600MW汽輪發電機防暈研究

2017-04-11 11:10:42 大云網　點擊量：評論 (0)

核心提示：　　防暈結構是電機絕緣結構設計中一個很重要的方面，防暈的好壞直接影響著電機的預防性試驗和安全運行。隨著電機容量的不斷提高，電機額定電壓也相應提高，高電壓下的防暈在電機絕緣結構設計和制造中

核心提示：　　防暈結構是電機絕緣結構設計中一個很重要的方面，防暈的好壞直接影響著電機的預防性試驗和安全運行。隨著電機容量的不斷提高，電機額定電壓也相應提高，高電壓下的防暈在電機絕緣結構設計和制造中就顯得更為重要

　　防暈結構是電機絕緣結構設計中一個很重要的方面，防暈的好壞直接影響著電機的預防性試驗和安全運行。隨著電機容量的不斷提高，電機額定電壓也相應提高，高電壓下的防暈在電機絕緣結構設計和制造中就顯得更為重要。以下將對我公司22kV級600MW汽輪發電機采用的防暈結構、材料、試驗結果進行詳細論述。

　　2原材料的選用電機線圈防暈成型方法多種矣樣，我公司大型電機線圈多數采用模具熱壓成型方法，即將防暈層與主絕緣同時熱壓一次成型，然后再進行二次處理。因此防暈用材料包括防暈帶底材、半導體防暈漆、絕緣覆蓋漆。

　　2.1玻璃絲帶針對我公司實際情況，600MW汽輪發電機防暈先從材料入手，由于石棉制品對人體有害，國外已徹底淘汰，國內也很少使用，且供貨不穩定。因此我們決定對600MW汽輪發電機防暈帶底材全部采用玻璃絲帶。我們選用前處理紗進行織帶，這樣即可省去玻璃絲帶進廠后須進行脫臘處理的工序，又可改善玻璃絲帶的浸潰性，同時還提高了玻璃絲帶的機械強度。

　　2.2低電阻防暈漆我們對原有低電阻防暈漆中不太完善之處進行改進。如原134防暈漆的問題是：電阻易偏高，附著力差等。針對這些問題，我們將原低電阻漆中的導電物質石墨改為乙炔黑，這樣可減少導電物質在漆中的含量，相對增加膠的含量，即可提高附著力。另外乙炔黑的粒徑較石墨更小，均勻混合后，電阻可穩定地控制在標準要求的范圍內。

　　2.3高電阻防暈漆高電阻防暈漆防暈原理是利用碳化掛的非線性特性，在電場作用下自動使線圈端部電場均勻分布。因此高電阻防暈漆中最關鍵的原材料就是碳化硅。這次研制中我們對數個不同生產廠的磨料碳化硅和電工碳化硅進行了不同組份的配制，從中篩選出適合22kV防暈的945高阻帶用防暈漆和947高電阻防暈漆。

　　3防暈結構設計依據高壓電機定子線圈在通風槽口及端部出槽口處絕緣表面電場分布是不均的，當局部場強達到一定數值時，氣體即發生局部電離產生電暈。

　　3.1檐部電暈的防止原理槽部電暈的產生是由于絕緣表面與槽壁間存在間隙，間隙處場強超過臨界起暈場強即產生電暈。按分布參數電路計算可得出槽部起暈場強為8.lkV/cm.槽部電暈的防止方法就是使線圈絕緣表面穩定接地，消除氣隙電壓。具體方法就是在線圈表面進行防暈處理，以一種半導體材料使線圈槽部形成一個整體。同樣可按分布參數電路計算方法求出半導體材料的電阻值。考慮到定子鐵心的損耗，通常將該電阻值控制在102~l5fl之間。這樣既能很好地防止電暈的發生，又不至于影響鐵心的損耗而產生不必要的溫升。

　　3.2端部電暈的防止原理定子線圈端部絕緣表面的場強向鐵心方向遞增，因此在出槽口處絕緣表面的電壓降最大，軸向場強也最高。端部防暈的最終目的就是使線圈端部電場均勻分布，且使表面場強低于電暈起始場強。一種非線性的材料碳化桂提供了這種可能，試驗表明，當場強達到起暈場強時，該處防暈層就起暈，超過一定數值后該處防暈層就過熱碳化。通過對防暈材料的電阻率和非線性系數的調整可以很好地達到既不起暈更不過熱的效果，理論計算結合試驗證明，端部防暈材料的表面電阻率應為18~11（>非線性系數應為1 ~2之間較為合適。

　　3.3防暈處理長度3.3.1槽部防暈處理長度槽部防暈處理長度需考慮電機結構，以降低電場的不均勻度，不發生出槽口處對其他零件（如銅屏蔽，支架螺釘等）的放電且距槽口盡量短為原則。

　　3.3.2端部防暈處理長度端部防暈處理長度以將線圈端部表面電場強度限制在起暈場強以下為依據。根據我公司600MW汽輪發電機額定電壓為22kV，通過計算可得出線圈端部防暈的最小長度。考慮一定的裕度，最后我們確定了適合我公司的汽輪發電機端部防暈長度。

　　4試驗驗證電機防暈的最后完成，僅僅通過理論設計是遠遠不夠的，由于原材料和高電壓常常帶來很大的分散性，所以防暈結構及材料都必須通過大量的試驗驗證才能最后確定。

　　4.1原材料的驗證4.1.1玻璃纖維帶600MW汽輪發電機防暈用玻璃纖維帶是按特殊要求向玻璃纖維生產廠訂制的，改原用上臘玻璃絲織造為前處理玻璃絲織造，進廠后無需再脫臘處理，改變經緯向密度及原紗的捻度以改善玻璃纖維帶的浸漬性。國產玻璃纖維帶除捻度外，其余指標均達到和超過日立公司技術要求。完全可以滿足600MW汽輪發電機防暈的需要。

　　4.1.2低電阻防暈漆對一次成型防暈帶用的和涂刷用低電阻防暈漆，改石墨為乙炔黑，并改變配方進行多次試驗，得出合乎要求的低電阻防暈漆。

　　其性能完全達到國內標準和日立公司的技術要求。

　　4.1.3高電阻防暈漆高電阻防暈漆國內、國外都是使用碳化硅為主要原料配制而成。所以其性能主要取決于防暈漆中碳化桂的性能和含量。我們對不同廠家生產的碳化桂進行了應用試驗，并將以前沿用的石墨導電基改用乙炔黑。通過大量的試驗、總結，挑選出了適合600MW汽輪發電機的高電阻防暈漆。通過試驗，證明這種高電阻防暈漆也（下轉第110頁）相同。不過，超高水頭水泵水輪機由于比速較小，轉輪外側背壓和轉輪側壓部的微小壓差產生的水推力都會改變總水推力的大小。

　　由于包括瞬態運行狀態在內，很難精確地推算出轉輪周圍的壓力分布，因此三菱公司從水泵水輪機結構方面考慮，在真機結構設計上極力設法保持水推力平衡。其特點如下：使轉輪外側背壓部室和側壓部室的間隙大小盡可能一樣。

　　設置內側平衡管（2次平衡管）和外側連通管（1次平衡管），以便平衡轉輪背壓部和側壓部的水壓。

　　人力中斷時導葉采用逆流區影響較小的關閉模式。

　　甩負荷和入力中斷前后水推力變化情況如所示。工地試驗結果表明，在包括正常運行和瞬態運行在內的所有運行狀態下，都不會產生過大的水推力，運行非常穩定。

　　發電機出力（MW）抽水運行水推力特性4結論本文介紹了日本葛野川抽水蓄能電站目前世界上最高水頭的超高水頭水泵水輪機的設計和試驗概況。工地試驗結果與預先驗證和在微機上研究的預測值基本一致，滿足設計要求。

　　從進一步追求經濟性的觀點出發，高水頭、高轉速水泵水輪機的技術問題并非全部解決了，今后必須繼續開展提高分析技術等方面的研究。

　　林秀資、傅之躍校（上接第98頁）完全可以滿足22kV級電機防暈的要求。4.1.4覆蓋漆600MW汽輪發電機防暈用覆蓋漆與日立公司基本相同，符合技術要求。

　　5結構試驗通過對原材料的篩選和試驗，用于600MW汽輪發電機的所有防暈材料在主要性能上均能達到和超過日立公司的要求。鋁排防暈處理試樣試驗和真機線圈防暈處理試驗結果都表明，防暈性能均達到和超過曰立公司的要求。

　　6結論6.1電機防暈結構工藝簡單、可靠，防暈性能穩定。

　　機的防暈要求。

　　比較，我公司600MW汽輪發電機在防暈上由于采用了一次成型后再進行二次處理，防暈性能更加可靠。

　　6.4篼低阻防暈層長度的縮短對提高電機運行的可靠性和順利通過工序耐壓試驗均有明顯的好處。