浅谈高压电机绝缘材料应用及失效问题处理.docVIP

浅谈高压电机绝缘材料应用及失效问题处理 　　摘 要：本文通过分析我国绝缘材料及绝缘结构的基准体系，对几种高压电机绝缘材料的应用进行对比，并就高压电机绝缘材料的失效问题进行探讨。以期通过本文的阐述为促进高压电机绝缘技术发展，完善其相关理论提供参考。 　　关键词：绝缘材料 高压电机 材料失效 基准体系 　　1、我国绝缘材料及绝缘结构的基准体系 　　长期以来，绝缘结构的耐热性评定与考核代表了国际电机安全认证的最高水准，具有100多年历史的美国保险商实验室绝缘结构认证就是很好的证明。 　　在国内，除部分规模较大的电机生产企业外，大部分企业对绝缘材料未经筛选及绝缘结构未经评定就用于生产，其产品安全性存在很大的隐患。目前为止，GB/T 17948体系未强制执行，符合中国国情的电机绝缘结构认证体系尚未建立，没有经过试验证明的、成熟的材料基准数据库和绝缘结构基准数据库。这使得普通电机生产企业在设计绝缘结构时，无法根据自身生产的需要，选择具有合适的绝缘结构进行参考，无法遴选具有合适温度指数和其他性能的绝缘材料。 　　近期，中国质量认证中心（CQC）通过了《电机用绝缘结构性能认证规则》。《认证规则》对于三种不同类型的绝缘结构（已被运行经验证明的绝缘结构、按相关标准评定过的绝缘结构、未被运行经验证明且未按相关标准评定过的绝缘结构）如何根据GB/T 17948体系及其他相关国际标准进行绝缘结构评定，做出了详细规定，使得国内电机用绝缘结构的性能认证有章可循。 　　2、几种高压电机绝缘材料的应用对比 　　2.1 浸渍漆 　　现有电机使用的浸渍漆为H级二苯醚浸渍漆。二苯醚体系浸渍漆中的苯乙烯是活性稀释剂，不能完全参与反应，不能达到真正的无溶剂化；苯乙烯的饱和蒸汽压较高（853 Pa/25℃，25 598Pa/lO0～C），在VPI绝缘处理中，很难将真空度进一步提高，影响浸渍效果；同时苯乙烯的沸点为145.2℃，而现有工艺浸渍漆的烘焙温度一般高于这一温度，这样必然会导致苯乙烯较快的挥发，不利于人体健康和环境保护。国外电机使用的浸渍漆为H级无溶剂聚酯树脂，聚酯树脂完全无溶剂化，基本实现了零挥发，不会对人??和环境造成危害，可以提高VPI绝缘处理时的真空度和压力。 　　2.2 匝间绝缘材料 　　国外电机转子线圈匝间绝缘采用CEQUIN—X耐热绝缘纸和水溶性清漆；国内该厂现有电机采用的是二苯醚坯布。 　　国外电机转子线圈匝间绝缘固化工艺简单，而且时间较国内该厂大幅缩短，极大地节约了能源，降低了生产成本，提高了生产能力。 　　2.3 槽口绝缘材料 　　国外电机槽口绝缘采用的是CEQUIN—X非石棉纸，国内采用的是聚芳酰胺纤维纸。 　　2.4 线圈的一体化 　　国外电机转子线圈采用RTV有机硅橡胶注射。先使用上、下护框将线圈包裹起来，然后注射RTV硅树脂胶，固化后可以形成结实、柔软的硅橡胶保护层，有效地填充了空气气隙，使线圈成为1个整体，提高了线圈耐振性、耐潮湿性和耐化学物的能力。同时工艺操作简单、快捷，约2～3min便可制作完1个线圈。国内该厂现有电机则使用热膨胀材料作为一体化材料，需现场靠人工进行剪裁并填允，不能保证线圈空隙的充分填充，同时也造成材料浪费。 　　2.5 关于槽绝缘 　　国外电机定子线圈嵌线时没有槽绝缘，而国内该厂采用的是聚酰亚胺薄膜作为槽绝缘。在保证绝缘强度的情况下，没有槽绝缘可以提高槽满率，能产生以下效果：在线负荷不变的情况下，可以提高电机功率；在电机功率不变的情况下，可以降低发热因数，减小铜耗，从而降低电机温升。 　　2.6 线圈外包绝缘 　　在同样绝缘厚度的情况下，国外电机线圈外包绝缘采用加厚云母带2/3叠包1次或采用扣合绝缘，国内该厂电机线圈则采用比较薄（t0.05mm）的聚酰亚胺薄膜半叠包3次。 　　3、高压电机绝缘材料失效问题及处理措施 　　3.1 导致高压电机绝缘材料失效的主要原因 　　绝缘材料的使用寿命取决于其老化程度。绝缘材料的老化主要有电老化和热老化，而变频电机所承受的高频方波电压使电老化和热老化速度加剧，造成绝缘的过早损坏。 　　3.1.1 电老化 　　（1）局部放电。局部放电是造成绝缘电老化、寿命缩短的主要原因。局放产生的电子离子不断轰击绝缘，对绝缘产生侵蚀，而变频电机绝缘的局放问题比工频电机更严重。 　　（2）由于变频电机绕组上加的是高频电压，随着频率的增大，线圈间、匝间及其对地的寄生电感、电容开始起作用，造成匝间电压分布不均匀，入口端承受电压很高，且不按匝数均匀分布，使局部产生过电压。 　　（3）电源和电机之间的连接电缆会产生波反射和折射，从而在电机入口端产生过电压，这些高电压往往呈尖峰形。由高电压产生的高电场会导致绝缘内部的气隙及绝缘表面的局部放电加重。 　　（4）频率的增大造成局部放电现象加重。局部放电的次数与电