600MW汽轮发电机防晕研究

2017-04-11 11:10:42 大云网　点击量：评论 (0)

核心提示：　　防晕结构是电机绝缘结构设计中一个很重要的方面，防晕的好坏直接影响着电机的预防性试验和安全运行。随着电机容量的不断提高，电机额定电压也相应提高，高电压下的防晕在电机绝缘结构设计和制造中

核心提示：　　防晕结构是电机绝缘结构设计中一个很重要的方面，防晕的好坏直接影响着电机的预防性试验和安全运行。随着电机容量的不断提高，电机额定电压也相应提高，高电压下的防晕在电机绝缘结构设计和制造中就显得更为重要

　　防晕结构是电机绝缘结构设计中一个很重要的方面，防晕的好坏直接影响着电机的预防性试验和安全运行。随着电机容量的不断提高，电机额定电压也相应提高，高电压下的防晕在电机绝缘结构设计和制造中就显得更为重要。以下将对我公司22kV级600MW汽轮发电机采用的防晕结构、材料、试验结果进行详细论述。

　　2原材料的选用电机线圈防晕成型方法多种矣样，我公司大型电机线圈多数采用模具热压成型方法，即将防晕层与主绝缘同时热压一次成型，然后再进行二次处理。因此防晕用材料包括防晕带底材、半导体防晕漆、绝缘覆盖漆。

　　2.1玻璃丝带针对我公司实际情况，600MW汽轮发电机防晕先从材料入手，由于石棉制品对人体有害，国外已彻底淘汰，国内也很少使用，且供货不稳定。因此我们决定对600MW汽轮发电机防晕带底材全部采用玻璃丝带。我们选用前处理纱进行织带，这样即可省去玻璃丝带进厂后须进行脱腊处理的工序，又可改善玻璃丝带的浸溃性，同时还提高了玻璃丝带的机械强度。

　　2.2低电阻防晕漆我们对原有低电阻防晕漆中不太完善之处进行改进。如原134防晕漆的问题是：电阻易偏高，附着力差等。针对这些问题，我们将原低电阻漆中的导电物质石墨改为乙炔黑，这样可减少导电物质在漆中的含量，相对增加胶的含量，即可提高附着力。另外乙炔黑的粒径较石墨更小，均匀混合后，电阻可稳定地控制在标准要求的范围内。

　　2.3高电阻防晕漆高电阻防晕漆防晕原理是利用碳化挂的非线性特性，在电场作用下自动使线圈端部电场均匀分布。因此高电阻防晕漆中最关键的原材料就是碳化硅。这次研制中我们对数个不同生产厂的磨料碳化硅和电工碳化硅进行了不同组份的配制，从中筛选出适合22kV防晕的945高阻带用防晕漆和947高电阻防晕漆。

　　3防晕结构设计依据高压电机定子线圈在通风槽口及端部出槽口处绝缘表面电场分布是不均的，当局部场强达到一定数值时，气体即发生局部电离产生电晕。

　　3.1檐部电晕的防止原理槽部电晕的产生是由于绝缘表面与槽壁间存在间隙，间隙处场强超过临界起晕场强即产生电晕。按分布参数电路计算可得出槽部起晕场强为8.lkV/cm.槽部电晕的防止方法就是使线圈绝缘表面稳定接地，消除气隙电压。具体方法就是在线圈表面进行防晕处理，以一种半导体材料使线圈槽部形成一个整体。同样可按分布参数电路计算方法求出半导体材料的电阻值。考虑到定子铁心的损耗，通常将该电阻值控制在102~l5fl之间。这样既能很好地防止电晕的发生，又不至于影响铁心的损耗而产生不必要的温升。

　　3.2端部电晕的防止原理定子线圈端部绝缘表面的场强向铁心方向递增，因此在出槽口处绝缘表面的电压降最大，轴向场强也最高。端部防晕的最终目的就是使线圈端部电场均匀分布，且使表面场强低于电晕起始场强。一种非线性的材料碳化桂提供了这种可能，试验表明，当场强达到起晕场强时，该处防晕层就起晕，超过一定数值后该处防晕层就过热碳化。通过对防晕材料的电阻率和非线性系数的调整可以很好地达到既不起晕更不过热的效果，理论计算结合试验证明，端部防晕材料的表面电阻率应为18~11（>非线性系数应为1 ~2之间较为合适。

　　3.3防晕处理长度3.3.1槽部防晕处理长度槽部防晕处理长度需考虑电机结构，以降低电场的不均匀度，不发生出槽口处对其他零件（如铜屏蔽，支架螺钉等）的放电且距槽口尽量短为原则。

　　3.3.2端部防晕处理长度端部防晕处理长度以将线圈端部表面电场强度限制在起晕场强以下为依据。根据我公司600MW汽轮发电机额定电压为22kV，通过计算可得出线圈端部防晕的最小长度。考虑一定的裕度，最后我们确定了适合我公司的汽轮发电机端部防晕长度。

　　4试验验证电机防晕的最后完成，仅仅通过理论设计是远远不够的，由于原材料和高电压常常带来很大的分散性，所以防晕结构及材料都必须通过大量的试验验证才能最后确定。

　　4.1原材料的验证4.1.1玻璃纤维带600MW汽轮发电机防晕用玻璃纤维带是按特殊要求向玻璃纤维生产厂订制的，改原用上腊玻璃丝织造为前处理玻璃丝织造，进厂后无需再脱腊处理，改变经纬向密度及原纱的捻度以改善玻璃纤维带的浸渍性。国产玻璃纤维带除捻度外，其余指标均达到和超过日立公司技术要求。完全可以满足600MW汽轮发电机防晕的需要。

　　4.1.2低电阻防晕漆对一次成型防晕带用的和涂刷用低电阻防晕漆，改石墨为乙炔黑，并改变配方进行多次试验，得出合乎要求的低电阻防晕漆。

　　其性能完全达到国内标准和日立公司的技术要求。

　　4.1.3高电阻防晕漆高电阻防晕漆国内、国外都是使用碳化硅为主要原料配制而成。所以其性能主要取决于防晕漆中碳化桂的性能和含量。我们对不同厂家生产的碳化桂进行了应用试验，并将以前沿用的石墨导电基改用乙炔黑。通过大量的试验、总结，挑选出了适合600MW汽轮发电机的高电阻防晕漆。通过试验，证明这种高电阻防晕漆也（下转第110页）相同。不过，超高水头水泵水轮机由于比速较小，转轮外侧背压和转轮侧压部的微小压差产生的水推力都会改变总水推力的大小。

　　由于包括瞬态运行状态在内，很难精确地推算出转轮周围的压力分布，因此三菱公司从水泵水轮机结构方面考虑，在真机结构设计上极力设法保持水推力平衡。其特点如下：使转轮外侧背压部室和侧压部室的间隙大小尽可能一样。

　　设置内侧平衡管（2次平衡管）和外侧连通管（1次平衡管），以便平衡转轮背压部和侧压部的水压。

　　人力中断时导叶采用逆流区影响较小的关闭模式。

　　甩负荷和入力中断前后水推力变化情况如所示。工地试验结果表明，在包括正常运行和瞬态运行在内的所有运行状态下，都不会产生过大的水推力，运行非常稳定。

　　发电机出力（MW）抽水运行水推力特性4结论本文介绍了日本葛野川抽水蓄能电站目前世界上最高水头的超高水头水泵水轮机的设计和试验概况。工地试验结果与预先验证和在微机上研究的预测值基本一致，满足设计要求。

　　从进一步追求经济性的观点出发，高水头、高转速水泵水轮机的技术问题并非全部解决了，今后必须继续开展提高分析技术等方面的研究。

　　林秀资、傅之跃校（上接第98页）完全可以满足22kV级电机防晕的要求。4.1.4覆盖漆600MW汽轮发电机防晕用覆盖漆与日立公司基本相同，符合技术要求。

　　5结构试验通过对原材料的筛选和试验，用于600MW汽轮发电机的所有防晕材料在主要性能上均能达到和超过日立公司的要求。铝排防晕处理试样试验和真机线圈防晕处理试验结果都表明，防晕性能均达到和超过曰立公司的要求。

　　6结论6.1电机防晕结构工艺简单、可靠，防晕性能稳定。

　　机的防晕要求。

　　比较，我公司600MW汽轮发电机在防晕上由于采用了一次成型后再进行二次处理，防晕性能更加可靠。

　　6.4篼低阻防晕层长度的缩短对提高电机运行的可靠性和顺利通过工序耐压试验均有明显的好处。