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高壓電機定子壓圈匝間絕緣結構

在高壓電機絕緣故障中,匝間絕緣破壓擊穿率一直高于主絕緣對地擊穿率。但由于匝間絕緣擊穿常常引起主絕緣對地擊穿,因此在判斷事故時匝間事故容易被掩蓋,匝間絕緣質(zhì)量也容易被人們所忽視。

從高壓三相交流異步電動機整體絕緣結構看,匝間絕緣與主絕緣相比,具有絕緣薄、接觸面積大;在電機運行中特別是啟動時,所承受的過電壓高;在線圈制造中匝間絕緣要受到拉型整形時的機械力、壓型時的過熱及運行時的熱應力等特點。特別是變頻電機的匝間絕緣還要承受交流變頻器輸出的高頻瞬間脈沖尖峰電壓,因此匝間絕緣結構是整個絕緣結構中的重點之一。由于匝間絕緣處理方案與電機類型、線圈匝數(shù)、繞線方式、電壓等級、使用工況等均有關系,如處理不當,即會造成質(zhì)量隱患

1 電機匝間絕緣確定原則

安全可靠、經(jīng)濟適用是匝間絕緣設計的首要原則。由于匝間絕緣的特殊性,選材設計時須具備以下條件:(1)應有足夠的電氣擊穿強度;(2)相應的耐熱等級;(3)應能承受制造過程中以及運行時的各種機械力;(4)高壓時應有良好的耐電暈性能;(5)絕緣厚度在不影響各項性能的情況下,越薄越好。

2 3kV~10kV高壓電機匝間絕緣結構的確定

2.1 高壓電機線圈常用電磁線

線圈的匝間絕緣除特殊規(guī)格需加包絕緣外,主要是線圈所用電磁線自身的絕緣,所以電磁線的選擇至關重要。現(xiàn)行的高壓電機一般為F級電機,因此,電磁線耐熱等級也應為155e的F級電磁線。從工藝角度出發(fā),自粘線是******。它是一種線圈匝間膠化可靠、線圈制造工藝簡單,已被電機廠廣泛接受的一種電磁線。除自粘性外,導線的寬窄比也是重要的參數(shù)之一,一般情況下,寬窄比不宜大于6B1,較大線規(guī)時還應考慮導線的硬度,線圈繞線方式也是選擇電磁線應考慮的問題。

3kV電機電磁線以玻璃絲包漆包線為主,由于此類電機需求量小,一般也可選用薄膜線。6kV電機電磁線主要以玻璃絲包亞胺薄膜繞包線為主。萬伏級電機電磁線的選擇,主要是考慮電暈和過電壓問題,耐暈耐壓性能好的絕緣材料首推云母,所以云母繞包線主要用于10kV電機,其種類主要有:(a)單面補強云母帶繞包線,這種云母繞包線絕緣厚度薄,耐電暈性能好,但由于沒有玻璃絲補強其機械強度較差,在線圈制造過程中應格外注意,該種繞包線主要用于匝間絕緣厚度要求較薄,電機性能要求較高的10kV電機上;(b)玻璃絲包云母帶繞包電磁線,該種電磁線由于有玻璃絲補強材料,機械性能耐暈性能良好,是萬伏級電機常用電磁線;(c)玻璃絲包云母帶與亞胺薄膜混包電磁線,該種電磁線由于引進了亞胺薄膜,其機械性能和擊穿強度較上兩種電磁線均有大幅提高,常用在PVT較高,小功率有換位要求線圈的萬伏級電機上。

2.2 根據(jù)線圈每匝電壓峰值選擇匝間絕緣

2.2.1 圈式線圈每匝電壓峰值計算方法

電機在運行或啟動時線圈每匝所承受的過電壓峰值是確定匝間絕緣結構的主要依據(jù),針對現(xiàn)在國內(nèi)各廠確定匝間電壓峰值的計算方法,仍以美國WH公司匝間電壓峰值計算方法為準。其計算公式如下:PVT=0.816@p.u@e@n/TPC式中,PVT)線圈每匝沖擊電壓峰值,V;p.u)每單位值,對于標準型線圈匝間絕緣為2;加強型線圈匝間絕緣為3(加強型線圈為電機頻繁啟動,且正反轉(zhuǎn));e)標準線圈為1,換位線圈為3;n)電機額定電壓,V;TPC)線圈匝數(shù)。

2.3 特殊繞制線圈匝間絕緣結構

近年來隨著電力工業(yè)的發(fā)展,10kV電機需求量越來越多,此類電機線圈導線由于截面小,線圈匝數(shù)多,于是就產(chǎn)生了弓形、