CN116231989A - 一种高压电机定子线圈主绝缘vpi保压时间的计算方法 - Google Patents

一种高压电机定子线圈主绝缘vpi保压时间的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及定子线圈技术领域，具体公开了一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法，将定子线圈主绝缘厚度划分为多个范围段，并根据定子线圈直线部分和定子线圈导线的高宽比，对VPI保压时间进行计算。本发明结合定子线圈不同的主绝缘厚度、不同的直线部分长度、不同的导线高宽比对于VPI保压时间的影响，满足所有不同尺寸和形状的定子线圈主绝缘VPI浸渍热压固化后的绝缘性能，减少定子线圈主绝缘VPI缺陷，降低线圈绝缘性能不合格而造成的质量损失，确保机组长期安全运行的稳定可靠性。

Description

一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法
技术领域
本发明涉及定子线圈技术领域，更具体地讲，涉及一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法。
背景技术
定子线圈作为电机的核心部件，定子线圈主绝缘VPI(真空压力浸渍)是高压电机制造的关键工艺技术，VPI工艺过程决定了定子线圈主绝缘内部气隙的多少、大小，以及线圈主绝缘电气性能的优劣，对电机绝缘的运行寿命和安全可靠性起着至关重要的作用。
目前，国内外电机制造厂生产高压电机VPI定子线圈绝缘的常规方法为：线圈导线固化成型后，根据电机额定电压的高低在线圈导线表面半叠包不同层数的少胶云母带，为了提高生产效率，通常是将不同电压等级、不同绝缘厚度、不同长度和形状的数十支定子线圈一起放入浸漆灌同时进行VPI，线圈放入浸漆灌后，对浸漆灌抽真空，将浸渍树脂输入浸漆灌，对浸漆灌内的树脂施加一定压强，并在该压强下保持一段时间，然后卸掉浸漆灌内的压强，抽回VPI树脂，取出线圈进行热压固化成型。
传统的定子线圈主绝缘VPI工艺方法存在较多问题，在线圈实际生产制造过程中，不同尺寸形状、不同电压等级的数十支线圈在同一个VPI参数下浸渍，线圈主绝缘VPI浸渍不良或浸渍时间过长的情况经常出现。当线圈主绝缘较厚、直线部分较长、导线高宽比较大时，浸渍树脂没有完全浸入内层云母带，云母带层间的树脂填充不均匀，使线圈主绝缘发空、气隙过多、层间粘接不良，造成线圈介质损耗增量大、工频击穿电压低、电老化寿命短等绝缘性能不合格；当线圈主绝缘较薄、直线部分较短、导线高宽比较小时，随大尺寸线圈一起浸渍的小尺寸线圈会因为浸渍时间过长而使主绝缘云母带中的云母鳞片移动窜位，造成线圈主绝缘工频击穿电压低、电老化寿命短等绝缘性能不合格。国内外电机制造厂因定子线圈主绝缘VPI缺陷而造成绝缘批量报废、经济损失和产品交付周期延迟的现象时有发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法；结合定子线圈不同的主绝缘厚度、不同的直线部分长度、不同的导线高宽比对于VPI保压时间的影响，满足所有不同尺寸和形状的定子线圈主绝缘VPI浸渍热压固化后的绝缘性能，减少定子线圈主绝缘VPI缺陷，降低线圈绝缘性能不合格而造成的质量损失，确保机组长期安全运行的稳定可靠性。
本发明解决技术问题所采用的解决方案是：
一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法，将定子线圈主绝缘厚度划分为多个范围段，并根据定子线圈直线部分和定子线圈导线的高宽比，对VPI保压时间进行计算。
在一些可能的实施方式中，
所述定子线圈主绝缘厚度为d，所述的多个范围段包括d≤4mm、4mm＜d＜6mm、以及d≥6mm。
在一些可能的实施方式中，
所述定子线圈直线部分为L，将定子线圈直线部分划分为两个范围段，两个范围段包括L＜5m、以及L≥5m。
在一些可能的实施方式中，
当定子线圈主绝缘厚度d≤4mm时，定子线圈主绝缘VPI保压时间t1，
Figure BDA0004197029110000031
其中，C1取值为2.1～2.5h，C2取值为0.2～0.3/mm，C3取值为0.16～0.25/m,根据电机运行特性和绝缘寿命要求进行取值。
在一些可能的实施方式中，
当定子线圈主绝缘厚度4mm＜d＜6mm、且定子线圈直线部分L＜5m时，定子线圈主绝缘VPI保压时间为t2，
Figure BDA0004197029110000032
其中，C4取值为0.16～0.19/mm，C5取值为0.2～0.28/m，C6取值为0.22～0.3h,根据电机运行特性和绝缘寿命要求进行取值。
在一些可能的实施方式中，
当定子线圈主绝缘厚度d≥6mm和/或定子线圈直线部分L≥5m时，定子线圈主绝缘VPI保压时间为t3，
Figure BDA0004197029110000033
其中，C7取值为0.15～0.18/mm，C8取值为0.22～0.28/m，C9取值为0.25～0.32h,根据电机运行特性和绝缘寿命要求进行取值。
在一些可能的实施方式中，
在多种类型的定子线圈主绝缘同时进行VPI时，多种类型的定子线圈主绝缘均满足定子线圈主绝缘厚度d＜6mm且定子线圈直线部分L＜5m时；
分别采用公式(1)或公式(2)进行计算；
选择计算的结果中时间较长作为该批次的VPI保压时间。
在一些可能的实施方式中，
在多种类型的定子线圈主绝缘同时进行VPI时，多种类型的定子线圈主绝缘均为厚度d≥6mm或定子线圈直线部分长度L≥5m时，分别采用公式(3)计算，选择计算的结果中时间较长作为该批次的VPI保压时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明结合了定子线圈不同的主绝缘厚度、不同的直线部分长度、不同的导线高宽比，满足所有不同尺寸和形状的定子线圈主绝缘VPI浸渍热压固化后的绝缘性能，减少定子线圈主绝缘VPI缺陷，降低线圈绝缘性能不合格而造成的质量损失，确保定子线圈按时保质交付和机组长期安全运行的稳定可靠性；
本发明通过对定子线圈主绝缘厚度、线圈直线部分长度和线圈导线高宽比等参数进行计算分析，通过对于VPI保压时间的优化设计，有效避免大尺寸定子线圈主绝缘浸渍不良、发空、介质损耗增量大、工频击穿电压低、电老化寿命短等绝缘缺陷，大幅降低定子线圈绝缘性能不合格而造成质量损失。
具体实施方式
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本申请所提及的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，"一个"或者"一"等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本申请实施中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个定位柱是指两个或两个以上的定位柱。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面对本发明进行详细说明。
一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法，将定子线圈主绝缘厚度划分为多个范围段，并根据定子线圈直线部分和定子线圈导线的高宽比，对VPI保压时间进行计算。
在一些可能的实施方式中，
所述定子线圈主绝缘厚度为d，所述的多个范围段包括d≤4mm、4mm＜d＜6mm、以及d≥6mm。
在一些可能的实施方式中，
所述定子线圈直线部分为L，将定子线圈直线部分划分为两个范围段，两个范围段包括L＜5m、以及L≥5m。
在一些可能的实施方式中，
当定子线圈主绝缘厚度d≤4mm时，定子线圈主绝缘VPI保压时间t1，
Figure BDA0004197029110000061
其中，C1取值为2.1～2.5h，C2取值为0.2～0.3/mm，C3取值为0.16～0.25/m,根据电机运行特性和绝缘寿命要求进行取值。
需要说明的是，当多种类型的定子线圈主绝缘同时进行VPI，多种类型的定子线圈主绝缘厚度d≤4mm，如2mm,3mm,4mm时，分别进行计算得出对应的时间，并将所有时间进行对比，以最长的时间作为上述多种类型的定子线圈主绝缘同时进行VPI的VPI保压时间。
在一些可能的实施方式中，
当定子线圈主绝缘厚度4mm＜d＜6mm、且定子线圈直线部分L＜5m时，定子线圈主绝缘VPI保压时间为t2，
Figure BDA0004197029110000062
/>
其中，C4取值为0.16～0.19/mm，C5取值为0.2～0.28/m，C6取值为0.22～0.3h,根据电机运行特性和绝缘寿命要求进行取值。
在一些可能的实施方式中，
当定子线圈主绝缘厚度d≥6mm和/或定子线圈直线部分L≥5m时，定子线圈主绝缘VPI保压时间为t3，
Figure BDA0004197029110000071
其中，C7取值为0.15～0.18/mm，C8取值为0.22～0.28/m，C9取值为0.25～0.32h,根据电机运行特性和绝缘寿命要求进行取值。
在一些可能的实施方式中，在多种类型的定子线圈主绝缘同时进行VPI时，多种类型的定子线圈主绝缘均满足定子线圈主绝缘厚度d＜6mm且定子线圈直线部分L＜5m时；分别采用公式(1)或公式(2)进行计算；
选择计算的结果中时间较长作为该批次的VPI保压时间。
这里所描述的多种类型的定子线圈主绝缘均满足定子线圈主绝缘厚度d＜6mm且定子线圈直线部分L＜5m时，即：当多种类型为三种类型时，包括类型一、类型二、类型三；其中，类型一中定子线圈主绝缘厚度为4mm且定子线圈直线部分长度4m、类型二中定子线圈主绝缘厚度为4mm且定子线圈直线部分长度为3m；类型三中定子线圈主绝缘厚度为3mm且定子线圈直线部分长度为2m；
在进行VPI前对上述三种类型分别套用公式(1)、公式(2)进行计算，得到六组时间，六组时间进行对比，找出最长的时间作为VPI保压时间。
在一些可能的实施方式中，在多种类型的定子线圈主绝缘同时进行VPI时，多种类型的定子线圈主绝缘均为厚度d≥6mm或定子线圈直线部分长度L≥5m时，分别采用公式(3)计算，选择计算的结果中时间较长作为该批次的VPI保压时间。
如，多种类型包括类型四、类型五、类型六及类型七；其中，类型四中定子线圈主绝缘厚度为7mm；类型五中定子线圈主绝缘厚度为8mm；类型六的定子线圈直线部分长度为5m；类型七的定子线圈直线部分长度为6m；分别采用公式(3)进行四种类型进行计算，得到四组时间，将四组时间进行对比，找出最长的时间作为VPI保压时间。
实施例1：
一批多种类型的定子线圈主绝缘同时进行VPI，该批次共计四种类型，均满足定子线圈主绝缘厚度d≤4mm，对此采用公式(1)计算结果如表1所示；
Figure BDA0004197029110000081
表1
根据表1计算结果可知，该批次多类型的定子线圈主绝缘VPI保压时间为6.5h，或者分两次保压，每次保压3.25h。
实施例2：
一批多种类型的定子线圈主绝缘同时进行VPI，该批次共计五种类型，均满足定子线圈主绝缘厚度d＜6mm且定子线圈直线部分长度L＜5m，对此采用公式(1)或(2)计算结果如表2所示；
Figure BDA0004197029110000091
表2
根据表2计算结果可知，该批次多类型定子线圈主绝缘VPI保压时间为9.8h，或者分两次保压，每次保压4.9h。
实施例3：
一批多种类型的定子线圈主绝缘同时进行VPI，该批次共计四种类型，均满足定子线圈主绝缘厚度d≥6mm、或定子线圈直线部分长度L≥5m，对此采用公式(3)进行计算，计算结果如表3所示；
Figure BDA0004197029110000092
Figure BDA0004197029110000101
表3
根据表3计算结果可知，该批次多类型定子线圈主绝缘VPI保压时间为18.2h，或者分两次保压，每次保压9.1h。
实施例4：
对于定子线圈主绝缘厚度为5.6mm，直线长度为3.6mm，线圈高宽比5.2，采用原浸渍工艺参数VPI保压5h,按照本申请提案的浸渍工艺参数保压2*4.5h，浸渍参数如表4所示；
Figure BDA0004197029110000102
/>
表4
定子线圈热压固化成型后的绝缘性能如表5所示；
Figure BDA0004197029110000111
表5
由表5的定子线圈绝缘性能试验数据可知，采用原浸渍工艺参数保压5h、热压成型后的定子线圈，其介质损耗起始值、介质损耗增量、局部放电值均较大，瞬时工频击穿电压值偏低，说明定子线圈主绝缘浸渍不良、主绝缘存在不密实现象；按照本发明的浸渍工艺参数保压2*4.5h、热压成型后的定子线圈，其介质损耗起始值、介质损耗增量、局部放电值均较小，瞬时工频击穿电压值较高，说明定子线圈主绝缘浸渍良好、主绝缘密实、电气性能优异。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法，其特征在于，将定子线圈主绝缘厚度划分为多个范围段，并根据定子线圈直线部分和定子线圈导线的高宽比，对VPI保压时间进行计算。
2.根据权利要求1所述的一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法，其特征在于，所述定子线圈主绝缘厚度为d，所述的多个范围段包括d≤4mm、4mm＜d＜6mm、以及d≥6mm。
3.根据权利要求2所述的一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法，其特征在于，所述定子线圈直线部分为L，将定子线圈直线部分划分为两个范围段，两个范围段包括L＜5m、以及L≥5m。
4.根据权利要求2所述的一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法，其特征在于，当定子线圈主绝缘厚度d≤4mm时，定子线圈主绝缘VPI保压时间t1，
Figure FDA0004197029100000011
其中，C1取值为2.1～2.5，C2取值为0.2～0.3，C3取值为0.16～0.25，根据电机运行特性和绝缘寿命要求进行取值。
5.根据权利要求3所述的一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法，其特征在于，当定子线圈主绝缘厚度4mm＜d＜6mm、且定子线圈直线部分L＜5m时，定子线圈主绝缘VPI保压时间为t2，
Figure FDA0004197029100000021
其中，C4取值为0.16～0.19，C5取值为0.2～0.28，C6取值为0.22～0.3，根据电机运行特性和绝缘寿命要求进行取值。
6.根据权利要求3所述的一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法，其特征在于，当定子线圈主绝缘厚度d≥6mm和/或定子线圈直线部分L≥5m时，定子线圈主绝缘VPI保压时间为t3，
Figure FDA0004197029100000022
其中，C7取值为0.15～0.18，C8取值为0.22～0.28，C9取值为0.25～0.32，根据电机运行特性和绝缘寿命要求进行取值。
7.根据权利要求5所述的一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法，其特征在于，在多种类型的定子线圈主绝缘同时进行VPI时，多种类型的定子线圈主绝缘均满足定子线圈主绝缘厚度d＜6mm且定子线圈直线部分L＜5m时；
分别采用公式(1)或公式(2)进行计算；
选择计算的结果中时间较长作为该批次的VPI保压时间。
8.根据权利要求6所述的一种高压电机定子线圈主绝缘VPI保压时间的计算方法，其特征在于，在多种类型的定子线圈主绝缘同时进行VPI时，多种类型的定子线圈主绝缘均为厚度d≥6mm或定子线圈直线部分长度L≥5m时，分别采用公式(3)计算，选择计算的结果中时间较长作为该批次的VPI保压时间。
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