付　強　滿宇光　盧春蓮　潘延明　隋銀德

（1. 哈爾濱大電機研究所，哈爾濱　150040；2. 水力發(fā)電設備國家重點實驗室，哈爾濱　150040；3. 國家水利發(fā)電設備工程技術研究中心，哈爾濱　150040；4. 哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱　150040）

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大型電機VPI絕緣體系的關鍵技術研究

付強1,2,3,4滿宇光1,2,3,4盧春蓮2,3,4潘延明2,3,4隋銀德2,3,4

（1. 哈爾濱大電機研究所，哈爾濱150040；2. 水力發(fā)電設備國家重點實驗室，哈爾濱150040；3. 國家水利發(fā)電設備工程技術研究中心，哈爾濱150040；4. 哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱150040）

摘要本文介紹了哈電（哈爾濱電機廠有限責任公司）在大型電機定子線棒真空壓力浸漬（Vacuum Pressure Impregnation，VPI）絕緣體系的關鍵技術方面的研究成果。首先，介紹了優(yōu)選的VPI絕緣體系原材料（浸漬漆、少膠云母帶及防暈材料）的性能；其次，介紹了VPI絕緣體系應用的國產(chǎn)化關鍵設備（包括儲存漆、輸回漆系統(tǒng)、浸漬漆系統(tǒng)）性能；最后，通過利用水電真機定子線棒進行大量工藝試驗，確定了VPI定子線棒絕緣包扎工藝、浸漬工藝、一次成型防暈處理工藝及熱壓工藝，線棒的各項性能指標均達到標準優(yōu)等品要求，目前哈電的VPI絕緣技術已達到國際先進水平。

關鍵詞：大型發(fā)電機；VPI絕緣體系；定子線棒；關鍵技術

目前國際上大型高壓電機定子線棒有兩種絕緣體系，一種是多膠模壓絕緣體系，另一種是少膠真空壓力浸漆（Vacuum Pressure Impregnation，VPI）絕緣體系。由于一些國內(nèi)外客戶明確要求使用VPI技術制造發(fā)電機的定子線棒，為了滿足客戶的需求，增強市場競爭力，哈電（哈爾濱電機廠有限責任公司）于2008年開始進行VPI絕緣體系的應用研究工作。通過短短幾年的科研攻關，解決了一系列的技術難題。自2011年來，哈電VPI絕緣技術已經(jīng)成功應用在國內(nèi)外20多家電廠機組上，為哈電帶來了較好的經(jīng)濟效益。哈電的VPI絕緣體系能夠滿足汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機、抽水蓄能機組等對VPI絕緣技術的要求，對哈電及國內(nèi)VPI絕緣技術的發(fā)展及新產(chǎn)品開發(fā)具有重要意義。

1　試驗說明

1）浸漬漆的老化性能檢測

從哈電線圈分廠取浸漬漆（環(huán)氧樹脂EPR162、甲基六氫苯酐EPH868已經(jīng)按照比例混合好），檢測70℃下的粘度值（粘度測試儀，型號VT550，德國HAAKE公司）。

2）浸漬漆的機械性能檢測

按照環(huán)氧樹脂、甲基六氫苯酐固化劑及促進劑二甲基芐胺（Butanediol dimethacrylate，BDMA）按100∶90∶1（重量比）進行混合，倒入模具中進行固化處理，檢測抗彎強度、拉伸強度、抗沖強度、抗壓強度[1]。利用電子萬能試驗機（型號WDW-100）檢測拉伸強度、抗壓強度，Instron萬能試驗機（型號3367，美國）檢測抗彎強度，Zwick沖擊試驗機（HIT-25P，德國）檢測抗沖強度。

3）浸漬漆與少膠云母帶相容穩(wěn)定性試驗

少膠云母帶（長度300mm）在80℃預熱1h去除潮氣，然后放入裝有漆浸漬的1000ml磨口瓶中，在70℃放置8h為一個周期，每周期過后換一次云母帶，檢測10個周期過程中粘度的變化。

4）云母帶透氣性檢測

100ml的氣體透過云母帶的時間，要求小于1000s（透氣儀：型號4110N，美國Gurley）。

定子線棒常態(tài)介質(zhì)損耗試驗（介質(zhì)損耗自動測試儀，瑞士Haefely公司，型號2809a），測試電壓范圍為0.2UN～1.0UN（UN是線棒的額定電壓值），間隔0.2UN，共測試5點，環(huán)境溫度為室溫。局部放電試驗（局部放電測試儀：型號LDS—6，德國Doble公司），測試電壓為0.2UN～1.2UN，環(huán)境溫度為室溫。電老化試驗，2UN和3UN電老化試驗；其中使用的高壓設備有：300kV試驗變壓器，型號YD—300/300，營口精誠電器有限公司；60kV無局放試驗變壓器：營口精誠電器有限公司，型號YDW—10/60；線棒性能檢測標準見[2]。

2　VPI絕緣技術研究

哈電從2008年開始進行VPI絕緣體系的開發(fā)工作，哈電的技術人員依靠自身的能力及調(diào)研、借鑒國內(nèi)同行的研究工作，進行了一系列的科技攻關，解決了以下關鍵技術，為哈電成功應用VPI絕緣技術奠定了基礎。

2.1原材料性能研究

VPI絕緣體系主要包括少膠云母帶、浸漬漆、防暈材料。下面分別介紹哈電選擇的VPI絕緣體系的原材料。

1）浸漬漆

大型電機真空壓力F級浸漬樹脂主要有兩種：①以美國西屋公司和法國阿爾斯通公司為代表的環(huán)氧酸酐苯乙烯體系；②以德國西門子公司為代表的環(huán)氧酸酐體系[3]。這兩種樹脂都有長期應用運行經(jīng)驗，有各自的特點。環(huán)氧聚酯酸酐苯乙烯體系含有苯乙烯，粘度較小可在室溫浸漬，浸漬漆內(nèi)加有促進劑。環(huán)氧酸酐體系是由高純度液體環(huán)氧樹脂和甲基六氫苯酐組成，無苯乙烯和其它任何稀釋劑，屬于環(huán)保型產(chǎn)品；但是室溫粘度較大，需要升溫至60℃左右浸漬，浸漬樹脂內(nèi)沒有促進劑，要依靠少膠帶里的促進劑使其絕緣最終固化。

圖1　浸漬漆耐老化性能檢測

從近幾年的情況看，環(huán)保型環(huán)氧酸酐類浸漬漆越來越被各個廠家重視[4]，因此哈電綜合考慮選用Hexion公司環(huán)氧酸酐類浸漬漆。此類浸漬漆使用時需要注意以下問題[3]：室溫粘度偏大必須在50℃～70℃下浸漬；在儲存和使用時，易被雜質(zhì)污染而粘度增大、絕緣性能降低，對環(huán)境溫度十分敏感。針對上述問題，哈電采取了以下措施：選用可以調(diào)溫的浸漬設備保證浸漬時溫度穩(wěn)定在50℃～70℃范圍內(nèi)；浸漬設備與儲存罐密封連接保證浸漬漆不與外界接觸；浸漬漆輸回儲漆罐后，降低儲漆罐溫度，延長浸漬漆的儲存期；浸漬漆輸出時加熱到50℃～70℃，利于浸漬漆的流動性。

浸漬漆耐老化性能檢測如圖1（a）所示，經(jīng)過100℃放置20h后，在70℃檢測粘度幾乎沒有變化；70℃放置10d后，在70℃檢測粘度，粘度略有變化。浸漬漆使用32個月時間，期間監(jiān)測了儲漆罐中浸漬漆粘度變化值，如圖1（b）所示粘度增加緩慢，說明浸漬漆儲存期長，從這個結(jié)果可知哈電的國產(chǎn)儲漆罐、浸漬漆設備密閉性好，避免了浸漬漆受到外界的潮氣影響而降低了儲存期的問題。

將環(huán)氧樹脂、酸酐及促進劑BDMA（Butanediol dimethacrylate，二甲基芐胺）按100∶90∶1（重量比）進行混合，然后按要求的固化工藝處理，檢測浸漬漆的機械性能見表1，Hexion浸漬漆固化后的機械性能滿足要求。

表1　浸漬漆固化后的機械性能

浸漬漆與云母帶的相容穩(wěn)定性試驗的目的是檢測云母帶對浸漬漆老化的影響，只有少膠云母帶對浸漬漆的粘度影響較小，才能保證浸漬漆長期穩(wěn)定使用。相容穩(wěn)定性試驗中利用Hexion漆浸漬豐羅少膠云母帶（長度300mm），在70℃放置8h為一個周期，每周期過后換一次云母帶，檢測10個周期過程中粘度的變化如圖2所示。10個周期后，粘度增加量為2.1mPa·s。對試驗結(jié)果進行擬合，擬合成直線方程：Y=0.21x+19.62。由方程式可以知道，粘度增大到80mPa·s時，大約需要287個周期，根據(jù)生產(chǎn)工藝需要的時間推算出浸漬漆大致可以使用兩年的時間，因此浸漬漆與云母帶的相容穩(wěn)定性滿足要求。這個推算結(jié)果與實際應用結(jié)果有偏差，從圖1 （b）可知浸漬漆實際使用時間接近32個月時間，原因是試驗時每次拿出、放進云母帶，容易帶進潮氣，影響了試驗效果。

圖2　Hexion浸漬漆與豐羅云母帶相容穩(wěn)定性試驗

2）云母帶

少膠云母帶由云母紙、單面補強無捻玻璃絲布和膠粘劑三部分組成，少膠云母帶作為定子線圈主絕緣重要組成部分，關系到發(fā)電機的安全運行，因此少膠云母帶性能要求須達到以下要求[5]：材料基本性能滿足要求，如厚度、組成成份和拉伸強度、電氣強度等；具有良好的透氣性，保證浸漬時能浸透線棒的絕緣層；具有良好的包扎工藝性，包扎時沒有掉粉、粘連、分層、云母紙斷裂、玻璃布抽絲和帶盤松動的現(xiàn)象；與配合使用的浸漬樹脂相容性好；具較好的儲存穩(wěn)定性，在25℃密封儲存24個月。

2010年前國內(nèi)廠家多采用濕法制造少膠云母帶，使用過程中容易出現(xiàn)分層、掉粉、反粘、拉絲、帶盤松動的問題[5]。國外通常采用干法制造少膠云母帶，即將樹脂顆粒均勻的噴撒在云母紙上，再與玻璃布通過熱輥復合成整體，制作工藝較先進，沒有出現(xiàn)上述問題。

2010年哈電鑒于國內(nèi)濕法制造的少膠云母帶達不到使用要求，因此哈電選用國外干法制造的少膠云母帶。哈電選用豐羅公司的少膠云母帶（型號：355.55），進行性能比較，見表2。豐羅云母帶透氣性較優(yōu)良。

表2　三種少膠云母帶性能比較

豐羅云母帶制作的線棒瞬時擊穿電壓、擊穿場強及熱態(tài)介損值（見表3）達到優(yōu)等品要求[2]。豐羅線棒的常態(tài)介損值及增量（見表4）達到優(yōu)等品要求。豐羅云母帶包扎在線棒上，檢查其包扎工藝性，使用過程中沒有分層、掉粉、反粘、拉絲、帶盤松動的現(xiàn)象，說明豐羅云母帶包扎工藝性能滿足要求。

表3　豐羅云母帶制作的線棒瞬時擊穿電壓、熱態(tài)損耗值

表4　豐羅線棒的介損及介損增量平均值

3）防暈材料

（1）高阻防暈材料

由于VPI工藝的特殊性，線棒需進入浸漆罐進行浸漆，浸漆完成后，其余浸漬漆重新輸回儲漆罐，進行低溫保存。許多廠家選擇主絕緣固化后再進行刷漆防暈處理，效率低且污染環(huán)境，因此為了避免防暈漆對環(huán)境的污染和危害操作者健康，防暈結(jié)構仍然采用哈電傳統(tǒng)的“一次防暈成型”結(jié)構，即防暈層與主絕緣層一起熱壓固化成型，為此哈電與防暈材料制造廠家聯(lián)合開發(fā)研制了適用于VPI制造技術的新型國產(chǎn)高阻防暈材料。

表5是15.75kV電壓等級的線棒，分別使用國內(nèi)、國外高阻防暈材料后，起暈電壓試驗結(jié)果。測試結(jié)果表明國內(nèi)高阻防暈材料性能優(yōu)于國外材料。

圖3中B樣、D樣、E樣是國外的高阻防暈材料及結(jié)構，C樣是國產(chǎn)高阻防暈材料及結(jié)構。從圖3（a）1.0UN和（b）1.5UN下測量的兩種表面電位分布圖看，國產(chǎn)材料從低阻與高阻搭接處的電位較平緩升到最高電位，而國外材料的表面電位從低阻與高阻搭接處電位上升的很快，從圖上看圖形較陡，這說明國外防暈結(jié)構低阻到高阻電位變化有個突變。因此還是國內(nèi)的防暈材料及結(jié)構好于國外的。因此VPI絕緣體系的高阻防暈材料選用國產(chǎn)材料。國產(chǎn)高阻材料在18kV/375MW真機VPI定子線棒應用后，檢測線棒的防電暈性能見表6，各項性能均優(yōu)秀。

表5　國內(nèi)外高阻防暈材料起暈電壓

圖3　測量表面電位頒布圖

表6　18kV/375MW真機VPI定子線棒防電暈性能

（2）低阻防暈材料

利用國外低阻防暈材料制作VPI線棒，測量低阻段表面電阻率。測試結(jié)果表明，國外的低阻防暈材料的表面電阻率比較穩(wěn)定，測量的阻值范圍為1.53～3.22kΩ，見表7。國外低阻材料可以與主絕緣一起浸漬，而不污染浸漬漆，有多年的應用業(yè)績，因此為了保證浸漬漆不被污染，哈電選用國外低阻材料。

表7　國外低阻防暈層表面電阻率

2.2VPI絕緣體系浸漬設備的性能

購買進口VPI設備不但價格高，而且需要購買其配套VPI絕緣材料，并且材料的價格昂貴，較難保證供貨周期。為了以后少膠絕緣材料國產(chǎn)化，哈電放棄從國外進口VPI設備，走一條自主創(chuàng)新之路，與國內(nèi)設備制造廠家聯(lián)合進行設備國產(chǎn)化工作，于2008年11月儲漆罐、浸漆罐及烘爐研制成功并投入使用。

1）儲漆、輸回漆系統(tǒng)

儲漆罐儲存浸漬漆約6～7t/罐，儲存溫度由制冷系統(tǒng)控制為10℃以下。加熱系統(tǒng)可以加熱至95℃，由循環(huán)泵保證加熱溫度的均勻性。

浸漬前儲漆罐中浸漬漆需加熱至50℃～60℃，并進行攪拌使浸漬漆溫度均勻，然后打開管道閥門，利用浸漆罐的真空壓力差將加熱好的浸漬漆從浸漆罐底部均勻的輸入浸漆罐內(nèi)的槽車中。輸漆完成后，關閉管道閥門，同時儲漆罐停止加熱并起動制冷系統(tǒng)，盡快將儲漆罐的溫度降至10℃以下。線棒浸漆完成后，打開管道閥門，利用壓力差將浸漬漆輸回儲漆罐內(nèi)冷卻保存。

2）浸漆系統(tǒng)

浸漆罐是一個臥式浸漬罐（如圖4（a）所示），具有密封式開閉罐門裝置。浸漆罐包括加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)（如圖4（b）所示）、儲漆槽車運輸系統(tǒng)、空氣壓縮干燥系統(tǒng)等。浸漆前浸漆罐開始加熱至浸漬溫度，需要浸漬的線棒放置在槽車內(nèi)，槽車勻速進入浸漆罐內(nèi)，關閉罐門。對浸漆罐加熱并抽真空，打開管道閥門，利用壓力差將加熱好的浸漬漆從浸漆罐底部均勻的輸入浸漆罐內(nèi)的槽車中，浸漬漆輸入穩(wěn)定后再次抽真空至20Pa保持一段時間。然后通過空氣壓縮機用干燥的壓縮空氣給浸漆罐加壓，加壓過程中需通過自動補氣裝置確保正常的壓力范圍。線棒完成浸漬后，儲漆罐內(nèi)的空氣通過循環(huán)裝置排大氣中，卸壓到一定壓力值后，打開管道閥門，利用壓力差將浸漬漆輸回儲漆罐內(nèi)。在罐內(nèi)浸漬漆輸回儲漆罐后，使罐內(nèi)壓力與大氣壓力平衡，然后將罐門打開，控制槽車勻速出罐。

圖4　浸漆系統(tǒng)

3）VPI定子線棒壓模及烘爐

（1）VPI定子線棒壓模

浸漆的定子線圈需要在模具中固化，以保證線棒槽內(nèi)尺寸符合要求。哈電根據(jù)VPI絕緣工藝的特點，自主設計開發(fā)一模多壓的VPI絕緣壓模模具。

①水輪發(fā)電機定子線棒VPI壓模

為了實現(xiàn)一模多壓，模具直線部分采用多個模腔組合結(jié)構，每個模腔依靠上下止口的寬度控制槽部線棒寬度尺寸，線棒放置在模具內(nèi)采用線棒小面平行于地面的方式，一模能放置多根線棒，整副模具的寬度考慮線棒的節(jié)距及活動車平臺寬度，使模具能擺放在活動車平臺上。

模具加壓方式為風動加壓方式，避免了操作工人的不穩(wěn)定性導致線棒的直線部分橫截面尺寸超差的問題，降低了工人勞動強度。端部的截面尺寸要求相對槽部要低一些，因此端部采用多層熱收縮帶包扎墊板的方式來壓制。水電定子線圈在引線部分的并頭塊位置尺寸復雜多樣，上、下層除了普通線棒還有引出、連接線棒，線棒并頭空間位置對線棒在節(jié)距、升高等方面有嚴格要求，并頭位置使用了固定工具（如圖5），線圈的節(jié)距和升高都靠固定工具精度來控制。

②汽輪發(fā)電機VPI定子線棒壓模

圖5　水輪發(fā)電機定子線棒VPI壓模

空冷汽輪發(fā)電機VPI定子線棒熱壓模如圖6所示，直線有壓緊模具，端部沒有模具?？绽淦啺l(fā)電機VPI定子線棒的熱壓模模具底座是通用的底座，不同空冷火電產(chǎn)品只需制作一套直線定位壓鐵和上下止口及制作端部夾緊裝置。模具的端部壓緊裝置可以調(diào)節(jié)，裝配時能夠準確靈活地調(diào)節(jié)定子線圈的升高、端部長度、節(jié)距等幾何尺寸。

圖6　空冷汽輪發(fā)電機VPI定子線棒壓模

（2）VPI線棒烘爐

烘爐（如圖7）有自動加熱系統(tǒng)，設置好程序可以自動調(diào)節(jié)、控制爐溫，爐溫最高可達200℃，恒溫時溫度穩(wěn)定，爐內(nèi)溫差小于±1℃，滿足有機樹脂類材料的固化工藝要求；烘爐內(nèi)有電動臺車，模具放在臺車上，由臺車運進、運出烘爐；烘爐有排風系統(tǒng)，可以將絕緣固化過程中產(chǎn)生的小分子氣體排出。

圖7　哈電的VPI烘爐

VPI線棒浸漬、防暈處理完成后，放進熱壓模內(nèi)固定好，由臺車將裝壓好線棒的模具運進烘爐內(nèi)，勻速升溫升到固化溫度保溫固化。

2.3真機試驗線棒VPI技術研究

為了探索VPI絕緣制造技術，本項目以托口水電站的真機線棒作為試驗線棒（主絕緣單面厚度為4.25mm，額定電壓為UN=15.75kV），分批進行工藝探索，在探索過程中，不斷進行工藝、工具等方面優(yōu)化，總結(jié)出合適的工藝技術，為VPI線棒規(guī)模投產(chǎn)奠定了基礎。

1）絕緣包扎工藝研究

自動包帶機一直應用在多膠模壓云母帶的包扎，應用在VPI少膠云母帶時，需要重新探索設備工藝參數(shù)，避免包扎時云母帶打褶、拉斷、層間不緊密等現(xiàn)象出現(xiàn)。經(jīng)過多次試驗，確定了VPI少膠云母帶包扎時設備工藝參數(shù)，保證了包扎質(zhì)量。線棒的絕緣包扎層數(shù)是決定線棒絕緣電氣性能主要因素之一，因此必須確定好合適的絕緣包扎層數(shù)。根據(jù)不同包扎層數(shù)對應的擊穿場強值確定了VPI真機定子線棒的絕緣包扎層數(shù)。

2）浸漬工藝研究

托口試驗線棒采取的浸漬溫度為50℃，50℃時浸漬漆的粘度值約為53mPa·s。真空浸漬時浸漬漆進入絕緣層的途徑：線棒引線處沿著電磁線之間的縫隙被吸入；從云母帶層間的縫隙被吸入。為保證更好的浸漬效果，線棒絕緣層包的保護帶有φ 5孔，利于浸漬漆從絕緣層云母帶之間浸漬。其它浸漬與哈電預定的浸漬工藝相同。為檢測哈電浸漬工藝的效果，浸漬完的線棒加熱固化后扒開絕緣層檢查，發(fā)現(xiàn)浸漬效果良好。良好的浸漬工藝能保證線棒的性能，這可從線棒的電性能（圖9至圖10）及電老化性能得出。

3）一次成型防暈處理及熱壓工藝研究

線棒低阻防暈層與主絕緣一起浸漬好后，按照防暈工藝要求處理中高阻段，然后包上防護層放入壓模熱壓固化成型。本試驗過程中制作了15根VPI線棒，端部防暈段為兩段結(jié)構，低阻材料為國外材料，高阻材料為國產(chǎn)材料，包在主絕緣層外與主絕緣層一次熱壓固化成型。15根VPI線棒在1.5UN（=23.625kV）沒有起暈，升壓至50kV時仍沒有起暈，說明試驗線棒的防暈結(jié)構合理，國產(chǎn)防暈材料效果良好。

線棒加熱到規(guī)定的溫度，保溫10～15h，VPI浸漬漆固化前后的紅外光譜圖如圖8（a）和（b）所示，固化后的紅外光譜圖表明沒有活性基團存在，固化工藝較合適。

圖8　VPI浸漬漆固化前后光譜圖

4）常規(guī)電性能檢測

常態(tài)介質(zhì)損耗因數(shù)是在0.2UN電壓下，絕緣介質(zhì)中的氣隙未產(chǎn)生放電時進行的測試，主要考察的是定子線棒材料的本征性能；常態(tài)介質(zhì)損耗增量是測試電壓為0.6UN和0.2UN下的介質(zhì)損耗因數(shù)的差值，考察的是絕緣制造工藝的穩(wěn)定性。隨著測試電壓增大通常氣隙和尖端產(chǎn)生的局部放電會加重，介質(zhì)損耗會有明顯的增大。如果線棒絕緣整體性好，正確固化后氣隙含量低，那么損耗因數(shù)增量也會很低。從圖9（a）與（b）可以看出，兩根試驗線棒在測試電壓0.2UN下的常態(tài)介質(zhì)損耗因數(shù)均小于1%，介損增量小于0.2%，都達到了CEEIA/154—2003標準優(yōu)等品[2]要求。

圖9　線棒的介質(zhì)損耗

熱態(tài)介質(zhì)損耗因數(shù)是在155℃/0.6UN下測量的，考察的是高溫下絕緣結(jié)構中發(fā)生氣體放電產(chǎn)生的損耗值。從圖10（a）可以看出，試驗線棒的熱態(tài)損耗值均小于5%，達到了標準優(yōu)等品[2]要求。

局部放電量的大小可反映線棒絕緣的整體性，如果氣隙含量大或有發(fā)空現(xiàn)象，局部放電量就相對大。從圖10（b）可以看到，試驗線棒在額定電壓下（UN=15.75kV）的局放值均小于200pC，達到了GB/T 20833—2007標準的要求[6]。

圖10　熱態(tài)介質(zhì)損耗測試

在變壓器油箱內(nèi)進行逐級耐壓試驗和瞬時擊穿試驗。逐級耐壓試驗從53kV開始升壓，每隔5kV停留1min，直至擊穿；瞬時擊穿試驗，以1kV/s的速度升壓，直至擊穿。

逐級耐壓與瞬時擊穿試驗結(jié)果分別見表8與表9，逐級耐壓值和瞬時擊穿電壓值都較高，瞬時擊穿場強達到標準優(yōu)等品[2]的要求。逐級耐壓沒有國標或行業(yè)標準要求，但是三菱公司的逐級耐壓試驗要求擊穿場強大于25kV/mm，哈電VPI試驗線棒達到三菱公司的要求。

表8　逐級耐壓試驗

表9　瞬時擊穿電壓試驗

5）電老化試驗

通過高出額定電壓一定倍數(shù)的快速電老化試驗是國際通行的考核定子線棒長期運行可靠性和穩(wěn)定性的關鍵試驗，相對其他試驗，電老化試驗對定子線棒絕緣系統(tǒng)的評估更全面。VPI真機試驗線棒（額定電壓UN=15.75kV）電老化試驗分別在2.0UN和3.0UN下在空氣中進行，按照西門子公司的要求在2.0UN下不小于1000h，在3.0UN下不小于10h。國外高電壓等級的VPI定子線棒在加速老化時，需要裝分流電阻，否則線棒端部防暈表面溫度達到100℃以上，根本無法進行長期電老化試驗。而本項目中的3.0UN下電老化試驗是沒有借助任何分流設備下完成的。項目試驗中，VPI線棒在2UN（=31.5kV）電老化試驗進行了1416h，沒有擊穿現(xiàn)象出現(xiàn)；3UN（=47.25kV）電老化試驗進行了500h，線棒的主絕緣仍完好無損，2.0UN和3.0UN電老化都是人為停止試驗，線棒沒有放電、擊穿現(xiàn)象。電老化試驗結(jié)果表明VPI主絕緣性能與防暈系統(tǒng)性能都滿足長期使用的要求。

3　結(jié)論

哈電在VPI絕緣體系應用研究過程中，依靠團隊的技術能力，解決了一系列的技術難題，從材料、設備、工藝等幾方面進行探索，然后在真機線棒開始試驗研究，研制結(jié)果如下：

1）通過對大型發(fā)電機組VPI絕緣體系關鍵技術的研究，優(yōu)化出合適哈電技術條件的VPI絕緣材料體系，為哈電進一步開展VPI絕緣體系核心材料國產(chǎn)化應用研究奠定了堅強的基礎。

2）VPI需要的關鍵設備成功國產(chǎn)化，使哈電與國內(nèi)制造企業(yè)掌握了VPI設備的關鍵技術，避免VPI技術受制于人的困境，為國家節(jié)省了900多萬資金。

3）在研制托口真機VPI定子線棒過程中，從原材料的選用、絕緣包扎工藝、浸漬工藝、防暈材料國產(chǎn)化、熱壓工藝等方面入手，解決了許多難題，積累了豐富的經(jīng)驗，為VPI定子線棒產(chǎn)品投產(chǎn)奠定了堅實的基礎。

目前哈電在水電、火電、巨型機組等都有成熟的VPI絕緣技術，哈電的VPI絕緣體系已具備與發(fā)達國家抗衡的能力。

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付強（1968-），男，黑龍江人，博士，哈爾濱大電機研究所高級工程師，研究方向為復合材料、高電壓技術、新型絕緣材料及絕緣技術、新型防電暈材料及技術、新型能源材料。

Research on Essential Technology of Large Generator VPI Insulating System

Fu Qiang1,2,3,4Man Yuguang1,2,3,4Lu Chunlian2,3,4Pan Yanming2,3,4Sui Yinde2,3,4
(1. Harbin Institute of Large Electric Machinery, Harbin150040; 2. State Key Laboratory of Hydropower Equipment, Harbin150040; 3. National Engineering Research Center Hydropower Equipment, Harbin150040; 4. Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin150040)

Abstract The paper introduces research results of key technologies of VPI (Vacuum Pressure Impregnation) insulation system for large generator stator coils in HEC (Harbin Electric Machinery Company Limited). Firstly, raw material properties of VPI insulation system (such as impregnation lacquer, less-resin mica tape and anti-corona material) optimized selected are introduced. Secondly, key equipments properties of VPI insulation system (such as storge lacquer system, transport and return lacquer system and impregnating system) manufactured by domestic corporations are introduced. At lastly, plenty of tests of hydrogenerator stator coils had been carried out, and the test results ascertained some technologies which were about VPI stator coil insulation wrapping quelity, impregnate technology, onetime-molding-anticorona technology and hot-press technology. The stator coils properties can up to scratch of excellent product. Nowadays VPI insulation technology in HEC had rearch advanced international standards.

Keywords：large generator; VPI insulation system; stator coil; key technology

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