CN111371268B - 一种双层复合主绝缘结构的定子线棒制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双层复合主绝缘结构的定子线棒制造方法。这种定子线棒的主绝缘是一种双层复合结构，由内层和外层两种不同主绝缘材料所组成。这种定子线棒具有绝缘结构简单，工艺方便，易于设计和制造的特点。两种复合主绝缘材料的介电性能不同，通过绝缘结构优化设计，可以在不增加主绝缘厚度的情况下，有效降低定子线棒内部的最高电场强度，提升定子线棒的电气性能和电老化寿命，提高发电机组的运行稳定性。

Description

一种双层复合主绝缘结构的定子线棒制造方法

技术领域

本发明涉及一种双层复合主绝缘结构的定子线棒制造方法。

背景技术

定子线棒是发电机的核心部件，其可靠性和寿命对机组的稳定运行起着决定性作用。主绝缘材料是定子线棒中最主要的材料，承受着发电机运行时的全部工作场强，其性能、工艺和结构直接决定了定子线棒的综合性能。定子线棒的电气性能是各项性能中最为重要的考核指标之一。

高压电机定子线棒的主绝缘材料，通常采用一种材料。主绝缘内部的导线角部区域场强最大，是绝缘电气击穿的薄弱部位。传统方法通过增大圆角曲率半径措施降低场强，但增大导体圆角半径会降低槽满率，降低机组效率，改善幅度和效果有一定限制。

根据交流电场下复合材料电场强度与介电常数反向变化的原理，对主绝缘内部圆角处的电场进行改善，以降低该处电场、提高线棒电气性能。

定子线棒用主绝缘材料——云母带由云母纸、胶粘剂和补强材料组成。云母纸的介电常数高、介电强度高，提高云母纸在云母带中的含量，可以提高云母带的介电常数和介电强度，提升定子线棒的电气性能，但云母纸的价格较为昂贵，这种云母带制备的定子线棒，制造成本会大幅提高。在内层使用性能好、价格较高的主绝缘材料，在外层使用性能一般、价格便宜的主绝缘材料，组成复合主绝缘结构，在主绝缘厚度不变的情况下，能够在提高电气性能，同时降低定子线棒的材料成本；还可以通过减薄主绝缘厚度，保持电气性能不变，进一步降低材料成本。

发明内容

本发明的目的是开发一种双层复合主绝缘结构的定子线棒，这种定子线棒具有结构简单、工艺方便的特点，可以在不增加主绝缘厚度的情况下，有效降低定子线棒内部的最高电场强度，提升定子线棒的电气性能和电老化寿命，降低线棒材料成本，进而提高发电机组的运行稳定性。本发明的技术方案是：

1)定子线棒的主绝缘由两种胶含量和云母含量不同的环氧多胶粉云母带组成，内层主绝缘材料(2)所使用的云母带厚度0.12mm、云母含量≥45％、胶含量30～33％、介电强度E₁≥43MV/m、介电常数ε₁介于4.0～4.2，外层主绝缘材料(3)所使用的云母带厚度0.14mm、云母含量≥40％、胶含量37～40％、介电强度E₂≥40MV/m、介电常数ε₂介于3.8～4.0；

2)内层主绝缘材料(2)和外层主绝缘材料(3)均采用半叠绕和平绕方式进行包扎，在角部圆角曲率半径r₀为2～3mm的成型导线(1)上依次包扎半叠绕n₁层和平绕一层内层主绝缘材料(2)、平绕一层和半叠绕n₂层外层主绝缘材料(3)、防晕材料(4)；

3)双层复合主绝缘结构的定子线棒成型后，内层主绝缘材料(2)的厚度、外层主绝缘材料(3)的厚度、主绝缘总厚度的关系为：

d＝d₁+d₂

式中：d为主绝缘总厚度，mm；d₁为内层主绝缘厚度，mm；d₂为外层主绝缘厚度，mm，内层主绝缘材料(2)的厚度约束及其与总厚度的关系为：

4)双层复合主绝缘结构的内层主绝缘材料的半叠绕包扎层数n₁为：

式中：[]表示取整符号；内层主绝缘云母带与外层主绝缘云母带交错平绕各1层，再半叠绕外层主绝缘云母带包扎层数n₂为：

5)在成型导线上包扎主绝缘材料和防晕材料完毕后，导线采用内加热方式在模具上加温加压固化成型，升温速度为1～2℃/min，当线棒温度达到170～180℃时，保温6h后断电，当模具自然冷却到60℃以下时进行卸模。

技术效果

单一主绝缘结构的定子线棒，只能通过调整导线圆角曲率半径等措施降低线棒圆角处的最大电场，手段单一、幅度有限。通过调整云母带的配方，开发两种不同介电常数和介电强度的主绝缘材料。在内层包扎性能好的主绝缘材料，在外层包扎性能一般的主绝缘材料，制备了双层复合主绝缘结构的定子线棒。

同单一内层主绝缘材料制备的定子线棒相比，在主绝缘厚度不变的情况下，复合主绝缘结构的定子线棒的击穿电压提高5％，电老化寿命时间提高了70％。主绝缘材料成本降低了20％；在主绝缘厚度减薄5％的情况下，复合主绝缘结构的定子线棒电气性能保持不变，机组体积和材料成本有所降低，主绝缘材料成本降低了25％。双层复合主绝缘结构的定子线棒在保证性能的基础上，大幅降低材料成本，具有优异的技术效果和经济效益。应用该技术制备的定子线棒，综合性能达到国际领先水平。

附图说明

图1为双层复合主绝缘结构的定子线棒截面示意图

具体实施方式

1)定子线棒的主绝缘由两种胶含量和云母含量不同的环氧多胶粉云母带组成，内层主绝缘材料2所使用的云母带厚度0.12mm、云母含量≥45％、胶含量30～33％、介电强度E₁≥43MV/m、介电常数ε₁介于4.0～4.2，外层主绝缘材料3所使用的云母带厚度0.14mm、云母含量≥40％、胶含量37～40％、介电强度E₂≥40MV/m、介电常数ε₂介于3.8～4.0；

2)如图1所示，内层主绝缘材料2和外层主绝缘材料3均采用半叠绕和平绕方式进行包扎，在角部圆角曲率半径r₀为2～3mm的成型导线1上依次包扎半叠绕n₁层和平绕一层内层主绝缘材料2、平绕一层和半叠绕n₂层外层主绝缘材料3、防晕材料4；

3)双层复合主绝缘定子线棒成型后，内层主绝缘材料2的厚度、外层主绝缘材料3的厚度、主绝缘总厚度的关系为：

d＝d₁+d₂

式中：d为主绝缘总厚度，mm；d₁为内层主绝缘厚度，mm；d₂为外层主绝缘厚度，mm，内层主绝缘材料2的厚度约束及其与总厚度的关系为：

4)双层复合主绝缘结构，内层主绝缘材料的半叠绕包扎层数n₁为：

式中：[]表示取整符号；内层主绝缘云母带与外层主绝缘云母带交错平绕各1层，再半叠绕外层主绝缘云母带包扎层数n₂为：

5)双层复合主绝缘结构定子线棒，在成型导线上包扎主绝缘材料和防晕材料完毕后，导线采用内加热方式在模具上加温加压固化成型，升温速度为1～2℃/min，当线棒温度达到170～180℃时，保温6h后断电，当模具自然冷却到60℃以下时进行卸模。

Claims (1)

1.一种双层复合主绝缘结构的定子线棒制造方法，其特征是：包括如下步骤：

1)定子线棒的主绝缘由两种胶含量和云母含量不同的环氧多胶粉云母带组成，内层主绝缘材料(2)所使用的云母带厚度0.12mm、云母含量≥45％、胶含量30～33％、介电强度E₁≥43MV/m、介电常数ε₁介于4.0～4.2，外层主绝缘材料(3)所使用的云母带厚度0.14mm、云母含量≥40％、胶含量37～40％、介电强度E₂≥40MV/m、介电常数ε₂介于3.8～4.0；

2)内层主绝缘材料(2)和外层主绝缘材料(3)均采用半叠绕和平绕方式进行包扎，在角部圆角曲率半径r₀为2～3mm的成型导线(1)上依次包扎半叠绕n₁层和平绕一层内层主绝缘材料(2)、平绕一层和半叠绕n₂层外层主绝缘材料(3)、防晕材料(4)；

3)双层复合主绝缘结构的定子线棒成型后，内层主绝缘材料(2)的厚度、外层主绝缘材料(3)的厚度、主绝缘总厚度的关系为：

d＝d₁+d₂

式中：d为主绝缘总厚度，单位：mm；d₁为内层主绝缘厚度，单位：mm；d₂为外层主绝缘厚度，单位：mm，内层主绝缘材料(2)的厚度约束及其与总厚度的关系为：

4)双层复合主绝缘结构的内层主绝缘材料的半叠绕包扎层数n₁为：

式中：[]表示取整符号；内层主绝缘云母带与外层主绝缘云母带交错平绕各1层，再半叠绕外层主绝缘云母带包扎层数n₂为：

5)在成型导线上包扎主绝缘材料和防晕材料完毕后，导线采用内加热方式在模具上加温加压固化成型，升温速度为1～2℃/min，当线棒温度达到170～180℃时，保温6h后断电，当模具自然冷却到60℃以下时进行卸模。

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