汽轮发电机绝缘

djde_2000

一、汽轮发电机绝缘结构简介：

9 N2 I6 ~' H* b1 |汽轮发电机是双环氧玻璃纱包多股扁铜线。其绝缘有“B”级和“F”两种。其绝缘又分为股间绝缘、排间绝缘、层间绝缘、对地绝缘及绕组端部绝缘。其填充料为石英粉、环氧树脂和云母粉加环氧树脂。通过加热、挤压成型，然后涂刷半导体漆和绝缘漆。汽轮发电机转子绕组的匝间绝缘是用玻璃漆布和环氧树脂制成的板条构成的，其槽间绝缘是用玻璃漆布和环氧树脂制成的“U”型材料。其中匝间绝缘板中有和绕组通风孔相同的风孔。汽轮发电机的定子贴心是由0.5mm或0.35mm厚的硅钢片叠加而成的。因为定子铁心中磁场是交变的，为了减少铁心的涡流损耗，硅钢片间也需要加以绝缘。其绝缘结构主要是起消除环流作用的，所以每片硅钢片之间要喷涂均匀的绝缘漆。
  X) _- v: s9 Z, A) \5 @汽轮发电机在长期运行过程中，由于受到电、热、机槭力的作用和不同环境条件的影响，绝缘会逐渐老化，以至丧失其应有的绝缘性能，因而使发电机不能继续安全的运行。汽轮发电机常见的故障如定子相间短路、定子匝间短路、定子接地以及转子匝间短路和接地等事故均是因为绝缘损害所造成的。汽轮发电机故障的检修内容大都是对绝缘结构的检查、修复和更换。因此对于从事发电机检修工作的人员来说，了解汽轮发电机绕组的绝缘结构，掌握各种常用绝缘的性能及施工工艺是十分必要的。

+ a, p( x; k4 l' j二、汽轮发电机绕组绝缘结构的基本要求：

9 D( J+ [( h6 C3 s5 ~' h1、耐热性：
汽轮发电机再运行中要发热，导致其温度升高，因而要求其绝缘能耐高温，既要求绕组绝缘应采用相应耐热等级的绝缘材料。汽轮发电机常用的绝缘材料一般为啊A、E、B、F、H五个耐热等级。各级绝缘材料允许最高温度已经在绝缘材料里介绍过了，这里就不在论述。汽轮发电机绝缘的寿命随工作温度升高而急剧下降，运行中绕组绝缘最热点的温度不得超过规定。
普通汽轮发电机绕组的绝缘一般选用B级。其耐热温度为130度。

2、耐电性：
汽轮发电机的绕组绝缘要长期处在几千伏到几万伏的强电场作用之下，所以必须要具有很好的耐电性能。耐电性能是指耐电强度和耐电晕性能而言，耐电强度通常用单位厚度绝缘的击穿电压来衡量。汽轮发电机在运行中，受工作电压的长期作用同时又受到大气过电压和内部过电压冲击波的瞬时作用，当电压达到某一值时，绝缘将产生电击穿、热击穿或化学击穿的现象。这个击穿电压值与绝缘的厚度、温度、散热条件以及本身老化程度和固有缺陷等许多因素有关。所以随着绝缘厚度增加，材料利用率有所下降。因此，绕组绝缘厚度也不是可
以随意增加的。

3、耐电晕性：
: f$ t/ d+ e4 V& p3 m* D) K在6KV及以上的汽轮发电机定子绕组，在运行中都可能发生电晕现象，即由于绝缘表面电场分布的不均匀，则在局部电场强度达到一定数值时，其周围气体局部电离，产生辉光放电，就叫电晕。电晕将产生热效应和臭氧，氮等化合物，同时损坏绝缘。因此对电压在6KV以上的汽轮发电机绕组均要采取防电晕措施。良好的绝缘在直流电压作用下形成三种电流，电容充电形成的电容电流，介质极化形成的吸收电流和传导电流。由于电容和吸收电流随所加的电压时间增加而衰减，因而测得的绝缘电阻随加压时间的增加而增大，这种绝缘电阻随加压时间的增加而增大的现象称为绝缘的吸收现象，这部分电流叫做吸收电流。当绝缘受潮污损时，传导电流成份大大增加，吸收现象变得不明显。于是可以利用吸收现象来判别绝缘是否受潮。所谓吸收比就是指加压60s时的绝缘电阻与加压15s时绝缘电阻阻值之比。

( z/ J6 O8 n2 w7 C; v4、介质损失角：
在外施交流电压下，绝缘将产生介质损耗。介质损耗的存在使流过绝缘的安全电流超前于外施电压的相位角略小于90度，由于介质损耗的存在，会使绝缘发热，因此对于高压汽轮发电机，其绝缘层厚、散热差，必须严格控制其介质损耗，以防止因介质损耗过大而发生热击穿的绝缘损坏事故。

: ?* t) A" B/ J% r5 f+ I5、机槭性能：
* y; J4 W" {8 f; o3 H+ }4 S3 r在运行中，汽轮发电机绕组的绝缘要求受频率为100Hz的电磁力的频振作用，因而引起汽轮发电机绕组振动。尤其是在三相突然短路形成的强大电流冲击下，绕组绝缘槽部和端部将受到强大电磁力的作用，有可能使其定子绕组损坏，甚至严重损坏。因此，要求其绕组的绝缘结构要具有良好的机槭性能，绕组的槽部和端部要固定牢靠、结实，以限制其变形。

二、定子绕组的绝缘结构：
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汽轮发电机定子绕组的结构有两种形式，一种是框式，另一种为条式。所谓框式线圈既把两个线圈边和端部都做在一起如框型。这种线圈因成型、嵌线都很麻烦，目前大中型汽轮发电机中已不采用。条式线圈称为线棒，他的元件仅为一个线圈边。一般中型以上汽轮发电机都采用这种线棒，其每槽内嵌入两个线圈边。
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9 g6 `0 I, J* v2 o) B1、股间绝缘：
条式线圈由多股铜线并联而成，同时为使各股导线的感应电势均衡，以防止形成环流，所以股间不仅要有绝缘，而且还要经过换位嵌放。股间绝缘的损坏造成股间短路，会失去换位效果。短路严重时会使线棒局部过热，引起线棒主绝缘损坏。为了实现股间绝缘和换位的效果，其股间绝缘一般采用一根绝缘铜线与一根裸铜线相间编织的方式。股间绝缘材料多为醇酸树脂侵渍的玻璃丝。在换位处绝缘易损坏，应加垫绝缘薄块，并进行胶化，使其完全胶固成一个整体，然后再包主绝缘。
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2、排间绝缘和层间绝缘：
同一线棒的两排铜线之间的直线部分需垫用环氧酚醛玻璃丝板，端部垫以醇酸玻璃软云母板，构成排间绝缘，同一槽内上、下线棒之间垫以酚醛玻璃板构成层间绝缘。

3、对地绝缘：
由多股铜线组成线棒的线心经过胶化成型之后，外面再包敷多层云母带组成对地绝缘。对地绝缘是线棒的主绝缘，其质量好坏将决定汽轮发电机能否可靠运行，所以应特别注意检查与试验。汽轮发电机线棒主绝缘必须采用机槭强度高，化学性能稳定、耐高温和电气绝缘性能好的材料，目前主要使用云母和云母制品。
9 w  w. a" r3 n" I线棒主绝缘有两种结构形式，一种是烘卷式绝缘，另一种是连续式绝缘。由于烘卷式绝缘有较大的缺点，目前我国已不采用。检修老型号汽轮发电机时，可能会遇到这种绝缘结构，届时可以查阅有关资料、检修记录、检修总结来确定检修方案。
连续式绝缘的槽部及端部都是由云母带连续包绕的，然后侵胶而成。这种绝缘最大的优点是槽部与端部绝缘之间没有接头，也就没有了烘卷式绝缘的弱点，因此连续式绝缘得到广泛的应用。
9 }4 X) v- z3 \: ?在主绝缘层的外面,为了防止绝缘的损坏,还要添加一层保护层.保护层采用的是无碱玻璃丝带,在直接线部分应平包,在端部应用半叠绕的方式。为了改善槽部元件四个棱角的电场集中现象，常在元件上下两窄面充填半导体材料，相当于增大了导体的圆角半径，从而消弱了该处电场集中效应，来提高绝缘安全运行的环境水平。
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' @2 F5 Z8 ^4 w, L: G1 ~8 C, t5 w2 |4、端部绝缘结构和斜边间隙：
7 M) Q) G+ ?9 \1 R9 Y+ r! y% t* k9 Y* r对于采用连续式绝缘结构的线圈，其端部的绝缘厚度可以比槽部绝缘厚度减薄20%或更多一些。端部斜边间隙不但要考虑通风散热，嵌线操作方便，还要注意异相间隙，起防电晕电压以及在耐压试验时不发生闪络。

8 x( \* V* ^4 P3 P5、线圈端部连接绝缘及端部绝缘间距：
线圈端部连接有连接线、铜排引线、极间连线和冷却水管，固定件包括端部支架和端箍。对于大容量汽轮发电机，其端部连接件绝缘一般采用5438-1玻璃粉云母带半叠绕包绝缘，最后再半叠绕包一层包带。并头套的绝缘一般采用环氧玻璃纤维压制的绝缘盒，套在外面。盒内的填充料为环氧树脂和石英粉等。
为了满足嵌线的工艺要求和防止耐压试验时对地放电，线圈端部绝缘间距应符合汽轮发电机安全运行的要求。
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& z" _7 N- l# l& u, B6、电晕及其防止：
高压汽轮发电机定子线圈在通风口及端部出槽口处绝缘表面的电场分布是不均匀的，容易发生电晕现象。当线圈绝缘表面经低电阻防晕层处理后，电场分布变得较为均匀这样就基本上可以避免电晕的产生。
( j, A' L/ x& D' H0 K/ w. s! x$ @防晕层处理可以在线棒直线部分主绝缘的表面先涂刷一层半导体漆至伸出槽口40 至50mm处为止。然后平包一层无碱玻璃丝带，再涂刷一次半导体漆，并让漆渗入玻璃丝带内。再在线圈端部也先涂一层半导体漆，使之与槽绝缘重叠10-20mm。然后半叠包一层玻璃丝带，再在外面涂一次半导体漆即可。

; P) j* f# A1 H1 S, n8 M  o. [: n三、隐极式转子绕组绝缘结构：

这里只以气体外冷的隐极式转子绕组为例，气体外冷式隐极转子绕组的绝缘结构其转子绕组由裸扁铜线绕制而成，匝间绝缘用环氧玻璃布板或复合纸垫条外包薄膜粘带构成。槽衬可用塑性槽衬，也可用环氧玻璃刚性槽衬，楔下垫条及槽底垫条均采用环氧玻璃布板制成。隐极式转子的端部线圈绝缘是环氧玻璃布板制成的弧型瓦块。其匝间绝缘是环氧玻璃布垫块等组成的。
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[ 本帖最后由 djde_2000 于 2007-8-15 10:14 编辑 ]

touming2008

学习了,谢谢分享.

hbwychx1000

看过了，非常不错，长见识，谢谢！

hambot

谢谢楼主分享。。。。。。

lynjq

非常不错，长见识，谢谢！