BG2792U1 - Изолационна система за секции и полусекции на високоволтови електрически машини - Google Patents

Abstract

Статорната многонавивкова секция и полусекция (стержен) за високоволтови електрически машини е с високоефективна изолационна система и с подобрени технически показатели. Елементарните медни проводници са подредени според вида на секцията, като всеки проводник има проводникова изолация (2). Многонавивковата секция е изолирана с корпусна изолация, след това са нанесени коронозащитни ленти - в правата част на секцията с проводяща коронозащитна лента (7), а веднага след нея по посока челата има полупроводяща коронозащитна лента (8). Огънатите челни части на секцията (извън габаритите на статорния пакет) са покрити със защитна пореста лента (9) и така формирана, многонавивковата секция след бобиниране и свръзки заедно със статорния пакет е импрегнирана с импрегнационен лак. При полусекцията имаме вертикален сепаратор (3) между редовете проводници, транспозиционен сепаратор (4) по тънката част и транспозиционен пълнител в горната и долната част, като след това са нанесени корпусната изолация, проводящата и полупроводящата коронозащитни ленти (7, 8) и защитната пореста лента (9). Така формирана, полусекцията е импрегнирана с импрегнационен лак.

Description

(54) ИЗОЛАЦИОННА СИСТЕМА ЗА СЕКЦИИ И ПОЛУСЕКЦИИ НА ВИСОКОВОЛТОВИ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ МАШИНИ

BG 2792 UI (57) Статорната многонавивкова секция и полусекция (стержен) за високоволтови електрически машини е с високоефективна изолационна система и с подобрени технически показатели. Елементарните медни проводници са подредени според вида на секцията, като всеки проводник има проводникова изолация (2). Многонавивковата секция е изолирана с корпусна изолация, след това са нанесени коронозащитни ленти - в правата част на секцията с проводяща коронозащитна лента (7), а веднага след нея по посока челата има полупроводяща коронозащитна лента (8). Огънатите челни части на секцията (извън габаритите на статорния пакет) са покрити със защитна пореста лента (9) и така формирана,

2792 UI многонавивковата секция след бобиниране и свръзки заедно със статорния пакет е импрегнирана с импрегнационен лак. При полусекцията имаме вертикален сепаратор (3) между редовете проводници, транспозиционен сепаратор (4) по тънката част и транспозиционен пълнител в горната и долната част, като след това са нанесени корпусната изолация, проводящата и полупроводящата коронозащитни ленти (7, 8) и защитната пореста лента (9). Така формирана, полусекцията е импрегнирана с импрегнационен лак.

претенции, 2 фигури

2792 UI (54) ИЗОЛАЦИОННА СИСТЕМА ЗА СЕКЦИИ И ПОЛУСЕКЦИИ НА ВИСОКОВОЛТОВИ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ МАШИНИ

Област на техниката

Настоящият полезен модел се отнася найобщо до полусекция (статорен или роторен стержен) и статорна многонавивкова секция за въртящи се електрически машини с високоустойчива и високоефективна вакуумно-пресова изолационна система, подобряваща енергийните параметри и енергийната ефективност на машината. По-специално полезният модел се отнася до полусекция (статорен или роторен стержен), изработен по технологията VPI (вакуумно-пресова изолация) и статорна многонавивкова секция, изработена по технология Global VPI за въртящи се електрически машини с високоефективна изолационна система.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са методи (Resin Rich или други по-стари технологии) за изработка на полусекция (статорен или роторен стержен) за въртящи се електрически машини за ниско, средно и високо напрежение, при които предварително нарязани и разкроени елементарни медни профилни проводници се зачистват, огъват и транспозиционират един спрямо друг. Отделните елементарни проводници се подреждат успоредно един над друг и се изплитат в два реда, представляващи полусекцията. Между двата вертикални реда проводници се поставят вертикален сепаратор, а под транспонираните проводници (по тънката част на полусекцията) при прехода от единия полуклон към другия - транспозиционен сепаратор, изолационни (транспозиционни) пълнители и изравнители и се извършва опаковането на статорната (роторната) полусекция. След това статорната полусекция се поставя в специални съоръжения, където се загрява до определена температура за определен интервал от време и при определен режим на налягане с цел постигане на оптимална геометрия и едновременно с това полимеризация на епокси-новолачните съставки на изолационната система на проводниковия сноп и постигане на желана първоначална (изходна) напречна геометрия, която е изходна база за изграждане на основната (главната, наречена още корпусна) изолация.

Задържа се при тази температура необходи мото за полимеризация време и плавно се охлажда. След почистване и тестове, челните части на статорната полусекция се оформят съобразно параметрите на статора, спояват се краищата на отделните проводници един към друг и челните части се премазват с електроизолационна епоксидна смола. Върху полусекцията (статорен или роторен стержен) се нанасят основната (главната, наречена още корпусна) изолация по цялата дължина, проводяща защитна лента в активната (статорна) част, полупроводяща защитна лента извън статорния пакет (преди челните участъци), специални защитни ленти (в челните части) в зависимост от работните мощност, напрежение и избрания метод и технология за полимеризация и конфигуриране и накрая полусекцията (статорния или роторен стержен) се изпича в приспособление за окончателно оформяне на всички части при точно определен времевотемпературен режим и при определено налягане. Параметрите време, температура и налягане са функция на множество фактори, като основните са вида изолационна система, работните мощност и напрежение, както и температурния клас на въртящата се електрическа машина.

При изработка на многонавивковата секция (по използваните досега методи на Resin Rich или други по-стари технологии) се навиват изолирани или голи елементарни медни проводници с правоъгълно напречно сечение. Броят на свързаните в паралел елементарни медни проводници е един или повече (във всяка навивка), като те се подреждат успоредно един до друг, един върху друг или един до и върху друг по тесните им плоскости и се изолират с навивкова (проводникова) изолация. След това така полученият съставен проводник (проводников сноп) се навива върху шаблон с необходимият брой навивки (две и повече) и елементите на така получената неформована многонавивкова секция се обвиват със защитен слой лента за разпъване, формоване и конфигуриране на секцията по параметрите на статора. При следващата операция елементите на активните части на многонавивковата секция се промазват с електроизолационна епоксидна смола и се изолират с термореактивни ленти след което се извършва първо топлопресоване за начално конфигуриране на активните части и постигане на желаната напречна геометрия, основа за полагане на основната (главната, наречена

2792 UI още корпусна) изолация, при точно определен време-температурен режим и налягане.

След почистване и извършване на механични и електрически тестове, се извършва полагане на основната (главната, наречена още корпусна) изолация на секцията от термореактивни изолационни ленти в активните части (канални участъци) и полагане на термопластични изолационни ленти в челните части. Тук свързването на изолацията от термореактивен тип (изолацията на каналните части) с тази от термопластичен тип (изолацията на челните части) се извършва чрез точно определено презастъпване на различните слоеве на видовете (термопластични и термореактивни) ленти по начин, който наподобява конус. Следва поставяне върху основната (главната, наречена още корпусна) изолация на коронозащитен слой ленти. Правите части на секцията, които се поставят в канала на статора, се покриват с проводяща коронозащитна лента, а веднага след нея в началото на огънатите части на секцията (при гарантиран контакт между слоевете на двете коронозащитни ленти) се поставя полупроводяща коронозащитна лента с определена дължина (във функция от работното напрежение). Следващата операция е второ топлопресоване на корпусната изолация в зоната на каналните участъци (правите части), което се извършва в специални съоръжения (конкретно изработени за всеки различен вид секция, както при първо топлопресоване), при точно определен време-температурен режим и налягане с цел полимеризация на термореактивната изолация, окончателно конфигуриране и постигане на конкретна геометрия.

Следва почистване, проверка на геометрична конфигурация и размери, електротестове, поставяне на защитни ленти в челните части и окончателна (вторична) полимеризация на термореактивната изолация (в активните части) и конфигуриране (полуопресоване от свиващите се защитни ленти) на термопластичната изолация в челните части.

Всички секции и полусекции, произведени по описаните два метода, имат сравнително висока продължителност на производство и себестойност, поради високата енергоемкост на метода и незадоволителни технически показатели като:

- сравнително ниска влагоустойчивост;

- сравнително ниска устойчивост при работа в агресивна среда;

- сравнително ниска механична устойчивост;

- наличието на „конус“ (преход от термореактивната, в каналните части, към термопластична, в челните части, изолация);

- незадоволителен коефициент на запас на изолацията;

- незадоволителна устойчивост на частични разряди.

Все по-силно се чувства нарастващата необходимост от производство на въртящи се електрически машини с изолационна система гарантираща подобряване на енергийните показатели, а оттам и увеличаване на енергийната ефективност при употреба на машините, съчетана с икономическата ефективност при производство на тези въртящи се електрически машини за ниско, средно и високо напрежение.

Това налага да се разработят нови модели на секции и полусекции с високоефективна изолационна система с повишена устойчивост към външно въздействие на влага, химически и механични влияния, с по-добра хомогенност, помалка дебелина и повишена диелектрична якост на основната (главната, наречена още корпусна) изолация, които успешно и икономически изгодно да заменят познатите решения.

Техническа същност на полезния модел

Настоящият полезен модел се отнася за секции и полусекции (за статорни и роторни намотки) за ниско, средно и високоволтови въртящи се електрически машини с високоустойчива и в същото време високоефективна вакуумно-пресова изолационна система (VPI) с подобрени технически показатели, с намалена продължителност и себестойност за нейното производство.

За полусекциите (стержените) това се постига, като предварително нарязаните и разкроени елементарни медни профилни проводници са зачистени, огънати и транспозиционирани един спрямо друг. Отделните елементарни проводници са подредени успоредно един над друг и са изплетени в два реда, представляващи статорната полусекция (както е при изолационна система Resin Rich или други по-стари технологии). Между двата вертикални реда проводници са поставени вертикален сепаратор, а под транспонираните проводници (по тънката част на секцията) - транспозиционен сепаратор, изолационни

2792 UI (транспозиционни) пълнители и изравнители и се извършва опаковането на полусекцията (етержена). Така формирана, полусекцията (стержена) търпи термична обработка за постигане на необходимата изходна конфигурация за изграждане на основната (главната, наречена още корпусна) изолационна система. Основната изолация е базирана на т.нар. сухи, порьозни ленти (ленти, чийто състав включва основно носител - стъклотъкан, РЕТ-филм, каптон, РЕТ-флийс или други подобни подложни носители и защити), пресована слюденитна хартия, прикрепена към носителя със смола, латентни ускорители за полимеризация, ако не се съдържат в смолата, и други укрепващи съставки, които се пропиват със смола при процеса вакуумно-пресово импрегниране. Върху полусекцията е нанесена основната (главната, наречена още корпусна) изолация, чиято дебелина (броя на слоевете) е функция от работното напрежение, мощността и режима на работа при конкретната въртяща се електрическа машина, проводяща и полупроводяща ленти за короно защита, чиито параметри са също функция на работното напрежение, ленти за челна защита и други специални защитни ленти.

Проводящата и полупроводящата лента предварително се втвърдяват и при импрегнация на полусекцията не позволяват проводимите вещества от коронозащитните ленти да преминат в лака. Полусекциите (стержените) са покрити с импрегнационна смола (едно или двукомпонентна), която след термореактивна реакция е във вид на хомогенна стъклообразна маса.

Настоящият полезен модел обхваща и статорна многонавивкова секция за високоволтови въртящи се електрически машини с устойчива, високоефективна вакуумно-пресова изолационна система тип Global VPI с подобрени технически показатели - силно повишена механическа якост, устойчивост на агресивни влияния, повишена диелектрична якост, намалена едностранна дебелина на изолацията (в mm), с намалена продължителност и себестойност за нейното производство.

Многонавивковата секция е навита с изолирани елементарни медни проводници с правоъгълно напречно сечение. Броят на свързаните в паралел елементарни медни проводници е един и повече, като те са подредени успоредно един до друг, един върху друг или един до и върху друг по тесните им плоскости и се изолират с навивкова (проводникова) изолация. Така полученият съставен проводник се обвива със слой от защитни (предпазни) ленти основно в зоните на активните части с цел топлопресоване и конфигуриране на напречното сечение на активните (канални) части чрез топлопресоване - подобно на изолационна система Resin Rich.

Следва цялостно изолиране на секцията (без прекъсване на изолационните слоеве) с основната изолационна (суха порьозна) лента, която представлява основната (главната, наречена още корпусна) изолация. Правите (активни) части на секцията, които се поставят в канала на статора се покриват с проводяща коронозащитна лента, а веднага след нея, по протежение на секцията в посока челните части, се поставя полупроводяща коронозащитна лента, а накрая челните части се покриват с един слой защитна пореста (задържаща смолата в посока отвътре навън) лента.

Така изолираната секция търпи термична обработка, при което проводящата и полупроводящата лента се втвърдяват и при импрегнация на многонавивковата секция не съществува възможност проводимите вещества от коронозащитните ленти да преминат в лака.

Така подготвените секции, след монтаж в статорните канали, се укрепват и свързват електрически, което реално е бобинаж на въртящата се електрическа машина.

Това еднозначно определя, че се импрегнира изолационната система на целия статор, бобиниран, заедно с всички елементи и заедно с пакета, както и факта, че полимеризацията на изолационната система става глобална - полимеризация на секции, връзки, укрепващи и дистанционни елементи, компоненти и пакета.

Именно затова този тип изолационна система е известна като Global VPI.

Пояснение на приложените фигури

Фигура 1а е полусекция (статорен или роторен стержен) на високоволтова електрическа машина.

Фигура 16 са трите сечения на полусекция (статорен или роторен стержен) от фигура 1а с обозначение на отделните детайли и компоненти.

Фигура 1 в е пространствен модел на сечение при прехода от активна към челна част на полусекция (статорен или роторен стержен) от

2792 UI фигура lac обозначение на отделните детайли и компоненти.

Фигура 2а е многонавивкова секция за изолационна система тип Global VPI.

Фигура 26 са трите сечения на многонавивкова секция за изолационна система тип Global VPI от фигура 2а с обозначение на отделните детайли и компоненти.

Фигура 2в е пространствен модел на сечение при прехода от активна към челна част на многонавивкова секция на високоволтова електрическа машина с един елементарен проводник, за изолационна система тип Global VPI от фигура 2а с обозначение на отделните детайли и компоненти.

Примери за изпълнение на полезния модел

Полезният модел представлява статорна многонавивкова секция и полусекция (стержен) за високоволтови електрически машини с високоефективна изолационна система с подобрени технически показатели.

На фигура 1а е показана полусекция (стержен) на високоволтова електрическа машина с активна част 20 на полусекцията (стержен) и челни части 10.

На фигура 16 са показани трите сечения на стержена от фигура 1а. При разрези А-А и Б-Б се виждат предварително разкроените и нарязани елементарни медни проводници 1, успоредно подредени един над друг и един до друг, изплетени в два успоредни реда (клона), съставляващи полусекцията, като всеки проводник има проводникова изолация 2. Между двата реда (клона) проводници има вертикален сепаратор 3, а по тънката част на полусекцията (при преминаване на проводник от единия в другия ред (клон) и транспозиционен сепаратор 4. Наличен е и транспозиционен пълнител 5 в горната и долната част на стержена, който е разположен в двата края перпендикулярно и над вертикалния сепаратор 3 и успоредно и над транспозиционния сепаратор 4. Върху така формираната структура са нанесени основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6 и проводяща коронозащитна лента 7. В извитите части имаме и полупроводяща коронозащитна лента 8 (при сечението Б-Б). В челните части 10 (при сечението В-В) липсват вертикален сепаратор 3, транспозиционен сепаратор 4 и транспозиционния пълнител 5, проводящата коронозащитна лента 7 и полупроводящата коронозащитна лента 8, като върху основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6 директно имаме защитна пореста лента 9. Полусекцията е импрегнирана с импрегнационен лак за постигане на хомогенната стъклообразна маса на изолацията.

При едно изпълнение, когато подготовката за полагане на основната изолация е по системата VPI, като материал за вертикалния 3 и транспозиционния 4 сепаратори се използва изолационен материал със състав и относително тегло в g/m²:

високо абсорбционен материал на основата на РЕТ (полиетилен терефталат) вата с дебелина 1 +2 mm и относително тегло 50+348 g/m², като РЕТ ватата в този състав е с плътност 4+10 g/m² и ускорител за епоксидна анхидритна система с плътност 500+1100 mg/m².

При друго изпълнение, когато подготовката за полагане на основната изолация е по системата Resin Rich, използваните материали за вертикалния сепаратор 3, транспозиционния сепаратор 4 и транспозиционния пълнител 5 са както следва:

Вертикалният сепаратор 3 е добре осмолен материал с дебелина 1+1,2 mm и тегло 768+938 g/m², включващ двустранно облепена пресована изолационна хартия (например Nomex хартия) с дебелина 0,25 mm и тегло 230+264 g/m², стъкломат 108+132 g/m² и смола 435+535 g/m².

Транспозиционният сепаратор 4 е със състав и относително тегло в g/m²: механично устойчив и богат на смола материал с дебелина 0,8+1,3 mm и тегло 715+894 g/m², включващ епоксидно стьклоплатно с дебелина 0,13+0,20 mm и тегло 118+262 g/m², стъкломат с тегло 108+132 g/m² и смола с тегло 493+600 g/m².

Транспозиционният пълнител 5 е материал със състав и относително тегло в g/m²: силно осмолена слюденитна хартия с дебелина 0,2+3,0 mm и тегло 365+5607 g/m², включваща съответно слюденитна хартия 230+3312 g/m² и смола 135+2295 g/m².

След първо конфигуриране и консолидиране на активната част на полусекцията (стержена) - формиране на структурата, независимо от типа система (VPI или Resin Rich), се полага основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6, която в най-общия случай е многопластова, като всички пластове са с еднакъв състав и структура, като всеки пласт е изграден

2792 UI от двуслоен или трислоен лентов материал, и изолацията е съставена от носител (стъклотькан, РЕТ-филм, Каптон, РЕТ-флийс или друг материал в зависимост от работното напрежение, мощността, режима на работа и температурния режим), върху който е нанесена по специална технология слюда (например Micapaper), която е залепена към носителя със смола (силикон или друг материал), като в състава на изолацията има още и различни ускорители за полимеризация на импрегнационния лак.

При едно изпълнение, основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6 е материал със състав и относително тегло в g/m²: високо абсорбционна слюдена хартия от некалцирана слюда покрита с тънък носещ слой РЕТ-вата, импрегнирана с ускорител на полимеризацията на импрегнационния лак, с дебелина 0, НО, 18 mm и плътност 191+245 g/m², слой РЕТ вата с дебелина 0,03 mm и плътност 40+44 g/m², смола 4+12 g/m², ускорител на полимеризацията 300+500 mg/m², пробивно напрежение > 5 kV.

При друго изпълнение, основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6 е материал базиран на високо абсорбционна слюдена хартия от некалцирана слюда покрита с тънък носещ слой стъклотькан, импрегнирана с ускорител на полимеризацията на импрегнационния лак, с дебелина 0,11 +0,20 mm и плътност 181 +322 g/m², с данни за компонентите - слюденитна хартия с плътност 145+270 g/m², стъклотькан с дебелина 0,04 mm и плътност 23+26 g/m², смола с плътност 14+27 g/m², ускорител на полимеризацията 300+700 mg/m², пробивно напрежение > 2 kV.

Проводящата коронозащитна лента 7 е от полиестерна вата (мат), импрегнирана с лак, съдържащ въглерод: полиестерна вата с дебелина 0,10+0,15 mm, тегло 50+121 g/m² и повърхностно съпротивление 40+1500 Ω.

Полупроводящата коронозащитна лента 8 е полиестерна тъкан импрегнирана със силиконвъглеродна смес в В стадий или специална смола с обща дебелина 0,11+0,32 mm и тегло 225+395 g/m² и повърхностно съпротивление 0,5x10⁸+1х 10¹⁰ Ω.

Защитна пореста лента 9 е съставена от смесена полиестер стъкловлакнеста лента, импрегнирана със смола, смесена с ускорител (метална сол, цинкнафтенат) с данни: дебелина 0,08+0,10 mm, обща плътност 77+95 g/m², стъкло полиес терни влакна 22+28 g/m², PET филм 25+29 g/m², смола 30+38 g/m², ускорител 250+450 mg/m² и пробивно напрежение > 3 kV.

Импрегнационният лак, при едно изпълнение е със състав и данни: бисфенол-А епоксидна смола с плътност 1,1+1,2 g/cm³, съдържание на смола 171 +476 g/eq, общо съдържание на хлорид 0,34+0,35%, хидролизиран хлорид 0,14+0,16%, температура на възпламеняване > 200°С, вискозитет < 5000 mPas при 25°С и < 20 mPas при 60°С; течен акид-анхидрид втвърдител с плътност 1,1+1,2 g/cm³, акидно число 640+680 mg KOH/g, свободно съдържание на акид < 2%, температура на възпламеняване 170°С, налягане на парите 0,0033/0,1 mbar, вискозитет < 60 mPas при 25°С и < 20 mPas при 60°С.

На фигура 1 в е представен пространствен модел на сечение при прехода от активна към челна част на полусекция (стержен) от фигура 1а с обозначение на отделните детайли и компоненти. Посоката към челната част е 11, а посоката към статорния пакет (активната част) е 12. Предварително разкроените и нарязани елементарни медни проводници 1, успоредно подредени един над друг и един до друг, изплетени в два успоредни реда (клона), съставляващи полусекцията, като всеки проводник има проводникова изолация 2. Между двата реда (клона) проводници има вертикален сепаратор 3, а по тънката част на полусекцията (при преминаване на проводник от единия в другия ред (клон) и транспозиционен сепаратор 4). Наличен е и транспозиционен пълнител 5 в горната и долната част на стержена. Върху така формираната структура са нанесени основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6 и проводяща коронозащитна лента 7. В извитите части имаме и полупроводяща коронозащитна лента 8. В челните части 11 липсват вертикален сепаратор 3, транспозиционен сепаратор 4 и транспозиционен пълнител 5, проводяща коронозащитна лента 7 и полупроводяща коронозащитна лента 8, като върху основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6 директно имаме защитна пореста лента 9.

На фигура 2а е показана многонавивкова секция за изолационна система тип Global VPI с активна част на секцията 20 и челна част на секцията 10.

На фигура 26 са трите сечения на многонавивкова секция за изолационна система тип

2792 UI

Global VPI от фигура 2a. При разрези A-A и Б-Б се виждат изолирани елементарни профилни медни проводници 1 с правоъгълно напречно сечение, като броят на свързаните в паралел елементарни медни проводници 1 може да бъде един или повече и се подреждат успоредно един до друг, един върху друг или един до и върху друг по тесните им плоскости (при използване на групов проводник) и са изолирани с проводникова изолация 2. Върху статорната многонавивкова секция е нанесена основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6, проводяща коронозащитна лента 7. В извитите части имаме и полупроводяща коронозащитна лента 8 (при сечението Б-Б). В челните части 10 (при сечението В-В) липсват проводяща коронозащитна лента 7 и полупроводяща коронозащитна лента 8, като върху основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6 директно имаме защитна пореста лента 9. Статорната многонавивкова секция, веднага след бобинажа, укрепване и свързване на статорната намотка, заедно със статорния пакет е импрегнирана с импрегнационен лак за постигане на хомогенната стъклообразна маса на изолацията и монолитност на статорен пакет и статорна намотка.

Основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6 в най-общия случай е многопластова, като всички пластове са с еднакъв състав и структура, като всеки пласт е изграден от двуслоен или трислоен лентов материал, и изолацията е съставена от носител (стъклотькан, РЕТ-филм, Каптон, РЕТ-флийс или друг материал в зависимост от работното напрежение, мощността, режима на работа и температурния режим), върху който е нанесена по специална технология слюда (например Micapaper), която е залепена към носителя със смола (силикон или друг материал), като в състава на изолацията има още и различни ускорители за полимеризация на импрегнационния лак.

При едно изпълнение, основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6 е материал със състав и относително тегло в g/m²: високо абсорбционна слюдена хартия от некалцирана слюда покрита с тънък носещ слой РЕТ-вата, импрегнирана с ускорител на полимеризацията на импрегнационния лак, с дебелина на хартията 0,11+0,18 mm и плътност 191+245 g/m², слой РЕТ вата с дебелина 0,03 mm и плътност 40+44 g/m², смола 4+12 g/m², ускорител на полимеризацията 300+500 mg/m², пробивно напрежение > 5 kV.

При друго изпълнение, основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6 е материал базиран на високо абсорбционна слюдена хартия от некалцирана слюда покрита с тънък носещ слой стъклотькан, импрегнирана с ускорител на полимеризацията на импрегнационния лак, с дебелина 0,11+0,20 mm и плътност 181+322 g/m², с данни за компонентите - слюденитна хартия с плътност 145+270 g/m², стъклотькан с дебелина 0,04 mm и плътност 23+26 g/m², смола с плътност 14+27 g/m², ускорител на полимеризацията 300+700 mg/m², пробивно напрежение > 2 kV.

Проводящата коронозащитна лента 7 е от полиестерна вата (мат), импрегнирана с лак, съдържащ въглерод: полиестерна вата с дебелина 0,10+0,15 mm, тегло 50+121 g/m² и повърхностно съпротивление 40+1500 Ω.

Полупроводящата коронозащитна лента 8 е полиестерна тъкан импрегнирана със силиконвъглеродна смес в В стадий или специална смола с обща дебелина 0,11+0,32 mm и тегло 225+395 g/m² и повърхностно съпротивление 0,5x10⁸+1х 10¹⁰Ω.

Защитната пореста лента 9 е съставена от смесена полиестер стъкловлакнеста лента, импрегнирана със смола, смесена с ускорител (метална сол, цинкнафтенат) с данни: дебелина 0,08+0,10 mm, обща плътност 77+95 g/m², стъкло полиестерни влакна 22+28 g/m², PET филм 25+29 g/m², смола 30+38 g/m², ускорител 250+450 mg/m² и пробивно напрежение > 3 kV.

Импрегнационният лак, при едно изпълнение, е със състав и данни: бисфенол-А епоксидна смола с плътност 1,1+1,2 g/cm³, съдържание на смола 171+176 g/eq, общо съдържание на хлорид 0,34+0,35%, хидролизиран хлорид 0,14+0,16%, температура на възпламеняване > 200°С, вискозитет < 5000 mPas при 25°С и < 20 mPas при 60°С; течен акид-анхидрид втвърдител с плътност 1,1+1,2 g/cm³, акидно число 640+680 mg KOH/g, свободно съдържание на акид < 2%, температура на възпламеняване 170°С, налягане на парите 0,0033/0,1 mbar, вискозитет < 60 mPas при 25°С и < 20 mPas при 60°С.

На фигура 2в е представен пространствен модел на сечение при прехода от активна към челна част на многонавивкова секция на високоволтова електрическа машина с един еле

2792 UI ментарен проводник, за изолационна система тип Global VPI от фигура 2а с обозначение на отделните детайли и компоненти. Посоката към челната част е 11, а посоката към статорния пакет (активната част) е 12. Изолираните елементарни профилни медни проводници 1 са с правоъгълно напречно сечение, като броят на свързаните в паралел елементарни медни проводници 1 може да бъде един или повече (ако е групов проводников сноп) и се подреждат успоредно един до друг, един върху друг или един до и върху друг по тесните им плоскости и са изолирани с проводникова изолация 2. Върху така формираната структура са нанесени основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6 и проводяща коронозащитна лента 7. В извитите части има и полупроводяща коронозащитна лента 8. В челните части 11 липсват проводяща коронозащитна лента 7 и полупроводяща коронозащитна лента 8, като върху основната (главната, наречена още корпусна) изолация 6 директно има защитна пореста лента 9.

Резултати от тестове:

Високоволтови електрически тестове за качество и издръжливост на изолационната система:

DF стойности (качество на изолацията):

- първоначални стойности при 0.2Un < 0,02 при стайна температура

- нарастване: max Δ tan δ < 0,02

- tan δ при 155°С < 0,1

Издръжливост на напреженово натоварване или съгласно международни стандарти; IEEE 1553: проба за U_n=10,5 kV е подложена на тест 3aU_n = за 13.8 kV

A) 35kV —> 250h - ОК

В) 28kV—>400h-OK

Проба А) - 380 h и 22 min

Проба В) - 425 h и 07 min

Топлинен цикъл: съгласно IEC или IEEE 1310

Установени пробивни напрежения, съгласно изискванията на IEC 60034, за тествани проби от 3,3 kV, 6,3 kV, 10 kV и 13.8 kV > 4,5 U ’ ’ ’ ’ ’η

Резултати от тестове на различни проби при 4 нива на работното напрежение:

Номинално напрежение	Начална стойност на tan δ	Горещ tan δ	Max. Δ tan δ	Частични разряди	Минимално пробивно напрежение
3,3 kV	0,01	0,1	0,01	<1000рС	4Un
6,6 kV	0,01	0,1	0,01	1000-2000рС	4Un
10,5 kV	0,01	ο,ι	0,01	2000-3000рС	4Un
13,8 kV	0,01	ο,ι	0,01	3000-4000рС	4Un

Получените резултати са много добри и превъзхождат стойностите на известните досега образци. Увеличената диелектрична якост на изолацията на секцията позволява да се намали нейната дебелина, при което запазвайки параметрите на статорния магнитопровод в каналите му се освобождава място за повече проводников материал, т.е. увеличава се сечението на проводниците и се намаляват загубите в статорната намотка, съответно се увеличава коефициента на полезно действие на машината. Освен това VPI изолационната система е практически напълно нехигроскопична и може да функционира без проблеми при повишена влажност на околната среда.

Приложение

Полусекциите и секциите за въртящи се електрически машини за ниско средно и високо напрежение се използват за изработване 45 на статорни и роторни намотки на въртящи се електрически машини със средна и голяма мощност - хидрогенератори, турбогенератори, електродвигатели, които са проектирани да работят при ниско, средно и високо напрежение, обикновено 400 V, 690 V, 3300 V, 6300 V и по-ви50 соки. Те се използват за генериране на електрическа енергия, за задвижване на мощни агрегати

2792 UI като помпи, мелници, транспортни ленти и др. При тези въртящи се електрически машини е от съществено значение както производствената цена, така и енергийната ефективност в процеса на експлоатация на машината. Предложеният полезен модел на полусекции и секции позволява да се постигне намаляване на производствената цена и намаляване на експлоатационните разходи поради увеличение на енергийната ефективност на машините и увеличение на коефициента на полезно действие, както и възможност за функциониране при влошени условия на околната среда като влажност, запрашеност, висока температура и др.

Предимство на полезния модел е намалената продължителност и енергоемкост на процеса на изработка, което води до намалена себестойност на самата продукция с до 20%.

Значително подобряване на основните технически показатели, характеризиращи статорните намотки (полусекции или целия статор бобиниран при Global VPI) на въртящи се електрически машини за ниско, средно и високо напрежение, като:

- хомогенност и непрекъснатост на изолацията (липса на конус и два вида изолация - термореактивна и термопластична);

- понижена средна едностранна дебелина на изолацията с 40%;

- повишена обща диелектрична якост - до 2 пъти;

- повишен коефициент на запаса (К [о.е.]

U . [kV]/U пробивно ^{L J} изпитателно

[kV] на изолацията - при всички други изолационни системи К_запаса варира от 1,5 до 2 [о.е.], а при този тип изолация е 2,5+3 [о.е.];

- силно понижение на частичните разряди - 2 до 3 пъти;

- силно понижение на стойностите на диелектричната константа - tgb - до 5 пъти;

- пълна прахоустойчивост;

- пълна влагоустойчивост;

- устойчивост на химически влияния;

- висока механическа устойчивост и надеждност.

Подобряването на енергийните показатели дава възможността за производство на въртящи се електрически машини с повишена енергийна ефективност.

Подобряването на енергийните показатели дава възможност за ремонт и рехабилитация на съществуващи въртящи се електрически машини с повишаване на енергийните показатели до 20%, а оттам и повишена енергийна ефективност на новоремонтираната машина.

Claims (9)

1. Полусекция за електрическа машина за средно и високо напрежение, състояща се от:

разкроени и нарязани елементарни профилни медни проводници (1) успоредно подредени един над друг и един до друг, изплетени в два успоредни реда, съставляващи полусекцията, като всеки проводник има проводникова изолация (2), вертикален сепаратор (3) между двата реда проводници, транспозиционен сепаратор (4) по тънката част на полусекцията, при преминаване на проводник от единия в другия ред, като върху полусекцията са нанесени основна изолация (6), проводяща коронозащитна лента (7), полупроводяща коронозащитна лента (8) в извитите части, защитна пореста лента (9) в челните части, и полусекцията е импрегнирана с импрегнационен лак, характеризираща се с това, че:

като материал за вертикалния (3) и транспозиционния (4) сепаратори се използва изолационен материал със състав и относително тегло в g/m²:

високо абсорбционен материал на основата на РЕТ вата с дебелина 1+2 mm и относително тегло 50+348 g/m², като РЕТ ватата в този състав е с плътност 4+10 g/m² и ускорител за епоксидна анхидритна система с плътност 500+1100 mg/m²;

основната изолация (6) е многопластова с еднакъв състав и структура на пластовете, като всеки пласт е изграден от двуслоен или трислоен лентов материал, и основната изолация (6) е съставена от носител, върху който е нанесена слюда, която е залепена към носителя със смола или силикон, като в състава на основната изолация (6) има и ускорители за полимеризация на импрегнационния лак;

проводящата коронозащитна лента (7) е от полиестерна вата, импрегнирана с лак, съдържащ въглерод, като полиестерна вата е с дебелина 0,10+0,15 mm и тегло 50+121 g/m²;

полупроводящата коронозащитна лента (8)

2792 UI е полиестерна тъкан импрегнирана със силикон-въглеродна смес в В стадий или специална смола с обща дебелина 0,11+0,32 mm и тегло 225+395 g/m²;

защитната пореста лента (9) е съставена от смесена полиестер стъкловлакнеста лента, импрегнирана със смола, смесена с ускорител с данни: дебелина 0,08+0,10 mm, обща плътност 77+95 g/m², стъкло полиестерни влакна 22+28 g/m², PET филм 25+29 g/m², смола 30+38 g/m², ускорител 250+450 mg/m².

2. Полусекция за електрическа машина за средно и високо напрежение, състояща се от:

разкроени и нарязани елементарни профилни медни проводници (1) успоредно подредени един над друг и един до друг, изплетени в два успоредни реда, съставляващи полусекцията, като всеки проводник има проводникова изолация (2), вертикален сепаратор (3) между двата реда проводници, транспозиционен сепаратор (4) по тънката част на полусекцията, при преминаване на проводник от единия в другия ред, транспозиционен пълнител (5) в горната и долната част на полусекцията, който е разположен в двата края перпендикулярно и над вертикалния сепаратор (3) и успоредно и над транспозиционния сепаратор (4), като върху полусекцията са нанесени основна изолация (6), проводяща коронозащитна лента (7), полупроводяща коронозащитна лента (8) в извитите части, защитна пореста лента (9) в челните части, и полусекцията е импрегнирана с импрегнационен лак, характеризираща се с това, че:

вертикалният сепаратор (3) е осмолен материал с дебелина 1+1,2 mm и тегло 768+938 g/m², включващ двустранно облепена пресована изолационна хартия с дебелина 0,25 mm и тегло 230+264 g/m², стъкломат 108+132 g/m² и смола 435+535 g/m²;

транспозиционният сепаратор (4) е със състав и относително тегло в g/m²: механично устойчив осмолен материал с дебелина 0,8+1,3 mm и тегло 715+894 g/m², включващ епоксидно стъклоплатно с дебелина 0,13+0,20 mm и тегло 118+262 g/m², стъкломат с тегло 108+132 g/m² и смола с тегло 493+600 g/m²;

транспозиционният пълнител (5) е материал със състав и относително тегло в g/m²: осмоле на слюденитна хартия с дебелина 0,2+3,0 mm и тегло 365+5607 g/m², включваща съответно слюденитна хартия 230+3312 g/m² и смола 135+2295 g/m²;

основната изолация (6) е многопластова с еднакъв състав и структура на пластовете, като всеки пласт е изграден от двуслоен или трислоен лентов материал, и основната изолация (6) е съставена от носител, върху който е нанесена слюда, която е залепена към носителя със смола или силикон, като в състава на основната изолация (6) има и ускорители за полимеризация на импрегнационния лак;

проводящата коронозащитна лента (7) е от полиестерна вата, импрегнирана с лак, съдържащ въглерод, като полиестерна вата е с дебелина 0,1+0,15 mm и тегло 50+121 g/m²;

полупроводящата коронозащитна лента (8) е полиестерна тъкан импрегнирана със силикон-въглеродна смес в В стадий или специална смола с обща дебелина 0,11+0,32 mm и тегло 225+395 g/m²;

защитната пореста лента (9) е съставена от смесена полиестер стъкловлакнеста лента, импрегнирана със смола, смесена с ускорител с данни: дебелина 0,08+0,10 mm, обща плътност 77+95 g/m², стъклополиестерни влакна 22+28 g/m², PET филм 25+29 g/m², смола 30+38 g/m², ускорител 250+450 mg/m².

3. Полусекция за електрическа машина за средно и високо напрежение съгласно претенция 1 или 2, характеризираща се с това, че:

основната изолация (6) е материал със състав и относително тегло в g/m²: абсорбционна слюдена хартия от некалцирана слюда покрита с носещ слой РЕТ-вата, импрегнирана с ускорител на полимеризацията на импрегнационния лак, с дебелина 0,11+0,18тти плътност 191+245 g/m², слой РЕТ вата с дебелина 0,03 mm и плътност 40+44 g/m², смола 4+12 g/m², ускорител на полимеризацията 300+500 mg/m².

4. Полусекция за електрическа машина за средно и високо напрежение съгласно претенция 1 или 2, характеризираща се с това, че:

основната изолация (6) е материал със състав и относително тегло в g/m²:

абсорбционна слюдена хартия от некалцирана слюда покрита с носещ слой стьклотькан, импрегнирана с ускорител на полимеризацията на импрегнационния лак, с дебелина 0,11+0,20 mm

2792 UI и плътност 181+322 g/m², слюденитна хартия с плътност 145+270 g/m², стъклотъкан с дебелина 0,04 mm и плътност 23+26 g/m², смола с плътност 14+27 g/m², ускорител на полимеризацията 300+700 mg/m².

5. Полусекция за електрическа машина за средно и високо напрежение съгласно претенция 1 или 2, характеризираща се с това, че:

носителят при основната изолация (6) е един от материалите: стъклотъкан, РЕТ-филм, Каптон или РЕТ-флийс.

6. Статорна многонавивкова секция за електрическа машина за средно и високо напрежение, състояща се от:

изолирани елементарни профилни медни проводници (1) с правоъгълно напречно сечение, като броят на свързаните в паралел елементарни медни проводници (1) е един или повече, като те се подреждат успоредно един до друг, един върху друг или един до и върху друг по тесните им плоскости и са изолирани с проводникова изолация (2), като върху статорната многонавивкова секция са нанесени:

основна изолация (6), проводяща коронозащитна лента (7), полупроводяща коронозащитна лента (8) в извитите части, защитна пореста лента (9) в челните части и статорната секция е импрегнирана с импрегнационен лак, характеризираща се с това, че:

основната изолация (6) е многопластова с еднакъв състав и структура на пластовете, като всеки пласт е изграден от двуслоен или трислоен лентов материал, и основната изолация (6) е съставена от носител, върху който е нанесена слюда, която е залепена към носителя със смола или силикон, като в състава на основната изолация (6) има и ускорители за полимеризация на импрегнационния лак;

проводящата коронозащитна лента (7) е от полиестерна вата, импрегнирана с лак, съдържащ въглерод, като полиестерна вата е с дебелина 0,10+0,15 mm и тегло 50+121 g/m²;

полупроводящата коронозащитна лента (8) е полиестерна тъкан импрегнирана със силикон-въглеродна смес в В стадий или специална смола с обща дебелина 0,11+0,32 mm и тегло 225+395 g/m²;

защитната пореста лента (9) е съставена от смесена полиестер стъкловлакнеста лента, импрегнирана със смола, смесена с ускорител с данни: дебелина 0,08+0,10 mm, обща плътност 77+95 g/m², стъкло полиестерни влакна 22+28 g/m², PET филм 25+29 g/m², смола 30+38 g/m², ускорител 250+450 mg/m².

7. Статорна многонавивкова секция за електрическа машина за средно и високо напрежение съгласно претенция 6, характеризираща се с това, че:

носителят при основната изолация (6) е един от материалите: стъклотъкан, РЕТ-филм, Каптон или РЕТ-флийс.

8. Статорна многонавивкова секция за електрическа машина за средно и високо напрежение, състояща се от:

изолирани елементарни профилни медни проводници (1) с правоъгълно напречно сечение, като броят на свързаните в паралел елементарни медни проводници (1) е един или повече, като те се подреждат успоредно един до друг, един върху друг или един до и върху друг по тесните им плоскости и са изолирани с проводникова изолация (2), като върху статорната многонавивкова секция са нанесени:

основна изолация (6), проводяща коронозащитна лента (7), полупроводяща коронозащитна лента (8) в извитите части, защитна пореста лента (9) в челните части и статорната секция е импрегнирана с импрегнационен лак, характеризираща се с това, че:

основната изолация (6) е материал със състав и относително тегло в g/m²: абсорбционна слюдена хартия от некалцирана слюда покрита с носещ слой РЕТ-вата, импрегнирана с ускорител на полимеризацията на импрегнационния лак, с дебелина 0,11 +0,18 mm и плътност 191 +245 g/m², слой РЕТ вата с дебелина 0,03 mm и плътност 40+44 g/m², смола 4+12 g/m², ускорител на полимеризацията 300+500 mg/m²;

проводящата коронозащитна лента (7) е от полиестерна вата, импрегнирана с лак, съдържащ въглерод, като полиестерна вата е с дебелина 0,10+0,15 mm и тегло 50+121 g/m²;

полупроводящата коронозащитна лента (8) е полиестерна тъкан импрегнирана със силикон-въглеродна смес в В стадий или специална смола с обща дебелина 0,11+0,32 mm и тегло

2792 UI

225=395 g/m²;

защитната пореста лента (9) е съставена от смесена полиестер стъкловлакнеста лента, импрегнирана със смола, смесена с ускорител с данни: дебелина 0,08=0,10 mm, обща плътност 77=95 g/m², стъкло полиестерни влакна 22=28 g/m², PET филм 25=29 g/m², смола 30=38 g/m², ускорител 250=450 mg/m².

9. Статорна многонавивкова секция за електрическа машина за средно и високо напрежение, състояща се от:

изолирани елементарни профилни медни проводници (1) с правоъгълно напречно сечение, като броят на свързаните в паралел елементарни медни проводници (1) е един или повече, като те се подреждат успоредно един до друг, един върху друг или един до и върху друг по тесните им плоскости и са изолирани с проводникова изолация (2), като върху статорната многонавивкова секция са нанесени:

основна изолация (6), проводяща коронозащитна лента (7), полупроводяща коронозащитна лента (8) в извитите части, защитна пореста лента (9) в челните части и статорната секция е импрегнирана с импрегнационен лак, характеризираща се с това, че:

основната изолация (6) е материал със състав и относително тегло в g/m²: абсорбционна слюдена хартия от некалцирана слюда покрита с носещ слой стьклотькан, импрегнирана с ускорител на полимеризацията на импрегнационния лак, с дебелина 0,11 =0,20 mm и плътност; 181=322 g/m², слюденитна хартия с плътност 145=270 g/m², стьклотькан с дебелина 0,04 mm и плътност 23=26 g/m², смола с плътност 14=27 g/m², ускорител на полимеризацията 300=700 mg/m²;

проводящата коронозащитна лента (7) е от полиестерна вата, импрегнирана с лак, съдържащ въглерод, като полиестерна вата е с дебелина 0,10=0,15 mm и тегло 50=121 g/m²;

полупроводящата коронозащитна лента (8) е полиестерна тъкан импрегнирана със силикон-въглеродна смес в В стадий или специална смола с обща дебелина 0,11=0,32 mm и тегло 225=395 g/m²;

защитната пореста лента (9) е съставена от смесена полиестер стъкловлакнеста лента, импрегнирана със смола, смесена с ускорител с данни: дебелина 0,08=0,10 mm, обща плътност 77=95 g/m², стъкло полиестерни влакна 22=28 g/m², PET филм 25=29 g/m², смола 30=38 g/m², ускорител 250=450 mg/m².