重复脉冲电压对大型旋转电机线棒低阻防晕层影响的试验研究及仿真分析

在不同上升时间条件下,探讨重复脉冲对不同悬空长度和增加固定金属板的变频电机转子线棒绝缘表面电位的影响规律,然后结合电荷弛豫理论以及有限元仿真,探讨绝缘表面电位的变化机理。结果表明:线棒表面电位峰峰值随重复脉冲上升时间增加而减小,当脉冲上升时间达到800 ns时,低阻防晕层末端电位峰峰值接近2倍外施电压峰峰值;在工况条件下,绝缘表面温度超过150℃时会产生白烟并伴随局部放电现象。分析认为具有较短上升时间的跳变电压是影响线棒电热性能的重要参数。最后根据实验和仿真结果为变频电机线棒绝缘设计提出了合理的改进建议。

高海拔大型水轮发电机定子线棒及绕组防晕性能研究

通过建立仿真模型,对某高海拔地区发电机定子线棒及绕组进行仿真计算,探究了定子线棒及绕组防晕设计的合理性。根据设计制造了定子线棒及绕组,并通过试验验证了防晕结构的可靠性。仿真计算结果表明:在海拔高度为3000 m时,定子线棒在运行电压、防晕试验电压、耐压试验电压条件下的过程中最大场强分别为0.32、0.44、0.53kV/mm,最大损耗分别为2.19×10^(5)、1.46×10^(6)、6.34×10^(6) W/m^(3),发电机绕组层间最大电子密度为1.32×10^(17) m^(-3)。对定子绕组斜边间隙进行修正设计后,定子绕组在运行电压、防晕试验电压、耐压试验电压条件下的最大场强分别为0.78、1.50、2.14 kV/mm,最大损耗分别为3.01×10^(5)、6.8×10^(5)、3.23×10^(6) W/m^(3)。试验结果表明:定子线棒能通过40.7 kV电晕试验及73.5 kV耐压1 min试验;定子绕组能通过30 kV电晕试验及52.4 kV耐压1 min试验。随着海拔高度的提升,定子绕组在1.1Un下的紫外光子数逐渐增大,当海拔高度低于3500 m时,紫外光子数均小于1000,表明所设计的绕组防晕性能满足机组设计及运行需求。

大型电机定子线棒及绕组的防晕技术研究进展

介绍了大型发电机定子线棒及绕组防晕材料研发、防晕结构设计、防晕测试与观测技术的发展历程,并对防晕技术的发展方向进行了讨论。

大型水轮发电机组定子电晕机理分析与防晕技术

本文首先介绍了水轮发电机主绝缘内部放电、定子绕组槽部电晕和端部电晕的电晕机理,随后提出了相应的防晕措施。对于主绝缘内部放电,除了在生产环节优化浸渍工艺外,要定期检查并更换绝缘材料;对于槽部电晕,采取包覆低阻防晕带、涂刷低阻防晕漆,或者是半导体槽衬弹性固定工艺加固定子绕组等方式,能有效预防电晕的产生;对于端部电晕,采取电阻分压技术,或者是附加绝缘材料以及优化绕组接线方式等,也能达到防晕目的。

高压变频电机绕组端部防晕结构温升分布特性的研究

本文针对高压变频电机定子绕组端部防晕结构的高温升问题,建立了基于18kV变频电机绕组端部防晕结构的有限元电热耦合分析模型,仿真计算了多电平电压下防晕结构的电场与热场分布特性,研究了低阻防晕层电导率对热场分布的影响。仿真结果表明,多电平电压下槽口低阻防晕层会随着重复脉冲上升沿和下降沿而产生显著的电位提升和损耗增加,导致槽口低阻防晕层的温升高于高阻防晕层,而随着低阻防晕层电导率的增加,低阻防晕层的损耗和温升呈下降趋势。

高压电机新型防晕材料、防晕结构及应用的研究

本课题通过对国产防晕材料不同粒度碳化硅(sic)的选择及非线性参数的研究,确定了适用于大型高压发电机(6.3-27kV)定子线棒的高阻防晕材料。优化了传统防晕结构,同时开发一种新型防晕结构和技术。优化的传统防晕结构和开发的新型防晕结构,各项防晕技术指标达到国内外领先水平。应用证明两种防晕结构均满足大型高压(6.3-27kV)水轮发电机、汽轮发电机及百万千瓦级核电等定子线棒防晕的要求。

三峡水轮发电机定子线棒防晕材料及防晕结构的研究

通过对国产防晕材料的选择及开发 ,对不同的电阻率及非线性系数的防晕带进行优化设计和搭配 ,确定了适用于 2 0 k V级及以上大型高压水轮发电机定子线棒的防晕材料和防晕结构 ,研究的成果应用到三峡发电机真机线棒上达到 ABB- AL STOM的技术要求。

24kV、26kV水电百万仿真定子线棒新型防晕结构的研究

采用新型防晕材料进行防晕结构优化试验,用防晕结构与多胶主绝缘一次热模压成型方法,确定了24kV、26 kV/1 000 MW定子线棒的最佳防晕结构及成型工艺。结果表明:常规性能、电老化及电热老化完全满足24 kV、26 kV水轮发电机1 000 MW定子线棒及绕组要求,防晕性能满足24 kV及26 kV电压等级水轮发电机定子线棒的要求。

防晕结构对线圈性能影响研究

高压电机6 kV级以上或高海拔电机的绝缘体系中,要求线圈及绕组采用分段式防晕结构设计。然而防晕结构的存在与否对主绝缘的绝缘性能影响尚未有准确的数据说明。本文针对防晕结构的存在与否对高压电机的主绝缘的绝缘性能影响进行系统研究,为高压电机的防晕结构包扎工艺设计提供了参考。

关于线圈高阻带接触不同绑扎绳对其防晕效果影响的探究

线圈绑扎绳的材料和绑扎位置对线圈高阻带防晕效果有一定的影响,对比多种材料的绑扎绳和绑扎位置与高阻带端距离不同,展开研究,选择最优绑扎结构,降低电机的故障率和报废率。

高压电机定子线圈防晕材料及防晕结构发展现状

从原材料选择、碳化硅(SiC)颗粒性能、掺杂材料对防晕性能的影响等方面,介绍了防晕材料的优化过程。一次成型及涂刷型lacquer防晕结构分别适用于多胶绝缘体系与VPI少胶绝缘体系。预制带的透气性及防晕层电阻率的稳定性问题,是制约少胶绝缘体系使用一次成型防晕结构的关键。防晕层的电阻分散性及SiC含量是影响防晕效果重要因素。从防晕层外附加绝缘及覆盖漆、影响起晕电压因素、内屏蔽作用等方面介绍了防晕结构及工艺。防晕结构优化计算能从理论上总结出防晕层各项参数的适用范围,为吸收消化国外防晕技术奠定了基础。

高压电机新型防晕材料和防晕结构及应用研究

通过对国产防晕材料不同粒度碳化硅 (SiC)的选择及非线性参数的研究,确定了适用于大型高压发电机 (6.3～27kV )定子线棒的高阻防晕材料。优化了传统防晕结构 ,同时开发一种新型防晕结构和技术。优化的传统防晕结构和开发的新型防晕结构 ,各项防晕技术指标达到国内外领先水平。应用结果证明两种防晕结构均满足大型高压 (6.3～27kV)水轮发电机、汽轮发电机及百万千瓦核电机组等定子线棒防晕的要求 。

高压电机定子绕组的防晕结构

从试验入手,阐述了槽部防晕原理是使线圈槽部外表面和铁芯槽部之间的气隙短路以及端部妨晕原理是使槽口外线圈端部表面电位梯度尽量均匀。

利用SiC电致发光特性在线测量防晕层表面电场分布

基于SiC材料电致发光强度随电场强度增大而增强的特性,提出了一种在线测量发电机定子线圈端部SiC防晕涂层表面电场分布的新方法.该方法利用绝缘塑料光纤作为受光探头,避免了探头接触防晕涂层表面时引起该处电场畸变的问题.测量装置主要由光电转换、信号放大、信号处理单元组成.SiC防晕涂层特定点处电致发光信号波的峰-峰值Vp-p与该处电场强度E之间呈对数关系.将此测量方法用于1级和3级SiC防晕涂层,实际测量所得防晕涂层各点的电场强度值与理论计算值符合较好,误差均能控制在0.05以内,说明该方法准确度较高.

水轮发电机定子线棒不同防晕结构的泄漏电流研究

本文针对两种防晕结构,即半截防晕和全防晕结构,通过有限元方法,对大型水轮发电机线棒端部的泄漏电流进行了理论分析,使用场路结合方法对单相泄漏电流计算方法进行了推导和验证,并进一步分析了直流和交流作用下两种防晕结构的具体差别。结果表明:直流电压下两种防晕结构的泄漏电流产生机理存在很大不同,电位和场强分布也有很大差别;交流电压下两种防晕结构的电位和场强分布基本一致;全防晕结构下较大的泄漏电流并不会影响水轮发电机绕组的相关交流试验和正常运行。

整浸高压电机用防晕结构设计及防晕材料的研究

通过理论计算和有关的优化理论，设计出合理的防晕结构，并对 １０ ｋＶ整浸电机的防晕结构进行了设计．经实验检验该设计方法有效可行且十分准确。将国内外材料进行各项性能考核、比较，最终选定了 １０ ｋＶ级 ＶＰＩ电机用防晕材料。

大电机主绝缘多因子老化试验中试样线棒端部防晕技术的研究

大电机在长期的运行过程中要遭受电、热、机械等多因子的联合作用，使其绝缘逐渐老化。为了研究其老化机理，评估其剩余寿命，需要对试样线棒进行多因子应力老化试验，并测试能反映其老化程度的特征参数。本文对电老化试验和局部放电检测过程中当电压升高时试样线棒端部出现电晕、闪络现象进行了理论分析，提出了试样线棒端部防电晕的技术方案。试验结果表明，利用碳化硅合成半导电漆作为防晕层可有效地防止试样线棒的端部电晕。

一次成型防晕技术的新发展

在实际生产中从主绝缘与防晕带导电胶附着性着手，研制并生产了防晕性能良好，适合于高压大容量电机生产上使用的ＦＢ系列一次成型防晕带。

高海拔地区330kV线路用FD型防振锤防晕性能优化

西北地区的330 kV线路地处高海拔地区,线路上采用的FD-5型防振锤普遍出现了显著的电晕放电现象,既造成功率损耗,又产生可听噪声和无线电干扰。为此,对防振锤的结构进行优化,以使其在高海拔地区正常运行时无电晕发生,同时保证防振性能满足要求。根据有限元法建立了FD-5型防振锤的三维模型,通过仿真计算,得出了锤头的电场强度分布规律,并对其结构进行优化,使锤头上的最高场强降低了17%。根据优化结果制造试品后,对试品进行低气压下的电晕试验和功率特性试验,结果表明:优化后的防振锤运行在海拔3 500 m时可有效防止电晕放电,谐振频率和功率消耗减小幅度低于6%,但是其峰谷比小于5,防振性能依然良好。

新型大电机防晕材料研究

研究表明小粒径β-Si C非线性好 (粒径 14～ 2 1μm时最好 ) ,与粒径相近的 α-Si C相比 ,β-Si C的非线性系数大、电阻率低。β-Si C防晕涂层的非线性系数随粒径减少或合成温度提高而变大 ;同粒度条件下 ,则随 β-Si C含量提高而增大 ,防晕电压升高。β-Si C调节 α-Si C防晕涂层的电阻率和非线性可有效地提高材料的非线性 。