CN102158022B

CN102158022B - 3～5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法

Info

Publication number: CN102158022B
Application number: CN 201110128512
Authority: CN
Inventors: 朱艾成; 朱浩; 许惠麟; 郭振报; 王乃卫; 刘发喜
Original assignee: Jiangsu Bingcheng Electrical Material Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Bingcheng Electrical Material Co Ltd
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2031-05-18
Also published as: CN102158022A

Abstract

3～5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：1）铜扁线半叠一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；2）半叠包一层单面补强少胶云母带；3）半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；4）半叠包一层单面补强少胶云母带；5）半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；6）半叠包一层单面补强少胶云母带；7）半叠包一层聚四氟乙烯带；8）半叠包一层低电阻防电晕保护带；9）半叠包一层高电阻防电晕保护带。本发明，绝缘耐热等级由F级提高到200级，可以有效地防潮湿，防盐雾腐蚀和其他化学物质对绝缘的侵蚀，提高电机的运行的可靠性和使用寿命，线圈电气强度的安全裕度大于10倍。

Description

3～5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法

技术领域

本发明属于3～5兆瓦风力发电机的制造领域，涉及到一种实用的3～5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构。

技术背景

风力发电机是一种新型的清洁能源，对减少不可再生的石化能源的消耗和减少二氧化碳、二氧化硫等对环境的污染具有很重要的意义，是国家重点大力发展的新型能源项目。随着风力发电厂和风力发电机设计制造技术的进步，单机容量越做越大，从1.5兆瓦、2兆瓦、5兆瓦、6兆瓦都有制造，但按照风力发电厂的优化设计，需要3～5兆瓦风力发电机及其绝缘结构，本发明可以满足3～5兆瓦风力发电机绝缘结构的要求。

由于大型风力发电机大都安装在我国三北地区和海上以及沿海地区。三北地区地势高，气温低，昼夜温差大，风沙大；海上和沿海地区盐雾腐蚀严重，空气湿度大，一般相对湿度95%，最大100%，这样的运行环境，对风力发电机的绝缘破坏作用非常大。同时，3～5兆瓦级的风力发电机都安装在近百米的高空上，安装非常困难，故障检修同样面临非常大的困难，安装和检修的费用极高。因为这些因素的存在，就要求风力发电机的绝缘非常可靠。所以在设计风力发电机绝缘结构时要认真考虑发电机的环境适应性，同时，3～5兆瓦级风力发电机容量大，为减小该发电机的体积和重量，减小定子电流以减小定子的损耗，定子电压选定为6000V，这样电压较高同时由于电机的容量大使定子电流较大，线圈的横截面较大，成型和嵌线难度大，所以在设计3～5兆瓦级风力发电机绝缘结构时，要考虑线圈制造工艺的适应性。风力发电机安装在近百米的高空，还会受到雷电过电压的作用，所以在设计3～5兆瓦风力发电机绝缘结构时，要考虑线圈应具有耐电晕的能力。此外风力发电机在运行时还要受到机械力、电磁力、震动的作用，使发电机绝缘处于交变应力的作用，加速电机绝缘的老化。在业内都把电机线圈称为电机的心脏，而线圈绝缘则是电机心脏的心脏，经过多年来的统计，电机发生的故障50%以上是由于线圈绝缘损坏而引起的。所以对电机定子线圈绝缘结构的设计是非常重要的。

发明内容

针对兆瓦风力发电机严酷的工作环境和恶劣的工作条件，本发明的目的在于提供一种能满足风力发电机使用环境和工作条件的3～5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：3～5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）、铜扁线半叠一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：在定子线圈国产耐电晕聚酰亚胺薄膜-F46复合薄膜烧结铜扁线的外面半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜带；

2）、半叠包一层单面补强少胶云母带，步骤1）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；

3）、半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜，再在其步骤2）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；

4）、半叠包一层单面补强少胶云母带，再在其步骤3）上叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；

5）、半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜，再在其步骤4）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；

6）、半叠包一层单面补强少胶云母带，再在其步骤5）上半叠包一层国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；

7）、半叠包一层聚四氟乙烯带，再在其步骤10）上半叠包一层活化处理过的聚四氟乙烯带；

8）、半叠包一层低电阻防电晕保护带，在线圈直线部分半叠包一层低电阻防电晕保护带；

9）、半叠包一层高电阻防电晕保护带，在线圈端部半叠包一层高电阻防电晕保护带。

本发明，匝间绝缘厚度由0.40mm～0.50mm减少到0.21mm，对地绝缘厚度直线部分由3.2mm减少到2.14mm,绝缘耐热等级由F级提高到200级，这样就可以减小电机的体积和重量，实现小型轻量化或保持电机同样的体积和重量就可以增大电机的功率。本发明中采用经活化处理过的聚四氟乙烯薄膜带半叠包在对地绝缘的外面，可以有效地防潮湿，防盐雾腐蚀和其他化学物质对绝缘的侵蚀，为防电晕在线圈的直线部分和端部分别半叠包一层低电阻防电晕保护带和高电阻防电晕保护带云带，这些措施可以有效地防止电机在遭受过电压时线圈绝缘内外电腐蚀的破坏，提高电机的运行的可靠性和使用寿命。本发明可用于3～5兆瓦双馈型和直驱型6000V风力发电机的定子线圈上，本发明的绝缘结构所用的关键原材料耐电晕聚酰亚胺薄膜及其作为补强材料的少胶云母全部为国产材料，具有自主的知识产权，价格只有进口耐电晕聚酰亚胺薄膜带的三分之一，适用范围广。采用本发明制作的3～5兆瓦级风力发电机定子线圈经真空压力浸渍后，各项性能都达到了“JB/T50132-1999 中型高压电机定子线圈成品产品质量分等”中优等品的水平，线圈电气强度的安全裕度大于10倍。

附图说明

图1是本发明的实施例1绝缘结构的直线部分示意图。

图2是本发明的实施例1绝缘结构的端部部分示意图。

图3是本发明的实施例2绝缘结构的直线部分示意图。

图4是本发明的实施例2绝缘结构的端部部分示意图。

具体实施方式

实施例1：

由图1知，3～5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法，是由6匝定子线圈构成的国产耐电晕聚酰亚胺薄膜-F46复合薄膜烧结铜扁线1的外面半叠包一层0.025mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜带2，再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.025mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜带2；再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.025mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜带2；再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.05mm活化处理过的聚四氟乙烯带4；线圈直线部分最外面半叠包一层0.08mm低电阻防电晕保护带5；由图2知，线圈端部最外面半叠包一层0.14mm高电阻防电晕保护带6。

图1中数字符号说明如下：

a，b分别为铜扁线的厚度和宽度；

a+0.21为铜扁线绝缘后的厚度；

b+0.21为铜扁线绝缘后的宽度；

(b+0.21)+2.14为线圈直线部分包过对地绝缘后的宽度；

6﹙a+0.21﹚+2.14为线圈直线部分包过对地绝缘后的高度。

图2中数字符号说明如下：

(b+0.21)+2.38为线圈端部部分包过对地绝缘后的宽度；

6(b+0.21)+2.38为线圈端部部分包过对地绝缘后的高度；

6为一个线圈由6匝构成。

实施例2：

由图3知，3～5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法，是将定子线圈的四根国产耐电晕聚酰亚胺薄膜-F46复合薄膜烧结铜扁线1按图3所示由6匝构成，每匝在高度方向上由两根绝缘铜扁线叠绕而成叠并在一起作为一匝，外面半叠包一层0.025mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜带2，然后将规定匝数组成一个线圈，在其外面半叠包一层0.025mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜带2，再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.025mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜带2；再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.025mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜带2；再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.05mm活化处理过的聚四氟乙烯带4；在线圈直线部分半叠包一层0.08mm低电阻防电晕保护带5；由图4知，端部半叠包一层0.14mm高电阻防电晕保护带6。

图3是本实施例直线部分示意图。数字符号说明如下：

a，b分别为铜扁线的厚度和宽度；

a+0.21为铜扁线绝缘后的厚度；

b+0.21为铜扁线绝缘后的宽度；

2(b+0.21)+0.10为线圈直线部分绝缘后的宽度；2为两根绝缘铜扁线并绕；

2(b+0.21)+0.10+2.14为线圈直线部分包过对地绝缘后的宽度，；

12(a+0.21)+6*0.10+2.14为线圈直线部分包过对地绝缘后的高度；12为一个线圈由6匝构成，每匝在高度方向上由两根绝缘铜扁线叠绕而成，即6*2=12；

0.10为每匝线圈外面半叠包一层0.025*20耐电晕聚酰亚胺薄膜带的厚度。

图4是本实施例端部部分示意图。数字符号说明如下：

2(b+0.21)+0.10+2.38为线圈端部部分包过对地绝缘后的宽度；

12(a+0.21)+6*0.10+2.38为线圈端部部分包过对地绝缘后的高度。

定子线圈的匝间绝缘选用具有很高电气性能和机械性能、绝缘耐热等级高达200级的又具有很高耐电晕能力的国产耐电晕聚酰亚胺薄膜-F46复合薄膜烧结电磁线本身的绝缘，不再附加其他绝缘。绝缘厚度薄，由云母带作为线圈电磁线绝缘时的0.40～0.50mm减少到0.21~0.22mm；线圈的对地绝缘采用国产耐电晕聚酰亚胺薄膜和国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带交替绕包到线圈上。为抵御盐雾腐蚀和运行环境中其他化学物质对线圈绝缘的侵蚀，在线圈外面再半叠包一层经活化处理的聚四氟乙烯带，为防电晕在线圈直线部分半叠包一层低电阻防电晕保护带，端部半叠包一层高电阻防电晕保护带。线圈的对地绝缘厚度由全云母带绝缘时的3.2 mm减小到2.14mm。

Claims

1.3～5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：1）铜扁线半叠一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；2）半叠包一层单面补强少胶云母带；3）半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；4）半叠包一层单面补强少胶云母带；5）半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；6）半叠包一层单面补强少胶云母带；7）半叠包一层聚四氟乙烯带；8）半叠包一层低电阻防电晕保护带；9）半叠包一层高电阻防电晕保护带；其特征在于：

1）、铜扁线半叠一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：由6匝定子线圈构成的国产耐电晕聚酰亚胺薄膜-F46复合薄膜烧结铜扁线的外面半叠包一层0.025mm耐电晕聚酰亚胺薄膜带；或者将定子线圈的四根国产耐电晕聚酰亚胺薄膜-F46复合薄膜烧结铜扁线由6匝构成，每匝在高度方向上由两根绝缘铜扁线叠绕而成叠并在一起作为一匝，外面半叠包一层0.025mm耐电晕聚酰亚胺薄膜带；

2）、半叠包一层单面补强少胶云母带：步骤1）上半叠包一层0.11mm耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；

3）、半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：再在其步骤2）上半叠包一层0.025mm耐电晕聚酰亚胺薄膜；

4）、半叠包一层单面补强少胶云母带：再在其步骤3）上叠包一层0.11mm耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；

5）、半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：再在其步骤4）上半叠包一层0.025mm耐电晕聚酰亚胺薄膜；

6）、半叠包一层单面补强少胶云母带：再在其步骤5）上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；

7）、半叠包一层聚四氟乙烯带：再在其步骤6）上半叠包一层0.05mm活化处理过的聚四氟乙烯带；

8）、半叠包一层低电阻防电晕保护带：在线圈直线部分半叠包一层0.08mm低电阻防电晕保护带；

9）、半叠包一层高电阻防电晕保护带：在线圈端部半叠包一层0.14mm高电阻防电晕保护带。