摘要：針對H級高壓三相異步電動機的絕緣結構進行了探討,認為6kV及以上電壓等級的定子線圈主絕緣,采用有機硅玻璃布補強粉云母帶或環氧二苯醚玻璃布補強粉云母帶時,嚴重影響定子線圈的常態和熱態介損,會縮短線圈絕緣的電熱老化壽命,故應采用新型H 級云母帶或其他H 級云母帶。
關鍵詞：防爆 高壓電機 絕緣結構
H 級高壓三相異步防爆電動機以其耐熱性好、電機使用壽命長和運行可靠而逐步得到用戶的青睞。據了解,國外發達國家80 年代末已開始應用H 級6kV 及以上的高壓電機,而在我國低壓H級電機應用較早,但80 年代末和90 年代初才開始應用3kV 電機,大多用在機車牽引上。制約H 級高壓(6kV 及以上) 三相異步電動機發展的主要因素是:難以找到既滿足耐熱要求又滿足線圈電氣性能(主要是介損指標) 的主絕緣材料。
對H 級6kV 高壓防爆電機絕緣結構進行了深入研究,已成功地生產10 余臺電機,滿足了用戶的要求。
1 H級3kV 及以下電機絕緣結構簡介
目前,H 級3kV 及以下電機在國內已穩定地批量生產,其絕緣結構按電壓等級可分為兩類:一是千伏級低壓散繞或成型類; 二是3kV 級成型類。前者使用的絕緣材料主要是:散繞類線圈用聚酯亞胺漆包線(QZY- 1/ 180 或QZY- 2/ 180) 或聚酯嚴胺/ 聚酰胺亞胺復合漆包線(QZY/ XY- 1/ 200或QZY/ XY - 2/ 200) ,成型類線圈用燒結線MYFB - 25/ 180 或MYFB - 30/ 180 或SBMYFB -30/ 180 ,一般地,導線絕緣即匝間絕緣,對地絕緣(主絕緣) 一般均采用NHN ;后者使用的絕緣材料主要有:線圈所用的導線絕緣即匝間絕緣,使用的電磁線為燒結線SBMYFB - 40/ 180 或SBMYFB -30/ 180 對地絕緣用有機硅玻璃布補強粉云母帶或環氧二苯醚玻璃補強粉云母帶,采取模壓工藝。上述兩類絕緣結構的電機繞組浸烘均需H 級浸漬漆進行絕緣處理。
按JB/ T 50132 —1999《中型高壓電機定子線圈成品產品質量分等》標準,對于3kV 級定子線圈不予考慮介損指標,而對6kV 及以上電壓等級的三相異步電機進行介損指標考核。當3kV 級定子線圈采用有機硅玻璃布補強粉云母帶或環氧二苯醚玻璃布補強粉云母帶作為主絕緣時,由于不考慮介損指標,其他電氣性能全部合格。事實上:有機硅玻璃布補強粉云母帶或環氧二苯醚玻璃布補強粉云母帶,在熱壓固化時的化學反應是縮聚反應,在形成高分子物同時析出一些低分子副產物,這些低分子副產物有一部分夾在已固化的絕緣層內,嚴重影響6kV及以上電壓等級的定子線圈的常態和熱態介損。理論分析和試驗均已證明:采用有機硅玻璃布補強粉云母帶或環氧二苯醚玻璃布補強粉云母帶,作為6kV 及以上電壓等級的定子線圈主絕緣時,熱態介損測量值(2013 %～ 2413 %) 比JB/ T50132 —1999《中型高壓電機定子線圈成品產品質量分等》標準規定值( ≤10 %) 高出許多,這會縮短線圈絕緣的電熱老化壽命。
2 H 級6kV 電機絕緣結構的探討
綜上所述,H 級6kV 及以上電壓等級的定子線圈主絕緣,不能采用有機硅玻璃布補強粉云母帶或環氧二苯醚玻璃布補強粉云母帶,尋找另一種H 級云母帶,且在熱壓固化時沒有一些低分子副產物析出,是確定H 級6kV 及以上電機絕緣結構的關鍵。
2.1 H 級云母帶的選型
為了找到滿足H 級6kV 及以上電機絕緣各項性能合格的云母帶,我們與國內有關絕緣材料廠協商,確定研制新結構H 級云母帶。參照JB/ T6488. 3 —1992 標準中的5440 - 1 云母帶性能,提出了技術條件,其主要性能與要求見表1。
對于該云母帶,入廠進行了抽樣檢測,各項性能指標均在表1 規定范圍內。
2.2 H 級絕緣線圈樣棒的制作與測試結果
利用新型H 級云母帶制作的3 個樣棒,主絕緣厚度單邊為118mm ,半迭包0114 ×25 的H 級云母帶9～10 層,采取模壓工藝。工藝參數為:180～200 ℃預熱4～6min ,然后加壓壓到規定尺寸,保溫保壓1h 后卸模。線圈樣棒測試結果見表2。
從試樣制作和表2 測試數據看,新型H 級云母帶工藝性較好,制定的熱壓工藝參數合理,線圈樣棒各項電氣性能指標按JB/ T 50132 —1999 考核,其常態介損、擊穿電壓、瞬時擊穿場強達到優等品。熱態介損優于一等品,接近優等品。
2.3 匝間絕緣的確定
對于6kV 電機,為了減少線圈絕緣制造工序,一般導線絕緣即匝間絕緣。研制了SBMYFB - 40/ 180、SBMYFEB- 50/ 180 兩種H 級絕緣的電磁線,通過改變電磁線的絕緣結構和加工工藝,兩種電磁線的各項電氣性能指標優于傳統的雙玻絲包薄膜繞包扁銅線SBEMB - 50/ 155 ,特別是彎曲后擊穿電壓(與雙玻絲薄膜繞包扁銅線相比) 能提高20 %左右,電磁線的4ɑ、4b 彎曲后擊穿電壓≥515kV ,大大提高了電機匝間絕緣的可靠性。
3 結論
H 級6kV 及以上電壓等級的定子線圈主絕緣最好不采用有機硅玻璃布補強粉云母帶或環氧二苯醚玻璃布補強粉云母帶,應采用新型H 級云母帶或其他H 級云母帶。
新型H 級云母帶作為6kV 電機主絕緣時,其各項電氣性能指標按JB/ T 50132 —1999 考核,其常態介損、熱態介損、擊穿電壓、瞬時擊穿場強可達到優等品標準。
所制定的H 級6kV 高壓防爆電機絕緣結構合理,滿足性能和使用要求。
建議盡快制訂《H 級絕緣定子線圈成品產品質量分等規定》,以指導H 級電機的生產。
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