меди 103 С, в лобовых частях 96 и 132 С соответственн:., При вакуумировании температура воздуха в термостате 25 С, и емкость охлаждается до 25 С. Температура Формообразующих планок 50ОС.

При пропитке под давлением используют эпоксидный компаунд ПК-11 с температурой 50 С перед загонкой в пропиточную емкость. Вязкость компаунда не более 30 с. После заполнения емкости компаундом температура стерж1746853 ного режима нагрева. На обмотку подают напряжение 60 В., При этом от ис" точника потребления ток 230 А, в статорной обмотке протекает ток плот5 ностью 6 A/мм, Статор с обмоткой разогревается до 150 С на поверх" .ности изоляции и на меди, и эта тем пература поддерживается в течение

15 ч. 10

Пример 2, Изготовление изоляции обмотки статора двигателя 800 кВт, r

6000 В, производят аналогично примеру 1, но сечение меди провода составляет 20 мм2; в автоклаве во вре- 15 мя вакуумной сушки на обмотку подают напряжение 25 В, от источника пот ребляется ток 190 А, в обмотке протекает ток плотностью 3,2 А/мм2; в теплоизоляционном кожухе при запечке на обмотку подают напряжение

40 В, от источника потребляется ток

290 А, в обмотке протекает ток плотностью 4,9 А/мм2.

Пример 3:, Изготовление изоляции обмотки статора двигателя 1000 кВт

6000 В производят аналогично примеру 1, но сечение меди провода равно

24 мм ; в автоклаве на обмотку во время вакуумной сушки подают напряже- З0 ние 25 В, от источника потребляется ток 240 А, в обмотке протекает ток плотностью 3,3 А/мм ; в теплоизоляционном кожухе при запечке на обмотку подают напряжение 40 В, от источ- З ника потребляется ток 360 А, в обмотке протекает ток плотностью 5 А/мм2.

Электрическая прочность изоляции получаемая в примерах 1-3, составляет 35-40 ИВ/м (для сравнения в из- 40 вестном 30-35 MB/ì); теплопроводность 0,33 Вт/м.К (в известном

0,27 Вт/м К).

Пример 4. Неизолированные стержни статорной обмотки турбогенератора ТВВ-500-2Е на рабочее напряжение 20 кВ с сечением пазовой 21,5>

«75,4 мм и лобовой части 22,5>69,2 мм изолируют стеклослюдинитовой лентой ЛСКН-160 ТТ на станке при скорости вращения 180 об/мин при натяжении ленты 3-4 кг (на 2 см ширины) для пазовой части и 1?О об/мин для лобовых частей при натяге ленты 255

2,5 кг (на 2 см ширины). Наложение ленты производят в одном направлении двумя обмотчиками вполнахлеста. Количество слоев 25. При этом на лобо- .

53 зовой и 55 С в лобовых частях. Температура компаунда в пропиточной емкости не меняется, Валечку проводят при температуре воздуха в термостате о

130 С в течение 15 ч,. Односторонняя толщина изоляции 6 мм.

После запечки качество изоляции оценивают по внешнему виду (наличию белых пятен) и простукиванием молоточком и ультразвуковым дефектоскопом АД-60С. Однородный цвет поверхности изоляции и монолитный металлический звук отмечается на длине 350400 мм от угла лобовой части, на ос.тальной поверхности пазовой частЮ отмечаются участки с белыми пятнами и глухим звуком. При снятии коробочек изоляции с этим участком обнаружена недопропитка 8-10 внутренних слоев.

На испытательной установке в специальной ванне, наполненной трансформаторным маслом, испытывают стержни на частичный разряд (ЧР), используя регистратор разрядов "Корона 6". На стержни накладывают 15 электродов, образующих 15 участков измерений интенсивности ЧР, подают напряжение

30 кВ и проводят измерения последоIвательно на каждом участке. Для стержней ТВФ-63 и ТВВ-500 максимальное число импульсов "!P p 30 KA coc тавляет 60 10З и 8 -10э имп„/с соответственно. Напряжение пробоя 128 кВ для стержней ТВФ-63„ Место пробояширокая сторона пазовой части с дефектной (недопропитанной) изоляцией.

Из-за перекрытия по лобовым частям при напряжении 135 кВ испытать изоляцию стержней ТВВ-500 до пробоя не удалось..

Критерий забраковки изоляции 30Х

М Оз имп./с.

Таким образом, предлагаемым способом изготавливают изоляцию с более высокими электроизоляционными свойствами, чем по известному способу„

17468 ня в пазовой части на поверхности, 55 С, на меди 72 С, в лобовой части

Ф 4 на поверхности 73 С, на меди О3 С, и изменяется незначительно за время выдержки под давлением 1,2-1,4 ИПа в течение 6 ч. Температура воздуха в термостате 25ОС, емкость интенсивно обдувается. После выгонки температура компаунда 52 С.

Запечку проводят при температуре

l0 воздуха в термостате 130 С с токовым нагревом в течение 15 ч. В установившемся режиме запечки температура по длине стержня 115-121 С.

Пример 5 (контрольный). Не15 изолированные стержни статорной обмотки турбогенератора ТВФ-63 сечением 18,1 85,0 мм обматывают слюдинитовой лентой ЛСКН-160 ТТ на станке при скорости вращения 1РО об/мин для пазовой и лобовой частей и натяге ленты 2 4 кг. Накладывают 24 слоя ленты.

Пазовые части изолированных стерж- д ней заключают в Формообразующие пресспланки, внутренняя и наружная поверхности которых покрыты антиадгеэионным Фторопластовым покрытием.

Формообразующие планки расклиниваются до полного смыкания, при этом коэФфициент опрессовки изоляции составляет 54 (к расчетной толщине лен ты). В лобовых частях устанавливают разделительные дистанционные прокладки. Фторопластовую пленку .прореза ют. по всей длине лобовой части.

Для контроля температуры на изоляцию стержня в пазовой и лобовых частях устанавливают термопары. Пропи40 точную емкость со стержнями размещают в термостате.

Разогрев пропиточной емкости со стержнями проводят при 100 С на воздухе в течение 4 ч. К концу режима разогрева температура на поверх45 ности изоляции достигает 62 С в пазовой и 76 С в лобовых частях.

Вакуумную сушку проводят при остаточном давлении не более 0,5 мм рт.ст 50 в течение 5 ч. При вакуумировании . температура изоляции в пазовой части стержня 50 С, в лобовых частях 68 С.

При пропитке используют пропиточный компаунд ПК-11 с температурой

50 С. Изоляцию стержней выдерживают в емкости под давлением пропиточного компаунда 1,2"1,4 МПа. Температура изоляции во время пропитки 50 С в пао

Формула изобретения

1. Способ изготовления изоляции обмоток высоковольтных электрических машин, включающий наматывание с на" тяжением на обмотку пористых стеклослюдобумажных лент с ускорителем отвееждения пропиточногo состава, уплотнение намотки из стеклослюлобумажной ленты в пазовой части обмотки

174 Р53

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что термоотверждение изоляции производят пропусканием тока через проводники обмотки.

Техред A,Kðàâ÷óê с

Корректор И. Самборская

Редактор Н. Ьобкова

Заказ 2430 Тираж Подписное внииа Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина,101 до размера готовой изоляции с укладкой обмотки в паз железа машины или в приспособление, имитирующее паэ, вакуумную сушку с нагревом, пропитку под вакуумом и давлением пропиточным термореактивным составом на осно-ве эпоксидной смолы и термоотверждение, отличающийся тем, что, с целью .повышения эксплуатаци- 1О онной надежности изоляции путем улучшения пропитки в пазовой части обмот" ки беэ увеличения теплового воздействия на пропиточный состав, наматыва ние стеклослюдобумажных лент на лобо- 15 вые части обмотки производят с меньшим натяжением, чем на пазовую часть, нагрев во время вакуумной сушки осуществляют пр:. пусканием тока через проводник обмоток,. при этом непосредственно перед. пропиткой устанавливают и в процессе пропитки регулированием укаэанного тока поддерживают температуру на поверхности изоляции лобовой части на 20-30 С выше температу ры пропиточного состава, а на поверхности железа машины или приспособления, имитирующего паз, - равной или на 5-10 С меньше температуры пропиточного состава.