CN113364165A - 一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发电机技术领域，具体涉及一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构，包括定子以及嵌入在定子槽间的线圈绕组，所述线圈绕组由矩形的裸铜线以及绕包在其外部不同位置的引线绝缘、端部绝缘以及主绝缘组成，且三者均为层状结构，所述裸铜线的外部沿其径向依次绕包有自粘性亚胺薄膜和匝间云母带，所述引线绝缘包括设置在所述裸铜线外的玻璃布少胶云母带以及玻璃丝带。本发明中，基于高压发电机的关键在于其高压部分绝缘系统的统一性，本结构从绝缘漆、少胶云母带以及电磁线出发，全部采用经UL认证的绝缘系统，部件相互兼容的情况下可获得最佳的匹配性。
Description
技术领域
本发明涉及发电机技术领域，具体涉及一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构。
背景技术
发电机是指将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能， 发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。
发电机的定子线圈需要绝缘，常用的定子线圈绝缘结构是使用云母带包绕定子线圈而实现，对于专供4500-5000m海拔使用的10KV高压发电机而言，由于该产品专用于4500-5000m高海拔地区，环境温度在-40 ℃～+55 ℃之间,在这种环境下高压10000V大功率发电机因高原空气密度较低的原因，导致正常的定子线圈绝缘结构耐电晕属性下降，容易在定子线圈的表面形成放电层（也就是电晕），电晕的出现大大降低发电机绝缘的使用寿命，同时，随着海拔高度的增加电晕的强度也随之增大，高压发电机的使用寿命会随之快速缩短。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构，通过长期的试验与摸索，本发明技术方案中的高压防电晕结构，能够实现在海拔4500M时定子线圈应该在27000V耐压下线圈表面不产生电晕，在海拔5000M时定子线圈应该在30000V耐压下线圈表面不产生电晕，即本发明技术方案的发电机可专用于4500-5000m高海拔地区，环境温度-40℃～+55℃，高压10000V大功率发电。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构，包括定子以及嵌入在定子槽间的线圈绕组，所述线圈绕组由矩形的裸铜线以及绕包在其外部不同位置的引线绝缘、端部绝缘以及主绝缘组成，且三者均为层状结构，所述裸铜线的外部沿其径向依次绕包有自粘性亚胺薄膜和匝间云母带，所述引线绝缘包括设置在所述裸铜线外的玻璃布少胶云母带以及玻璃丝带，所述端部绝缘包括设置在所述裸铜线外的单面玻璃布少胶云母带、亚胺薄膜补强少胶粉云母带、中电阻防晕带、高电阻防晕带和透气保护带，所述主绝缘则包括设置在所述裸铜线外的单面玻璃布少胶云母带、亚胺薄膜补强少胶粉云母带和低电阻防晕带。
进一步在于，所述自粘性亚胺薄膜和所述匝间云母带均以半叠包的方式绕包在所述裸铜线的外部，三者结合组成电磁线。
进一步在于，所述电磁线的外部对应所述端部绝缘和所述主绝缘的位置依次绕包有多层所述单面玻璃布少胶云母带和多层所述亚胺薄膜补强少胶粉云母带，二者均以半叠包的方式包裹在所述电磁线外部，且二者通过混包的方式实现叠合。
进一步在于，所述亚胺薄膜补强少胶粉云母带的外部对应所述主绝缘的位置以叠包的方式绕包有低电阻防晕带。
进一步在于，所述亚胺薄膜补强少胶粉云母带的外部对应所述端部绝缘的位置依次绕包有中电阻防晕带和高电阻防晕带，所述高电阻防晕带的外部以半叠包的方式绕包有透气保护带。
进一步在于，所述端部绝缘与所述引线绝缘的连接处交叠包裹有涤纶毡。
进一步在于，所述匝间云母带的外部对应所述引线绝缘的位置依次绕包有所述玻璃布少胶云母带以及所述玻璃丝带。
进一步在于，所述引线绝缘、所述端部绝缘以及所述主绝缘在接线完毕、经耐压试验完成后按工艺守则VPI浸渍H级绝缘树脂一次，三者干燥处理后对其表面再使用少胶真空压力浸漆处理。
本发明的有益效果：
1、高压发电机的关键在于其高压部分绝缘系统的统一性，本结构从绝缘漆、少胶云母带以及电磁线出发，全部采用经UL认证的绝缘系统，部件相互兼容的情况下可获得最佳的匹配性以及可靠度；
2、本结构全部采用少胶真空压力浸漆处理，高压定子部分的整体性好，绝缘质量稳定，定子铁芯槽内与高压线圈之间为无间隙配合，降低产品在4500-5000m高海拔环境下出现电压差以及电晕层的几率，确保高压定子线圈高品质绝缘的可靠性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的平面结构示意图；
图2是本发明中引线绝缘的剖面结构示意图；
图3是本发明中端部绝缘的剖面结构示意图；
图4是本发明中主绝缘的剖面结构示意图。
图中：1、裸铜线；11、自粘性亚胺薄膜；12、匝间云母带；13、单面玻璃布少胶云母带；14、亚胺薄膜补强少胶粉云母带；2、引线绝缘；21、玻璃布少胶云母带；22、玻璃丝带；3、端部绝缘；31、中电阻防晕带；32、高电阻防晕带；33、透气保护带；4、主绝缘；41、低电阻防晕带。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示为本发明中一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构，发电机定子高压线圈绕组出现电晕是发电机绝缘老化的一个重要征兆，发电机电晕出现的原因是因为发电机定子高压线圈绕组绝缘表面某些部位由于电场分布不均匀，局部场强过强，导致附近空气电离，而引起的辉光放电，它产生在绝缘的表面，与其他形式的局部放电相比，电晕本身的放电强度并不是很高，但电晕的存在大大的降低了绝缘材料的性能，同时要认识到，在高海拔环境下，电晕出现的几率更高，海拔越高，空气越稀薄，则起晕放电电压越低，从而大幅度降低发电机使用寿命，基于这种特殊的使用环境，本领域技术人员在长时间的摸索以及实验后，创设性地使用本结构达到在4500-5000m高海拔情况下，高压发电机长时间且高质量运转的目标，极大的提升了高压发电机在高海拔情境下的使用寿命。
如图1所示，一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构，包括定子以及嵌入在定子槽间的线圈绕组，线圈绕组由矩形的裸铜线1以及绕包在其外部不同位置的引线绝缘2、端部绝缘3以及主绝缘4组成，且三者均为层状结构，如图2所示，裸铜线1的外部沿其径向依次绕包有自粘性亚胺薄膜11和匝间云母带12，引线绝缘2包括设置在裸铜线1外的玻璃布少胶云母带21以及玻璃丝带22，如图3所示，端部绝缘3包括设置在裸铜线1外的单面玻璃布少胶云母带13、亚胺薄膜补强少胶粉云母带14、中电阻防晕带31、高电阻防晕带32和透气保护带33，如图4所示，主绝缘4则包括设置在裸铜线1外的单面玻璃布少胶云母带13、亚胺薄膜补强少胶粉云母带14和低电阻防晕带41，在本结构中，引线绝缘2、端部绝缘3以及主绝缘4在接线完毕、经耐压试验完成后全部按工艺守则VPI浸渍H级绝缘树脂一次，三者干燥处理后对其表面再使用少胶真空压力浸漆处理，经少胶真空压力浸漆处理后的绝缘结构，高压定子线圈绕组的整体性好，绝缘质量稳定，同时定子铁芯槽内与高压线圈之间为无间隙配合，从而降低了产品在4500-5000m高海拔环境下出现电压差以及电晕层的几率，确保高压定子线圈绕组高品质绝缘的可靠性。
如图2、图3和图4所示，自粘性亚胺薄膜11和匝间云母带12均以半叠包的方式绕包在裸铜线1的外部，三者结合组成电磁线，相较于传统的绝缘结构，形成第一层匝间绝缘，再在第一层绝缘的基础上分别包扎有引线绝缘2、端部绝缘3以及主绝缘4，提高了该结构在高海拔情况下的绝缘能力，极大地降低了电晕出现的几率。
如图3和图4所示，电磁线的外部对应端部绝缘3和主绝缘4的位置依次绕包有多层单面玻璃布少胶云母带13和多层亚胺薄膜补强少胶粉云母带14，在本实施例中，亚胺薄膜补强少胶粉云母带14选用H级亚胺薄膜补强少胶粉云母带，单面玻璃布少胶云母带13的规格为0.13mm×25mm，二者均以半叠包的方式包裹在电磁线外部，即绕线时重叠一半绕包在电磁线外部，对应主绝缘4位置处，先是单面玻璃布少胶云母带13以半叠包的方式绕包在电磁线外部4层，然后亚胺薄膜补强少胶粉云母带14再以半叠包的方式绕包在单面玻璃布少胶云母带13外部5层，总混包层数为9层，达到最佳的实施效果，而对应端部绝缘3位置处，先是单面玻璃布少胶云母带13以半叠包的方式绕包在电磁线外部4层，然后亚胺薄膜补强少胶粉云母带14再以半叠包的方式绕包在单面玻璃布少胶云母带13外部4层，总混包层数为8层，达到最佳的实施效果，获得最佳的绝缘能力。
如图4所示，亚胺薄膜补强少胶粉云母带14的外部对应主绝缘4的位置以叠包的方式绕包有低电阻防晕带41，在本实施例中，低电阻防晕带41选用规格为0.08mm×25mm，且以2mm叠包的方式组成的低电阻防晕带41可以得到较优的抗电晕能力。
如图3所示，亚胺薄膜补强少胶粉云母带14的外部对应端部绝缘3的位置依次绕包有中电阻防晕带31和高电阻防晕带32，在本实施例中，高电阻防晕带32的规格选用0.20mm×25mm，且高电阻防晕带32与低电阻防晕带41搭接尺寸为20mm-25mm，高电阻防晕带32的外部以半叠包的方式绕包有0.09mm×25mmde 透气保护带33，端部绝缘3与引线绝缘2的连接处交垫有涤纶毡,通过使用较优且较为可靠、匹配性较好的经UL认证的绝缘系统，部件相互兼容的情况下可获得最佳的匹配性以及可靠度。
如图2所示，匝间云母带12的外部对应引线绝缘2的位置依次绕包有玻璃布少胶云母带21以及玻璃丝带22，在本实施例中，玻璃布少胶云母带21的规格为0.13mm×25mm，且经过测试，玻璃布少胶云母带21以半叠包的方式绕包在电磁线外部8层，规格为0.1mm×25mm的玻璃丝带22绕包一层，可以实现最佳的绝缘效果。
本发明技术方案中的结构全部采用少胶真空压力浸漆处理，高压定子部分的整体性好，绝缘质量稳定，定子铁芯槽内与高压线圈之间为无间隙配合，降低产品在4500-5000m高海拔环境下出现电压差以及电晕层的几率，从而确保高压定子线圈高品质绝缘的可靠性。
根据GB/T20833-2007 旋转电机定子线棒及绕组局部放电的测量方法及评定导则；GB/T 22715-2008/IEC60034-15:1995 交流电机定子成型线圈耐冲击电压水平；JB/T12685-2016 高压电机定子线圈等技术条件等标准对该高压电机定子线圈绕组防电晕绝缘结构进行测试，测试结果均在标准合格范围内。
上述高压防电晕结构技术方案的设置，能够实现在海拔4500M时定子线圈在27000V耐压下线圈表面不产生电晕，在海拔5000M时定子线圈在30000V耐压下线圈表面不产生电晕，即本发明技术方案的发电机可专用于4500-5000m高海拔地区，环境温度-40℃～+55℃，高压10000V大功率发电。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构，包括定子以及嵌入在定子槽间的线圈绕组，所述线圈绕组由矩形的裸铜线（1）以及绕包在其外部不同位置的引线绝缘（2）、端部绝缘（3）以及主绝缘（4）组成，且三者均为层状结构，其特征在于，所述裸铜线（1）的外部沿其径向依次绕包有自粘性亚胺薄膜（11）和匝间云母带（12），所述引线绝缘（2）包括设置在所述裸铜线（1）外的玻璃布少胶云母带（21）以及玻璃丝带（22），所述端部绝缘（3）包括设置在所述裸铜线（1）外的单面玻璃布少胶云母带（13）、亚胺薄膜补强少胶粉云母带（14）、中电阻防晕带（31）、高电阻防晕带（32）和透气保护带（33），所述主绝缘（4）则包括设置在所述裸铜线（1）外的单面玻璃布少胶云母带（13）、亚胺薄膜补强少胶粉云母带（14）和低电阻防晕带（41）。
2.根据权利要求1所述的一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构,其特征在于，所述自粘性亚胺薄膜（11）和所述匝间云母带（12）均以半叠包的方式绕包在所述裸铜线（1）的外部，三者结合组成电磁线。
3.根据权利要求2所述的一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构,其特征在于，所述电磁线的外部对应所述端部绝缘（3）和所述主绝缘（4）的位置依次绕包有多层所述单面玻璃布少胶云母带（13）和多层所述亚胺薄膜补强少胶粉云母带（14），二者均以半叠包的方式包裹在所述电磁线外部，且二者通过混包的方式实现叠合。
4.根据权利要求3所述的一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构,其特征在于，所述亚胺薄膜补强少胶粉云母带（14）的外部对应所述主绝缘（4）的位置以叠包的方式绕包有低电阻防晕带（41）。
5.根据权利要求3所述的一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构,其特征在于，所述亚胺薄膜补强少胶粉云母带（14）的外部对应所述端部绝缘（3）的位置依次绕包有中电阻防晕带（31）和高电阻防晕带（32），所述高电阻防晕带（32）的外部以半叠包的方式绕包有透气保护带（33）。
6.根据权利要求5所述的一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构,其特征在于，所述端部绝缘（3）与所述引线绝缘（2）的连接处交叠包裹有涤纶毡。
7.根据权利要求1所述的一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构,其特征在于，所述匝间云母带（12）的外部对应所述引线绝缘（2）的位置依次绕包有所述玻璃布少胶云母带（21）以及所述玻璃丝带（22）。
8.根据权利要求1-7所述的任意一种适用于5km海拔高压发电机防电晕绝缘结构,其特征在于，所述引线绝缘（2）、所述端部绝缘（3）以及所述主绝缘（4）在接线完毕、经耐压试验完成后按工艺守则VPI浸渍H级绝缘树脂一次，三者干燥处理后对其表面再使用少胶真空压力浸漆处理。
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