根據(jù)我國(guó)電機(jī)行業(yè)的10kV級(jí)高壓電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《YKK全封閉高壓電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品技術(shù)條件》JB/T XXX，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，水泵，壓縮機(jī)等平穩(wěn)負(fù)載的高壓電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品規(guī)定的最小容量在500kW以上，電機(jī)的中心高450以上。這是基于目前10kV級(jí)高壓電動(dòng)機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)與材料供應(yīng)的合理選擇。

但對(duì)于需要的容量較?。ū热?/span>220kW以下），電動(dòng)機(jī)體積（中心高355以下）有要求的10kV高壓電動(dòng)機(jī)，就需要采用新的高壓絕緣結(jié)構(gòu)與工藝措施來(lái)解決。另外對(duì)于某些特殊用途的高壓高頻電機(jī)產(chǎn)品，由于對(duì)電機(jī)的電阻電抗值有特殊要求，也需要采用新的高壓絕緣結(jié)構(gòu)與工藝措施來(lái)解決。鑒于現(xiàn)實(shí)的技術(shù)和產(chǎn)品需求，重慶賽力盟電機(jī)有限責(zé)任公司通過(guò)好幾年的技術(shù)與工藝攻關(guān)，研制開(kāi)發(fā)了《10kV級(jí)散嵌繞組高壓電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)與工藝方案》，很好地解決了特殊高壓電機(jī)的絕緣技術(shù)問(wèn)題，并成功用于特殊高頻高壓電機(jī)產(chǎn)品上，有的產(chǎn)品已經(jīng)正常使用5年以上。目前《10kV級(jí)散嵌繞組高壓電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)與工藝方案》正在用于重慶賽力盟電機(jī)有限責(zé)任公司《YGS系列10kV級(jí)防水電動(dòng)機(jī)（IP67）》高壓電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中。

二．10kV級(jí)散嵌繞組高壓電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)基本情況：

絕緣材料選擇：

1.電磁線采用聚酰亞胺燒結(jié)圓銅線MYF-S2.材料執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)JB/T XXX《潛油電機(jī)用特種聚酰亞胺薄膜繞包銅圓線》。

2.槽內(nèi)主絕緣采用0.13×25少膠環(huán)氧玻璃粉云母薄5442-1DC及5442-1T。

3.防電暈材料采用0.1低阻薄與槽內(nèi)噴涂低阻漆。

4.繞組端部絕緣采用0.13X25多膠粉云母帶。

5.相間絕緣采用0.13少膠環(huán)氧玻璃粉云母薄5442-1DC。

6.絕緣漆采用VPI環(huán)氧酸酐真空壓力JF9955絕緣樹(shù)脂。

7.引出線絕緣采用0.13X25多膠粉云母帶與熱收縮管。

絕緣材料的選擇原則是沿用原高壓電機(jī)的絕緣材料，這些材料成功運(yùn)用多年，給材料采購(gòu)與儲(chǔ)存帶來(lái)便利，容易控制絕緣材料成本與保障電機(jī)的制造質(zhì)量。

10kV級(jí)散嵌繞組高壓電機(jī)絕緣工藝：

線圈的制造：

電機(jī)電磁設(shè)計(jì)采用同槽同相繞組，線圈可按單層繞組繞制或雙層繞組繞組。電機(jī)繞組跨距為整距，保證是同槽同相繞組，可以不進(jìn)行層間絕緣。

按電磁設(shè)計(jì)的繞組匝數(shù)繞制完成后，將繞組放置在水槽中，在繞組與水之間施加一定的電壓進(jìn)行繞組針孔檢測(cè)。如果發(fā)現(xiàn)繞組針孔必須對(duì)繞組針孔進(jìn)行修補(bǔ)，才能進(jìn)行繞組嵌線工序。

繞組方案的選擇

1.單層鏈?zhǔn)嚼@組

單層繞組，端子鏈?zhǔn)脚帕?/span>。該繞組方案是經(jīng)典的單層繞組方案之一，平常稱(chēng)“單層交叉式繞組”。

2.單層同心式繞組

單層繞組，端子分層排列。該繞組方案也是經(jīng)典的單層繞組方案之一，平常稱(chēng)“單層同心式繞組”。

兩種單層繞組的線圈組相同。

3.雙層鏈?zhǔn)嚼@組

   該繞組方案也是經(jīng)典的雙層繞組方案之一，它與單層繞組型式相比，它的線圈數(shù)量比單層繞組多一倍。一般的高壓電機(jī)均采用這種繞組形式。

l 單個(gè)線圈組形式如下:

l 通過(guò)單個(gè)線圈的聯(lián)結(jié)組成為線圈組，再將線圈組經(jīng)過(guò)一定規(guī)則聯(lián)結(jié)后就組成相繞組，電機(jī)一般為三相繞組，分別標(biāo)記為U、V、W相。

l 線圈組必須嵌入定子槽內(nèi)才能聯(lián)結(jié)成為相繞組，如何嵌線如何聯(lián)結(jié)對(duì)不同的繞組形式的絕緣處理有不同優(yōu)缺點(diǎn)。

 

三種繞組方案主要優(yōu)缺點(diǎn)的比較

 

序號(hào)	比較內(nèi)容	單層鏈?zhǔn)?/span>	單層同心	雙層繞組
1	嵌線難度	難	較易	較難
2	槽內(nèi)電壓	低	低	高
3	層間絕緣	無(wú)	無(wú)	有
4	線圈數(shù)量	N	N	2N
5	端部交叉及端部整齊度	較好	較差	好
6	端部絕緣處理狀況	較差	好	一般
7	端部漏抗	較大	較大	最小
8	繞組聯(lián)接點(diǎn)	少	少	多

 

三．高壓散嵌繞組絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

根據(jù)分析電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)采用單層同心式繞組，線圈可按單層繞組繞制。電機(jī)繞組跨距為整距，保證是同槽同相繞組，可以不進(jìn)行層間絕緣，解決散嵌繞組槽內(nèi)相間電壓絕緣處理的難點(diǎn)。

1. 線圈組制造：

按電磁設(shè)計(jì)的繞組匝數(shù)繞制完成后，將繞組放置在水槽中，在繞組與水之間施加一定的電壓進(jìn)行繞組針孔檢測(cè)。如果發(fā)現(xiàn)繞組針孔必須對(duì)繞組針孔進(jìn)行修補(bǔ)，才能進(jìn)行繞組嵌線工序。

2.放置槽絕緣與防電暈處理：

將定子鐵芯清理干凈后，定子槽內(nèi)噴涂低阻漆自然晾干。隨后在槽底放置0.1低阻薄一層，再放置槽內(nèi)主絕緣0.13少膠環(huán)氧玻璃粉云母薄5442-1DC和5442-1T共八層。

3. 繞組嵌線工序

l 先嵌完U相4個(gè)線圈（8個(gè)槽）。處理好這8個(gè)槽的槽絕緣槽楔。包扎好該相的全部端部和連接線。

l 再以同樣的工藝完成V相

l 再以同樣的工藝完成W相

 

4.端部絕緣處理與綁扎固定

在繞組嵌入槽內(nèi)后，繞組端部半疊包0.13×25多膠環(huán)氧玻璃粉云母帶六層。在繞組嵌線完成之后，再在兩相繞組的交接部分墊入四層0.13少膠環(huán)氧玻璃粉云母薄5442-1DC作為相間絕緣。隨后將各相繞組用玻璃絲帶（繩）綁扎固定在定子端箍上。

5.定子浸漬烘焙：

按VPI真空壓力浸漆工藝規(guī)定浸烘9955環(huán)氧酸酐漆，隨后經(jīng)155℃烘焙8小時(shí)固化，自然冷卻到室溫。

6. 繞組嵌線的電工環(huán)節(jié)的檢查繞組尺寸的檢查：

繞組嵌入定子槽內(nèi)后的白坯耐電壓試驗(yàn)：

 

 

項(xiàng)目	導(dǎo)線牌號(hào)	主絕緣層數(shù)	試驗(yàn)電壓（工頻）
1	MYF-M	五層以上	電壓4000V/時(shí)間5秒
2	MYF-S2	八層以上	電壓8700V/時(shí)間5秒

 

浸烘后10KV定子繞組的耐電壓試驗(yàn)。按兩倍額定電壓加一千的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試

電機(jī)接法	相間耐電壓	繞組對(duì)地耐電壓	備注
Y	21000V	13000V	允許相間與對(duì)地耐壓一同進(jìn)行
Δ	21000V	21000V

 

三．高壓電機(jī)散嵌繞組絕緣結(jié)構(gòu)的討論：

電機(jī)散嵌高壓繞組的對(duì)地主絕緣由0.13(0.15)少膠環(huán)氧玻璃粉云母薄5442-1DC/5442-1T八層，采用VPI真空壓力工藝方式浸漬JF-9955樹(shù)脂經(jīng)烘培固化后的絕緣組件承擔(dān)，其主要材料的技術(shù)參數(shù)與指標(biāo)見(jiàn)表：

JF-9955樹(shù)脂固化后技術(shù)指標(biāo)

序號(hào)	項(xiàng)目		單位	指標(biāo)值
1	拉伸強(qiáng)度		MPa	40～50
2	斷裂伸長(zhǎng)		%	1～2
3	彈性模量		MPa	≥1012
4	吸水率  24h/25°C		%	0.2～0.3
5	電氣強(qiáng)度		kV/mm	≥ 22
6	體積電阻率	初始	Ω·m	≥1×1013
7		浸水24h/25°C	Ω·m	≥ 1×1012
8	tgδ	25 °C	％	≤0.5
9	耐電弧性			CTI 600

 

0.13(0.15)少膠環(huán)氧玻璃粉云母薄5442-1DC/5442-1T技術(shù)指標(biāo)：

序號(hào)	指標(biāo)名稱(chēng)	單位	指標(biāo)值
1	外觀	――	云母帶膠粘劑應(yīng)分布均勻，無(wú)外來(lái)雜質(zhì)，無(wú)氣泡、針孔，云母紙不允許有斷裂，云母帶在常態(tài)時(shí)有柔軟性，無(wú)分層、玻璃布拉絲和帶盤(pán)松動(dòng)等現(xiàn)象。
2	厚度公差	㎜	0.13±0.02	0.15±0.02
3	組成成分 云母含量 玻璃布 膠含量 總質(zhì)量 揮發(fā)物	g/㎡ g/㎡ ﹪ g/㎡ ﹪	160±13 23±3 5～11 190±16 ≤0.5	180±14 23±3 5～11 217±22 ≤0.5
4	拉伸強(qiáng)度	N/10㎜	≥80
5	擊穿電壓	V	≥1500

 

采用八層少膠環(huán)氧玻璃粉云母薄做主絕緣至少可以承擔(dān)12000V對(duì)地耐電壓。10kV級(jí)電動(dòng)機(jī)在正常使用時(shí)，三相的相與相之間的電壓為10kV，而對(duì)地的電壓只有6kV。

散嵌繞組的匝間絕緣主要由JB/T XXX《潛油電機(jī)用特種聚酰亞胺薄膜繞包銅圓線》本身承擔(dān)。該牌號(hào)的燒結(jié)圓銅線的耐電壓技術(shù)指標(biāo)：

 

 

項(xiàng)目	導(dǎo)線牌號(hào)	耐電壓	擊穿電壓
1	MYF-M	4000V	10000V
2	MYF-S2	8700V	15000V

 

 

電機(jī)的防電暈的措施主要是采用定子鐵芯內(nèi)表面與槽內(nèi)噴涂低阻漆一層，槽內(nèi)底部放置一層0.1低阻薄。

電機(jī)繞組端部的相間絕緣，由半疊包六層0.13X25多膠粉云母帶和墊入的四層0.13(0.15)少膠環(huán)氧玻璃粉云母薄5442-1DC/5442-1T承擔(dān)。相間絕緣的粉云母厚度達(dá)到2.1（共16層）（理論的耐電壓水平為24000V）。

四．10kV級(jí)高壓電動(dòng)機(jī)（散嵌繞組）的樣機(jī)試制

為了驗(yàn)證10kV級(jí)高壓電動(dòng)機(jī)（散嵌繞組）的可靠性重慶賽力盟電機(jī)有限公司專(zhuān)門(mén)安排了一臺(tái)YGS355-4  220kW 10kV/6kV的電機(jī)定子絕緣結(jié)構(gòu)試制與試驗(yàn)，試制與試驗(yàn)的情況如下：

1. YGS355-4  220kW 10kV/6kV的電機(jī)定子制造完成；

2.電機(jī)定子白坯耐電壓試驗(yàn)，U相，W相對(duì)地8500V耐電壓通過(guò)。V相對(duì)地5100V擊穿，拆開(kāi)該繞組檢查，發(fā)現(xiàn)線圈導(dǎo)線上有破損（針孔），經(jīng)導(dǎo)體修補(bǔ)后，更換槽絕緣，恢復(fù)后4000V耐電壓通過(guò)。

3.按工藝要求進(jìn)行VPI浸烘JF-9955樹(shù)脂固化后，進(jìn)行耐電壓試驗(yàn)：

按兩倍額定電壓加10000電壓進(jìn)行測(cè)試

電機(jī)接法	繞組相間耐電壓	繞組對(duì)地耐電壓	備注
Y	21000V	13000V	通過(guò)

4.電機(jī)定子電暈試驗(yàn)：

   按10kV電機(jī)的電暈試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了電機(jī)定子電暈試驗(yàn)，通過(guò)。

散嵌繞組定子

 

參考文獻(xiàn)：

1. 張大鵬，徐學(xué)強(qiáng)，黃程偉環(huán)氧酸酐VPI浸漬樹(shù)脂的浸透性研究大電機(jī)技術(shù)2017年第4期  34-37頁(yè)

2  黃有根，曾亮，張浩環(huán)氧酸酐VPI浸漬樹(shù)脂貯存穩(wěn)定性的研究絕緣材料2011年第5期  39-42頁(yè)

3 王文，陶純初，夏宇等 JF-9955環(huán)氧酸酐常溫浸漬VPI樹(shù)脂及其在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上應(yīng)用。全國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)協(xié)作網(wǎng)第五屆年會(huì)，2011  257-267頁(yè)

作者簡(jiǎn)介：姜家金（1982-），女，重慶市，工程師，主要從事電機(jī)絕緣工藝工作。