CN101967267A - 一种适用于风力发电机绝缘真空压力浸渍处理的浸渍树脂及浸渍方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于风力发电机绝缘真空压力浸渍处理的浸渍树脂，以及应用此种材料制造的风力发电机转子和定子绕组的制造方法。一种适用于风力发电机绝缘真空压力浸渍处理的浸渍树脂，由A、B两种组分混合而成：A、B两组分分别包装，分开储存；在实际生产使用时将两组分以重量份数A组份100分、B组分80～120份比例均匀混合，即得淡黄色均匀透明的浸渍树脂。用浸渍树脂对风力发电机转子绕组或定子绕组进行真空压力浸渍，浸渍后进行烘焙固化，使转子或定子线圈周围的云母带层与浸渍树脂构成的绝缘层固化形成具有绝缘效果的风力发电机转子绕组或定子绕组。

Description

一种适用于风力发电机绝缘真空压力浸渍处理的浸渍树脂及浸渍方法

技术领域

本发明涉及一种适用于风力发电机绝缘真空压力浸渍处理的浸渍树脂，以及应用此种材料制造的风力发电机转子和定子绕组的制造方法。

背景技术

风能作为一种清洁环保的新型能源，很早就受到世界各国的重视。我国的风力发电行业发展较晚，但发展速度十分迅速，从1986年建立第一个风电场起，2000年底的全国风电装机容量增加到344MW。在研究当中的新能源发展规划，根据资源情况、区域发展情况和基础设施情况等等，计划到2020年，我国风电装机容量超过1.5亿kW。而且根据目前的发展态势上一定会超过1.5亿kW。相应的，风力发电设备的制造业进入了迅速上升的快车道。风力发电机作为风力发电的核心装备之一，其制造工艺和方法相比于传统的低压电机、中型高压电机等，对电机绝缘提出了更高的要求。

风力发电机转子绝缘应具有高耐温等级(一般要达到F、H级)、耐电晕性、耐环境气候影响、耐变频电流和陡波电流冲击的特点，传统的高压电机绝缘处理工艺特别是真空压力浸渍树脂的性能并不能完全满足要求。

目前大多数使用的浸渍树脂均含有苯乙烯或其他沸点较低、挥发性大的成分。虽然含苯乙烯体系的浸渍树脂与少溶剂漆相比，在生产过程中，挥发量有所降低，并能参与固化反应，但是仍然具有以下缺点：1.苯乙烯等物质蒸气压低，毒性很大，在固化过程中大量挥发，造成环境污染，危害操作者的身体健康；2.此种体系的固化物，在电气性能上仅能达标，对于风力发电机绝缘来说，绝缘层相对较薄，所以安全系数较低；3.含苯乙烯类的活性稀释剂的浸渍树脂，在烘培固化后与云母带共同形成的绝缘层，热态机械强度普遍不高，耐环境气候影响能力相对较差，应用在风力发电机转子绝缘上可靠性差。

发明内容

本发明的目的之一是，提供一种适用于风力发电机绝缘真空压力浸渍处理的浸渍树脂；本发明的目的之二是，以及应用此种材料制造的风力发电机转子和定子绕组的制造方法。

为了达到上述目的本发明的技术方案是这样的：

一种适用于风力发电机绝缘真空压力浸渍处理的浸渍树脂，由A、B两种组分混合而成：

A组分通过以下步骤配制而成，

将重量份数为70～98份的I型环氧树脂、2～30份的II型环氧树脂在常温下或在低于45℃的情况下混合搅拌直至全部均匀透明，抽真空至500Pa以下，直到无气泡冒出，并以密闭容器储存，以此作为A组份；

以液体酸酐作为B组份，

液体酸酐为以下任意一种化合物或几种化合物的任意比混合物，其种类有：甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐；

A、B两组份分别包装，分开储存；

在实际生产使用时将两组份以重量份数A组份100份、B组份80～120份比例均匀混合，即得淡黄色均匀透明的浸渍树脂。

所述I型环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

所述II型环氧树脂为以下任意一种环氧树脂或几种环氧树脂的任意比混合物，其种类有：乙二醇二缩水甘油醚，一缩乙二醇二缩水甘油醚，二缩三乙二醇二缩水甘油醚，聚乙二醇二缩水甘油醚，1，2-丙二醇二缩水甘油醚，聚丙二醇二缩水甘油醚，1，4-丁二醇二缩水甘油醚，二缩水甘油醚，新戊二醇二缩水甘油醚，丙三醇缩水甘油醚，三羟甲基丙烷缩水甘油醚。

浸渍树脂A、B组分混合后的储存过程中，储存容器中的气体为氮气或相对湿度应至少小于5％的干燥空气。

上述的浸渍树脂在使用过程中，需要和与之专门配套的含固化促进剂的特种风电少胶云母带、特种风电中胶云母带配合使用。浸渍树脂在真空压力浸渍过程和储存过程中，储漆罐与浸渍罐中气体为氮气或干燥空气。干燥空气的相对湿度应至少小于5％。

一种浸渍树脂用于风力发电机定子绕组或转子绕组绝缘的整体浸渍的方法，用于风力发电机定子和转子绝缘的整体浸渍，具体包括以下步骤：

将含固化促进剂的特种风电少胶云母带或特种风电中胶云母带以叠包或平包的方式连续紧密的包绕在转子或定子线圈本体周围；

将包绕好的转子或定子的线棒或线圈装入相应的槽中固定和连接端线，形成转子绕组或定子绕组；

将接好线的转子绕组或定子绕组装入浸渍罐内，用浸渍树脂对风力发电机转子绕组或定子绕组进行真空压力浸渍，真空状态下浸渍罐内的压力在1Pa～0.1MPa，加压状态下浸渍罐内的压力在0.1MPa～1.0MPa之间；然后将风力发电机转子绕组或定子绕组从浸渍罐中取出，放入烘炉中以100～200℃的温度，2～24小时的时间烘培固化，使转子或定子线圈周围的云母带层与浸渍树脂构成的绝缘层固化，形成具有绝缘效果的风力发电机转子绕组或定子绕组。

真空压力浸渍过程中，浸渍罐中的气体为氮气或相对湿度应至少小于5％的干燥空气。

本发明的优点在于：

1.使用本发明中所述的浸渍树脂，经过真空压力浸渍工艺处理、烘培固化后，绝缘层具有优异的热态机械强度和耐热性(达到F级以上)、耐电晕性、耐环境气候影响、耐变频电流和陡波电流冲击性能。

2.使用本发明中所述的浸渍树脂制造的风力发电机转子绕组和定子绕组，可减少制造成本和缩短制造过程的时间，节约能源。

3.由于本发明中的浸渍树脂不含苯乙烯类活性稀释剂，使用过程中几乎没有特殊气味，烘培固化时不会有大量挥发性气体产生，清洁环保。

4.使用本发明中所述的浸渍树脂制造的风力发电机定子线圈和转子线圈，具有更好的绝缘水平，从而保证风力发电机具有更高的安全系数和更长的使用寿命。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式进一步阐述本发明。

一种适用于风力发电机绝缘真空压力浸渍处理的浸渍树脂，由A、B两种组分混合而成：

A组分通过以下步骤配制而成，

将重量份数为70～98份的I型环氧树脂、2～30份的II型环氧树脂在常温下或在低于45℃的情况下混合搅拌直至全部均匀透明，抽真空至500Pa以下，直到无气泡冒出，并以密闭容器储存，以此作为A组份；

以液体酸酐作为B组份，

液体酸酐为以下任意一种化合物或几种化合物的任意比混合物，其种类有：甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐；

A、B两组份分别包装，分开储存；

在实际生产使用时将两组份以重量份数A组份100份、B组份80～120份比例均匀混合，即得淡黄色均匀透明的浸渍树脂。

所述I型环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

所述II型环氧树脂为以下任意一种环氧树脂或几种环氧树脂的任意比混合物，其种类有：乙二醇二缩水甘油醚，一缩乙二醇二缩水甘油醚，二缩三乙二醇二缩水甘油醚，聚乙二醇二缩水甘油醚，1，2-丙二醇二缩水甘油醚，聚丙二醇二缩水甘油醚，1，4-丁二醇二缩水甘油醚，二缩水甘油醚，新戊二醇二缩水甘油醚，丙三醇缩水甘油醚，三羟甲基丙烷缩水甘油醚。

浸渍树脂A、B组分混合后的储存过程中，储存容器中的气体为氮气或相对湿度应至少小于5％的干燥空气。

上述的浸渍树脂，其主要技术指标如下：

外观：淡黄色均匀透明液体，无机械杂质；

粘度：25℃下≤500mPa·s；

储存稳定性：闭口容器内存放，60℃下储存96小时后，25℃下粘度增长≤500mPa·s；

固化烘焙温度：130℃～160℃，6～15小时；

胶化时间：3～20min(试管法)。

上述的浸渍树脂中，I型环氧树脂为双酚A型环氧树脂，并应满足以下主要技术指标：

在25℃时的粘度   ≤5500mPa·s

环氧当量         ≤180g/当量

环氧值           ≥0.56当量/100g

密度20℃时       1.17±0.03g/cm³

色度Gardner法    ＜1

可水解氯含量     ＜0.5％

在20℃密闭容器中的储存期    ≥12月

上述的浸渍树脂在使用过程中，需要和与之专门配套的含固化促进剂的特种风电少胶云母带、特种风电中胶云母带配合使用。浸渍树脂在真空压力浸渍过程和储存过程中，储漆罐与浸渍罐中气体为氮气或干燥空气。干燥空气的相对湿度应至少小于5％。

应用上述的浸渍树脂，制造风力发电机转子绕组和定子绕组。

1.将含固化促进剂的特种风电少胶云母带或特种风电中胶云母带以叠包或平包的方式连续紧密的包绕在转子或定子线圈本体周围；绕包层数视电机绝缘厚度要求而定；

2.将包绕好的转子或定子的线棒或线圈装入相应的槽中固定和连接端线，形成转子绕组或定子绕组；

3.将接好线的转子绕组或定子绕组装入浸渍罐内，用浸渍树脂对风力发电机转子绕组或定子绕组进行真空压力浸渍，真空状态下浸渍罐内的压力在1Pa～0.1MPa，加压状态下浸渍罐内的压力在0.1MPa～1.0MPa之间；然后将风力发电机转子绕组或定子绕组从浸渍罐中取出，放入烘炉中以100～200℃的温度，2～24小时的时间烘培固化，使转子或定子线圈周围的云母带层与浸渍树脂构成的绝缘层固化，形成具有绝缘效果的风力发电机转子绕组或定子绕组。

真空压力浸渍过程中，浸渍罐中的气体为氮气或相对湿度应至少小于5％的干燥空气。

本实施例中所述的浸渍树脂中，其中一种典型组分为：以A组份100份，B组份100份均匀混合获得，其中，各组份按重量份计。以90份双酚A型环氧树脂、10份乙二醇二缩水甘油醚混合，抽真空至500Pa以下，直到无气泡冒出，以此作为A组分；以100份甲基六氢苯酐作为B组份。在储存和运输过程中，A、B两组份分别包装，分开储存，在20℃密闭容器中的储存期≥12月。上述浸渍树脂可以作为真空压力浸渍树脂使用，其固化烘焙温度：130℃～160℃，6～15小时。

本实施例中所述的浸渍树脂中，其中另一种典型组分为：以A组分100份，B组分95份均匀混合获得，其中，各组份按重量份计。以80份双酚A型环氧树脂、20份新戊二醇二缩水甘油醚均匀混合，抽真空至500Pa以下，直到无气泡冒出，以此作为A组份；以95份甲基四氢苯酐作为B组份。在储存和运输过程中，A、B两组份分别包装，分开储存，在20℃密闭容器中的储存期≥12月。上述浸渍树脂可以作为真空压力浸渍树脂使用，其固化烘焙温度：135℃～165℃，7～16小时。

为了说明本专利浸渍树脂相比于其他苯乙烯型浸渍树脂具有更加优异的电气性能，用风力发电机转子铜排做模拟线棒，分别浸渍本专利浸渍树脂和一种通用型苯乙烯型浸渍树脂，通过对两种绝缘试样的电气性能测试，体现两种浸渍树脂在电气性能上的差异。

用厚度为0.11mm的风力发电机用特种少胶粉云母带半叠包包绕三层于截面尺寸为5×25mm的模拟转子铜排之上，包绕的绝缘长度为800mm，将其装入浸渍罐内，用浸渍树脂对风力发电机转子铜排进行真空压力浸渍，其具体操作步骤如下：

首先，将风力发电机转子铜排放入浸渍罐内，闭合罐门，开始抽真空至罐内压力≤100Pa，并维持此压力4小时，以便去除罐内的风力发电机转子铜排的绝缘层中的残余空气及挥发物；

然后，在保持罐内真空状态下输入实施例1所述的浸渍树脂，当输入的树脂液面高于风力发电机转子铜排10～15cm时即可停止。在整个输入浸渍树脂过程中，罐内的压力应始终低于500Pa，若过程中由于输入浸渍树脂带入大量气体而导致罐内压力大于500Pa时，则应开启真空设备，去除带入的气体并使罐内压力维持在500Pa以下；

经过一段时间后，浸渍罐内的浸渍树脂液面上冒出的气泡逐渐消失，即可输入氮气或干燥空气，当罐内的压力达到0.50MPa时即可停止输入气体，并维持此压力2小时使浸渍树脂充分浸渍于风力发电机转子铜排的绝缘层中；

接下来，将浸渍罐内气体排出，并用剩余的压力将浸渍罐内的浸渍树脂压回储漆罐，打开罐门，将风力发电机转子铜排从浸渍罐中取出，放入烘炉中以160±5℃的温度，12小时的时间加热烘培，得到模拟铜排，标记为样品A。

作为对比，使用相同的云母带半叠包包绕三层于截面尺寸为5×25mm的模拟转子铜排之上，包绕的绝缘长度为800mm，将其装入浸渍罐内，用浸渍树脂对风力发电机转子铜排进行真空压力浸渍，其具体操作步骤如下：

首先，将风力发电机转子铜排放入浸渍罐内，闭合罐门，开始抽真空至罐内压力≤100Pa，并维持此压力4小时，以便去除罐内的风力发电机转子铜排的绝缘层中的残余空气及挥发物；

然后，在保持罐内真空状态下输入苯乙烯型浸渍树脂，当输入的树脂液面高于风力发电机转子铜排10～15cm时即可停止。

经过一段时间后，浸渍罐内的浸渍树脂液面上冒出的气泡逐渐消失，即可输入氮气或干燥空气，当罐内的压力达到0.50MPa时即可停止输入气体，并维持此压力2小时使浸渍树脂充分浸渍于风力发电机转子铜排的绝缘层中；

接下来，将浸渍罐内气体排出，并用剩余的压力将浸渍罐内的浸渍树脂压回储漆罐，打开罐门，将风力发电机转子铜排从浸渍罐中取出，放入烘炉中以160±5℃的温度，12小时的时间加热烘培，得到模拟铜排，标记为样品B。

以上每种铜排各制作3根，按照JB/T50133-1999考评，额定电压UN＝3kV，测试结果如下表1：

表1

测试结果表明，样品A中的室温tgδ，热态155℃tgδ，击穿电压均明显好于样品B。而样品B中，由于使用的浸渍树脂为苯乙烯型浸渍树脂，其固化物的结构致密性差、热态机械强度差，所以其击穿电压也不如样品A高。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种适用于风力发电机绝缘真空压力浸渍处理的浸渍树脂，由A、B两种组分混合而成，其特征在于，

A组分通过以下步骤配制而成，

将重量份数为70～98份的I型环氧树脂、2～30份的II型环氧树脂在常温下或在低于45℃的情况下混合搅拌直至全部均匀透明，抽真空至500Pa以下，直到无气泡冒出，并以密闭容器储存，以此作为A组份；

以液体酸酐作为B组份，

液体酸酐为以下任意一种化合物或几种化合物的任意比混合物，其种类有：甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐；

A、B两组份分别包装，分开储存；

在实际生产使用时将两组份以重量份数A组份100份、B组份80～120份比例均匀混合，即得淡黄色均匀透明的浸渍树脂。

2.根据权利要求1所述的一种适用于风力发电机绝缘真空压力浸渍处理的浸渍树脂，其特征在于，所述I型环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的一种适用于风力发电机绝缘真空压力浸渍处理的浸渍树脂，其特征在于，所述II型环氧树脂为以下任意一种环氧树脂或几种环氧树脂的任意比混合物，其种类有：乙二醇二缩水甘油醚，一缩乙二醇二缩水甘油醚，二缩三乙二醇二缩水甘油醚，聚乙二醇二缩水甘油醚，1，2-丙二醇二缩水甘油醚，聚丙二醇二缩水甘油醚，1，4-丁二醇二缩水甘油醚，二缩水甘油醚，新戊二醇二缩水甘油醚，丙三醇缩水甘油醚，三羟甲基丙烷缩水甘油醚。

4.根据权利要求1所述的一种适用于风力发电机绝缘真空压力浸渍处理的浸渍树脂，其特征在于，浸渍树脂A、B组分混合后的储存过程中，储存容器中的气体为氮气或相对湿度应至少小于5％的干燥空气。

5.一种采用权利要求1-4所述的任意一种浸渍树脂用于风力发电机定子绕组或转子绕组绝缘的整体浸渍的方法，具体包括以下步骤：

将含固化促进剂的特种风电少胶云母带或特种风电中胶云母带以叠包或平包的方式连续紧密的包绕在转子或定子线圈本体周围；

将包绕好的转子或定子的线棒或线圈装入相应的槽中固定和连接端线，形成转子绕组或定子绕组；

将接好线的转子绕组或定子绕组装入浸渍罐内，用浸渍树脂对风力发电机转子绕组或定子绕组进行真空压力浸渍，真空状态下浸渍罐内的压力在1Pa～0.1MPa，加压状态下浸渍罐内的压力在0.1MPa～1.0MPa之间；然后将风力发电机转子绕组或定子绕组从浸渍罐中取出，放入烘炉中以100～200℃的温度，2～24小时的时间烘培固化，使转子或定子线圈周围的云母带层与浸渍树脂构成的绝缘层固化，形成具有绝缘效果的风力发电机转子绕组或定子绕组。

6.根据权利要求5所述的一种浸渍树脂用于风力发电机定子或转子绝缘的整体浸渍的方法，其特征在于，真空压力浸渍过程中，浸渍罐中的气体为氮气或相对湿度应至少小于5％的干燥空气。