RU217419U1 - Heat-resistant winding wire for power plants - Google Patents

Heat-resistant winding wire for power plants Download PDF

Info

Publication number
RU217419U1
RU217419U1 RU2022131890U RU2022131890U RU217419U1 RU 217419 U1 RU217419 U1 RU 217419U1 RU 2022131890 U RU2022131890 U RU 2022131890U RU 2022131890 U RU2022131890 U RU 2022131890U RU 217419 U1 RU217419 U1 RU 217419U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
insulation
heat
wire
power plants
resistant
Prior art date
Application number
RU2022131890U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерия Святославовна Федеряева
Кирилл Андреевич Комов
Александр Сергеевич Антипов
Виктор Константинович Андрианов
Вадим Борисович Жидков
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Application granted granted Critical
Publication of RU217419U1 publication Critical patent/RU217419U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к конструкциям терможаростойких обмоточных проводов. Технический результат заключается в повышении надежности провода при воздействии высоких температур. Достигается тем, что провод обмоточный терможаростойкий энергетических установок содержит токопроводящую жилу, изолированную слоями изоляции послойно и поверхностно пропитанных электроизоляционной композицией, при этом токопроводящая жила выполнена в оболочке из стали аустенитного класса, а изоляция выполнена в виде оплетки из кварцевых нитей. 1 ил.

Figure 00000002
The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to the designs of heat-resistant winding wires. The technical result is to increase the reliability of the wire when exposed to high temperatures. It is achieved by the fact that the heat-resistant winding wire of power plants contains a conductive core insulated with layers of insulation layer by layer and superficially impregnated with an electrical insulating composition, while the conductive core is made in a sheath of austenitic steel, and the insulation is made in the form of a braid of quartz filaments. 1 ill.
Figure 00000002

Description

Полезная модель относится к конструкции терможаростойких обмоточных проводов, предназначенных для использования в составе пропитанных или компаундированных обмоток электрических машин (МГД техники), аппаратуры управления АЭС и другого оборудования, эксплуатируемого при высоких температурах, например в ядерных энергетических установках.The utility model relates to the design of heat-resistant winding wires intended for use as part of impregnated or compounded windings of electrical machines (MHD equipment), control equipment for nuclear power plants and other equipment operated at high temperatures, for example, in nuclear power plants.

Эксплуатация электротехнического оборудования, например электромагнитных насосов, в атомных реакторах и энергетических установках, связана с длительным воздействием температур в диапазоне 400-650°С, что, в свою очередь, приводит нагреву обмотки оборудования и материалов ее составляющих. В связи с этим первостепенным в задаче разработки конструкции обмоточных проводов является выбор материалов, устойчивых к длительному воздействию высоких температур и не ухудшающих своих свойств в процессе эксплуатации.The operation of electrical equipment, such as electromagnetic pumps, in nuclear reactors and power plants is associated with prolonged exposure to temperatures in the range of 400-650 ° C, which, in turn, leads to heating of the equipment winding and materials of its components. In this regard, the choice of materials that are resistant to prolonged exposure to high temperatures and do not deteriorate their properties during operation is paramount in the task of developing the design of winding wires.

В технологии изготовления обмоточных проводов известны способы наложения изоляции обмоткой и оплеткой (Привезенцев В.А., Пешков И.Б. Обмоточные и монтажные провода. М.: Энергия, 1971. - 552 с.). Технология нанесения изоляции обмоткой отличается меньшими технологическими затратами, в то время как нанесение оплеткой более трудоемко. Тем не менее, провода с изоляцией в виде оплетки отличаются большей механической прочностью, что является важным преимуществом при их дальнейшей технологической обработке - изготовлении катушек обмоток, монтаже и др.In the technology of manufacturing winding wires, methods are known for applying insulation with a winding and a braid (Privezentsev VA, Peshkov IB Winding and mounting wires. M .: Energy, 1971. - 552 p.). The technology of applying insulation with a winding is characterized by lower technological costs, while applying with a braid is more laborious. Nevertheless, wires with braided insulation are characterized by greater mechanical strength, which is an important advantage in their further technological processing - the manufacture of winding coils, installation, etc.

Из уровня техники известно, что в качестве изоляции жаростойких обмоточных проводов применяют неорганические волокна, подклеенные и пропитанные нагревостойкими составами (Аснович Э.З., Колганова В.А. Высоконагревостойкая электрическая изоляция. - М.: Энергоатомиздат, 1988).It is known from the prior art that inorganic fibers glued and impregnated with heat-resistant compounds are used as insulation for heat-resistant winding wires (Asnovich E.Z., Kolganova V.A. Highly heat-resistant electrical insulation. - M .: Energoatomizdat, 1988).

Из уровня техники известны высокотемпературостойкие провода компаний 81ССЕТ(Италия), AnHui TianKang (Group)Shares Со. (Китай), токопроводящая жила которых выполнена из меди с гальваническим покрытием из никеля или из чистого никеля, а изоляция представляет собой послойно нанесенные стеклослюдоленту и оплетку, выполненную из стекловолокна. Такая изоляция обеспечивает устойчивость к воздействию высоких температур и огня, но имеет значительную толщину изоляции, что уменьшает коэффициент заполнения паза электродвигателя, что, следовательно, влияет на его рабочие характеристики. Кроме того, стеклослюдолента изготавливается на подложке из стеклосетки или стеклоткани, как правило, выполненной из стекла типа Е (59-60% SiO2), прочность которых после воздействия температуры 450°С уменьшается на 34% по сравнению с исходным состоянием (Jenkins PG, Yang L, Liggat JJ, Thomason JL (2015) Investigation of the strength loss of glass fibre after thermal conditioning. J Mater Sci 50:1050-1057. doi: 10.1007/s10853-014-8661-x; Lund MD, Yue Y (2010) Impact of Drawing Stress on the Tensile Strength of Oxide Glass Fibers. J Am Ceram Soc 93:3236-3243. doi: 10.1111/j.1551-2916.2010.03879.x). К тому же, поскольку слюдяная составляющая слюдоленты нанесена на стеклянную подложку с помощью клеящих составов на основе кремнийорганических и фосфатсодержащих связующих, в которых при воздействии температур происходят процессы деструкции (в лаке кремнийорганическом при температурах выше 200°С происходят процессы горения органической составляющей - растворителей на основе ксилола, толуола; фосфатные связующие подвергаются процессам дегидратации) (Исследование термостойкости электроизоляционных материалов электрических машин при высокотемпературном воздействии. Витковский И.В., Комов К.А., Федеряева B.C. и др. // Перспективные материалы. 2017. №8 стр. 21-29), приводящие к отслоению слюдяной составляющей от стеклянной подложки, локальные отслоения, пористость могут являться причиной пробоя изоляции, что уменьшает ресурс изделия, снижает показатели надежности.High-temperature-resistant wires from 81СSET (Italy), AnHui TianKang (Group) Shares Co. are known from the prior art. (China), the conductive core of which is made of copper plated with nickel or pure nickel, and the insulation is a layer-by-layer applied glass mica tape and a braid made of fiberglass. Such insulation provides resistance to high temperatures and fire, but has a significant thickness of the insulation, which reduces the fill factor of the motor slot, which consequently affects its performance. In addition, glass mica tape is made on a glass mesh or fiberglass substrate, usually made of type E glass (59-60% SiO 2 ), the strength of which after exposure to a temperature of 450 ° C is reduced by 34% compared to the initial state (Jenkins PG, Yang L, Liggat JJ, Thomason JL (2015) Investigation of the strength loss of glass fiber after thermal conditioning J Mater Sci 50:1050-1057 doi: 10.1007/s10853-014-8661-x; Lund MD, Yue Y ( 2010) Impact of Drawing Stress on the Tensile Strength of Oxide Glass Fibers J Am Ceram Soc 93:3236-3243 doi: 10.1111/j.1551-2916.2010.03879.x). In addition, since the mica component of the mica tape is applied to the glass substrate using adhesive compositions based on organosilicon and phosphate-containing binders, in which destruction processes occur when exposed to temperatures (in organosilicon lacquer at temperatures above 200 ° C, combustion processes of the organic component - solvents based on xylene, toluene; phosphate binders undergo dehydration processes) (Study of the thermal stability of electrical insulating materials of electrical machines under high-temperature exposure. Vitkovsky I.V., Komov K.A., Federyaeva BC et al. // Perspective materials. 2017. No. 8 p. 21 -29), leading to delamination of the mica component from the glass substrate, local delaminations, porosity can cause insulation breakdown, which reduces the life of the product, reduces reliability indicators.

Известен принимаемый за прототип провод обмоточный жаростойкий (свидетельство на полезную модель РФ №33256 от 10.06.2003), содержащий токопроводяшую жилу, выполненную из медной проволоки с послойно гальванически нанесенным покрытием из железа и никеля, изолированную двумя слоями высокопрочных стеклонитей (волокон), послойно и поверхностно пропитанных органосиликатной композицией и лакированных кремнийорганическим лаком.Known taken as a prototype winding heat-resistant wire (Utility Model Certificate of the Russian Federation No. surface impregnated with an organosilicate composition and varnished with an organosilicon varnish.

Недостатком такого провода является то, что при воздействии высоких температур 400-650°С разрушается изоляция провода, выполненная из высокомодульного стекловолокна, имеющего температуру начала деформации 670°С, оголяется поверхность токопроводящей жилы, происходит разрушение гальванически нанесенных железоникелевых слоев и основного материала проводника, а также диффузионное проникновение продуктов деструкции электроизоляционных покрытий в металл и разрушение контактной поверхности металл-изоляция (Аснович Э.З., Колганова В.А. Высоконагревостойкая электрическая изоляция. - М.: Энергоатомиздат, 1988), что в конечном итоге приводит к существенному снижению его электрофизических показателей и ресурса как обмоточного провода, так и изделия в целом.The disadvantage of this wire is that when exposed to high temperatures of 400-650°C, the insulation of the wire, made of high-modulus fiberglass, having a deformation onset temperature of 670°C, is destroyed, the surface of the conductive core is exposed, the galvanically deposited iron-nickel layers and the base material of the conductor are destroyed, and also diffusion penetration of products of destruction of electrical insulating coatings into metal and destruction of the metal-insulation contact surface (Asnovich E.Z., Kolganova V.A. High heat-resistant electrical insulation. - M .: Energoatomizdat, 1988), which ultimately leads to a significant decrease in its electrophysical indicators and resource of both the winding wire and the product as a whole.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности провода при воздействии высоких температур 400-650°С путем применения термостойких материалов, используемых в конструкции провода.The technical result of the utility model is to increase the reliability of the wire when exposed to high temperatures of 400-650°C by using heat-resistant materials used in the construction of the wire.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в проводе обмоточном терможаростойком энергетических установок, содержащем токопроводящую жилу, изолированную слоями изоляции послойно и поверхностно пропитанных электроизоляционной композицией, токопроводящая жила выполнена с защитной оболочкой из стали аустенитного класса, а изоляция выполнена в виде оплетки из кварцевых нитей.The claimed technical result is achieved due to the fact that in the heat-resistant winding wire of power plants, containing a conductive core insulated with layers of insulation layer by layer and surface impregnated with an electrical insulating composition, the conductive core is made with a protective sheath made of austenitic steel, and the insulation is made in the form of a braid of quartz filaments .

Действительно, совокупность указанных признаков позволит повысить надежность провода при высокотемпературной эксплуатации поскольку наличие оболочки из стали аустенитного класса (например, 12Х18Н10Т) позволит защитить медную жилу или жилу из хромниобиевой бронзы от образования оксидов Cu2O, CuO, Cu2O и разрушения контактной поверхности металл-изоляция вследствие диффузионного проникновения продуктов деструкции {Аснович Э.З., Колганова В. А. Высоконагревостойкая электрическая изоляция. - М.: Энергоатомиздат, 1988). Кварцевое волокно содержит более 99% SiO2, его длительная рабочая температура эксплуатации до 1200°С (Привезенцев В.А., Пешков И.Б. Обмоточные и монтажные провода. М.: Энергия, 1971. - 552 с.), поэтому изготовление изоляции из кварцевого волокна позволит предотвратить разрушение изоляции и повысить ее электроизоляционные свойства при высоких температурах.Indeed, the combination of these features will improve the reliability of the wire during high-temperature operation, since the presence of a sheath made of austenitic steel (for example, 12X18H10T) will protect the copper core or core of chromium-niobium bronze from the formation of Cu 2 O, CuO, Cu 2 O oxides and destruction of the contact surface of the metal -insulation due to diffusion penetration of degradation products {Asnovich E.Z., Kolganova V.A. High heat-resistant electrical insulation. - M.: Energoatomizdat, 1988). Quartz fiber contains more than 99% SiO 2 , its long-term operating temperature is up to 1200 ° C (Privezentsev V.A., Peshkov I.B. Winding and mounting wires. M .: Energia, 1971. - 552 p.), therefore, the manufacture insulation made of quartz fiber will prevent the destruction of the insulation and increase its electrical insulating properties at high temperatures.

В подтверждение вышеупомянутого в таблице приведены экспериментальные исследования провода (ПМ) по настоящему техническому решению после воздействия температур 450 и 650°С в течение 200 ч и 1000 ч соответственно, а также приведены характеристики сравниваемого провода ПОЖ-700 с теми же геометрическими параметрами. Провод представляет собой медную токопроводящую жилу, выполненную в оболочке из стали марки 12Х18Н10Т, изоляция выполнена в виде двуслойной оплетки из кварцевых нитей, послойно пропитанной и подклеенной к жиле органосиликатной композицией.In confirmation of the above, the table shows experimental studies of the wire (PM) according to the present technical solution after exposure to temperatures of 450 and 650 ° C for 200 h and 1000 h, respectively, and also shows the characteristics of the compared wire POZH-700 with the same geometric parameters. The wire is a copper conductive core, made in a sheath of 12X18H10T steel, the insulation is made in the form of a two-layer braid of quartz filaments, layer-by-layer impregnated and glued to the core with an organosilicate composition.

Следует отметить, в данном примере приведен один из возможных вариантов осуществления изготовления провода по заявляемой полезной модели. Поскольку в качестве электроизоляционной композиции может быть выбран другой термостойкий состав, в том числе и из неорганических компонентов.It should be noted that this example shows one of the possible embodiments for the manufacture of a wire according to the claimed utility model. Since another heat-resistant composition can be chosen as an electrical insulating composition, including those from inorganic components.

Из представленных в таблице 1 данных видно, что изоляция провода по заявляемому техническому решению (ПМ) обладает лучшими диэлектрическими свойствами при высоких температурах до 650°С, что подтверждает заявленный технический результат.From the data presented in table 1 it can be seen that the wire insulation according to the claimed technical solution (PM) has the best dielectric properties at high temperatures up to 650°C, which confirms the claimed technical result.

Figure 00000001
Figure 00000001

На фиг. приведен пример конструкции провода обмоточного терможаростойкого энергетических установок, который наглядно демонстрирует возможность достижения заявляемого технического результата. Провод обмоточный терможаростойкий энергетических установок образован медной токопроводящей жилой 1, имеющей оболочку 2, выполненную из стали марки 12Х18Н10Т, к которой электроизоляционным составом 3 подклеен первый слой изоляции 4, выполненный из кварцевых нитей в виде оплетки с последующим нанесением электроизоляционной композиции 5, на которую нанесен второй слой изоляции 6 из кварцевых нитей с последующим нанесением электроизоляционной композиции 7.In FIG. an example of the design of the winding wire of heat-resistant power plants is given, which clearly demonstrates the possibility of achieving the claimed technical result. The heat-resistant winding wire of power plants is formed by a copper conductive core 1, having a sheath 2 made of steel grade 12X18H10T, to which the first insulation layer 4, made of quartz filaments in the form of a braid, is glued with an electrical insulating composition 3, followed by the application of an electrical insulating composition 5, on which the second is applied. insulation layer 6 of quartz filaments, followed by application of electrical insulating composition 7.

При изготовлении провода обмоточного терможаростойкого для энергетических установок могут быть использованы материалы:In the manufacture of heat-resistant winding wire for power plants, the following materials can be used:

- проволока биметаллическая марки ПБММ АС (ТУ 16.К03-64-2020);- bimetallic wire brand PBMM AS (TU 16.K03-64-2020);

- проволока из сплава БрХНб 0,4-0,25 (сплав 204) или БрХНб 0,2-0,1 (сплав 204 А) (ТУ 24.44.23.000-12574667731-2017);- wire made of alloy BrKhNb 0.4-0.25 (alloy 204) or BrKhNb 0.2-0.1 (alloy 204 A) (TU 24.44.23.000-12574667731-2017);

- стеклянная нить марки КС (ТУ 5952-196-05786904-2009);- glass thread brand KS (TU 5952-196-05786904-2009);

- органосиликатная композиция марки ОС-82-05 (ТУ 84-725-78).- organosilicate composition brand OS-82-05 (TU 84-725-78).

Провод изготавливают по традиционной технологии и на оборудовании, используемом в производстве обмоточных проводов со стекловолокнистой изоляцией.The wire is made according to traditional technology and equipment used in the production of winding wires with fiberglass insulation.

На токопроводящую жилу 1, имеющую оболочку 2, наносят слой электроизоляционного состава 3. Затем происходит наложение первого слоя изоляции 4, выполненного из кварцевых нитей в виде оплетки, на стеклообмоточной горизонтальной машине. После наложения первого слоя изоляции 4 на медную токопроводящую жилу 1, имеющую оболочку 2, наносят слой электроизоляционной композиции 5. Далее поверх слоя электроизоляционной композиции 5 наносят второй слой изоляции 6 из кварцевых нитей с последующей пропиткой электроизоляционной композицией 7. После наложения первого 4 и второго 6 слоев изоляции и пропитки электроизоляционным составом 3 и электроизоляционной композицией 5, 7 проводят сушку провода в сушильной печи.A layer of electrical insulating composition 3 is applied to the conductive core 1, having a sheath 2. Then the first insulation layer 4, made of quartz filaments in the form of a braid, is applied on a horizontal glass winding machine. After applying the first layer of insulation 4 to the copper conductive core 1, having a sheath 2, a layer of electrical insulating composition 5 is applied. layers of insulation and impregnation with electrical insulating compound 3 and electrical insulating composition 5, 7, the wire is dried in a drying oven.

Claims (1)

Провод обмоточный терможаростойкий энергетических установок, содержащий токопроводящую жилу, изолированную слоями изоляции, послойно и поверхностно пропитанных электроизоляционной композицией, отличающийся тем, что токопроводящая жила выполнена в оболочке из стали аустенитного класса, а изоляция выполнена в виде оплетки из кварцевых нитей.Heat-resistant winding wire for power plants, containing a conductive core insulated with layers of insulation, layer-by-layer and superficially impregnated with an electrical insulating composition, characterized in that the conductive core is made in a sheath of austenitic steel, and the insulation is made in the form of a braid of quartz filaments.
RU2022131890U 2022-12-06 Heat-resistant winding wire for power plants RU217419U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU217419U1 true RU217419U1 (en) 2023-03-31

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU33256U1 (en) * 2003-06-10 2003-10-10 Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности Heat-resistant winding wire
RU96693U1 (en) * 2010-04-21 2010-08-10 Закрытое Акционерное Общество "Симпэк" FIRE-RESISTANT CABLE MOUNTING, CONTROL AND POWER FOR EXPLOSIVE AREAS ON FLOATING DRILLING RIGS AND MARINE STATIONARY PLATFORMS
US20150221416A1 (en) * 2012-07-12 2015-08-06 Tyco Electronics Raychem Gmbh Cable Jacket For An Electrical Or Optical Conductor
CN108648865A (en) * 2018-05-09 2018-10-12 安徽意力电缆有限公司 A kind of high temperature resistant, anti-vibration rail transit locomotive cable

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU33256U1 (en) * 2003-06-10 2003-10-10 Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности Heat-resistant winding wire
RU96693U1 (en) * 2010-04-21 2010-08-10 Закрытое Акционерное Общество "Симпэк" FIRE-RESISTANT CABLE MOUNTING, CONTROL AND POWER FOR EXPLOSIVE AREAS ON FLOATING DRILLING RIGS AND MARINE STATIONARY PLATFORMS
US20150221416A1 (en) * 2012-07-12 2015-08-06 Tyco Electronics Raychem Gmbh Cable Jacket For An Electrical Or Optical Conductor
CN108648865A (en) * 2018-05-09 2018-10-12 安徽意力电缆有限公司 A kind of high temperature resistant, anti-vibration rail transit locomotive cable

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2827333B2 (en) Manufacturing method of heat-resistant insulating coil
KR20130059771A (en) Fire resistant cable having mica tape coated silicone
CN201732593U (en) Cable capable of resisting high temperature of 500 DEG C
CN101752031A (en) Heat-resisting service cable and production method thereof
CN109427458A (en) Electromagnetic coil and its manufacturing method
RU217419U1 (en) Heat-resistant winding wire for power plants
US6746991B2 (en) Manufacturing process for an electrically insulating and mechanically structuring sheath on an electric conductor
CN111048262B (en) Manufacturing method of high-temperature-resistant fireproof electric wire and electric wire
JP2006253272A (en) Heat-resistant insulation coil and its manufacturing method
JPS61276307A (en) Super conductive coil
JP6104123B2 (en) Coil manufacturing method for electrical equipment
Wang et al. Experimental investigation of dielectric breakdown strength and thermal stability of micro-arc oxidation ceramic coating on aluminum winding
JPS6161526B2 (en)
JP2817270B2 (en) How to make heat-resistant windings for electrical equipment
JPS621242B2 (en)
JPS59185148A (en) Insulating method of electric machine coil
RU53493U1 (en) WINDING WIRE
US3015686A (en) Article of manufacture utilizing a stranded core construction and method of making
RU50708U1 (en) WINDING WIRE
RU35483U1 (en) Winding wire
JP3635210B2 (en) Oxide superconducting compression molded conductor and manufacturing method thereof
Malamud et al. The development of semiconducting fiberglass tapes LSP-O, their properties, and their use for anti-corona protection of high voltage windings
JPH07322579A (en) Manufacture of insulated coil for electric vacuum machine
JPS63237404A (en) Coil
JPH07183153A (en) Manufacture of heat-resistant coil