我国发电机绝缘技术发展现状

发电机的寿命往往取决于绝缘的寿命。在发电机运行过程中，绝缘部件需要长期经受高电压、高温及机械振动等因素的考验，绝缘的性能和质量直接影响着发电机机组的可靠性。

发电机定子电压的提升可降低定子电流，减小绕组电动力，降低端部绕组振动情况，结构设计更加安全可靠。同时，电流减小对于大容量发电机电流互感器、母线、出口断路器(GCB)等选型范围更广，成本更低。但更高电压等级的应用，需要绝缘体系及能力的不断提升。

随着绝缘材料及防晕技术的不断发展，大型发电机定子电压等级从20kV提高到27kV,在此基础上，已有电机制造厂完成了30kV主绝缘及防晕技术的开发。图1所示为上发厂发电机绝缘技术体系与产品发展。

从早期的沥青片云母A级绝缘(耐热等级A级)的应用，经历TOA环氧粉云母B级绝缘，到桐马环氧粉云母F级绝缘，再到以苯乙烯为稀释剂的聚酯环氧少胶绝缘体系( Single Vacuum Pressure Impregnation, SVPI )和环氧酸酐绝缘体系( Global Vacuum Pressure Impregnation, GVPI), 国内的绝缘技术体系发展完备，并与国际接轨。

1. F级快固化多胶绝缘体系

定子线棒绝缘多胶模压体系在国内已有超过40年的制造经验，直到目前仍在大量产品上广泛应用。国内制造厂通过对F级快固化主绝缘材料及结构的常规绝缘性能、长期电老化寿命和冷热循环进行了系统深入的研究，逐步形成了多胶模压定子线棒的快固化主绝缘体系。快固化主绝缘结构和工艺的应用，因缩短多胶模压主绝缘的固化时间，缩短产品的生产周期，极大地提高了生产效率，降低了产品的生产因缩短多胶模压主绝缘的固化时间，缩短产品的生产周期，极大地提高了生产效率，降低了产品的生产成本，增强了产品的市场竞争力和公司对市场需求的快速反应能力。

2.高导热绝缘技术

高温会导致绝缘的电性能、力学性能和使用寿命降低。而空冷发电机定子线棒冷却完全靠表面散热，随着大型空冷发电机的发展，线棒发热量越来越大，采用有效的方法解决散热问题，以及研制高导热材料，是现代电机技术研究的重点方向之一。

为了解决线棒散热问题，有制造厂对发电机高导热绝缘技术进行了系统研究，开发了多种高导热绝缘材料、高导热主绝缘结构、高导热定子绕组槽内固定结构和端部并头绝緣结构。高导热绝緣材料的热导率提高50%以上;高导热主绝缘结构经过系统的绝缘性能试验研究和热模型试验研究，表明其具有优良的绝缘性能和导热性能，能够使定子绕组铜线表面的温升降低约10K.降幅达13%左右。

同时，也有制造厂通过GVPI技术，将定子绕组软态线圈直接嵌入定子铁心槽内，随后将整个铁心进行真空加压浸渍，使树脂完全填充，整个绝缘层没有空隙或间隙，从而显著提高定子绕组散热能力。

提高绝缘材料的导热性能，为大型空冷发电机的开发提供了良好的条件。

3.定子线棒导线内均压技术及导线绝缘技术

由于定子线棒受交变磁场的作用，线棒中除了负载电流外，还有额外的附加电流。因此，所有大型汽轮发电机的定子线棒均采用多根薄股线通过换位编制而成。股线间的绝缘是重要的研究课题之一。

为了解决股线间绝缘问题，研究人员开发了新型排间绝缘材料、换位填充材料，同时通过对大型高压电机定子线棒导线内均压技术研究，系统研究了内均压层结构(全屏蔽、半屏蔽)对改善导线电场分布、降低介质损耗增量和局部放电、提高绝缘结构长期运行寿命的影响，开发了半屏蔽、全屏蔽内均压结构及涂刷型、导电垫片、包带等多种处理工艺。

4. VPI绝缘技术及GVPI绝缘的发展

GVPI是将所有定子线棒用少胶云母带连续包扎，“软线圈”嵌入铁心后，将定子铁心、端部支撑及绑扎等结构一同送入浸渍罐内进行真空压力浸渍无溶剂树脂，经烘焙固化后使整个定子成为一体的技术。经过整浸的定子绝缘层中没有空隙或间隙，定子具有很高的机械强度，很高而且很均匀的介电强度，以及良好的导热性和抗潮性、抗辐射性。

因此，GVPI 是将定子绕组软态线圈直接嵌入定子铁心槽内，随后将整个铁心进行真空加压浸渍的整套绝缘处理工艺。具有如下优点:

(1)树脂完全填充线圈在铁心槽内的间隙，显著提高定子绕组散热能力，其槽内综合热导率提高约15%，从而相同尺寸的发电机出力可提升2%~5%。

(2)整个槽部和端部固化为一个整体， 使定子绕组固定得更加牢靠，减少运行中的机械磨损，有效提升了发电机的可靠性。

(3)提高定子绕组主绝缘的电气性能防电晕性， 从而大幅度降低工 艺分散性。

(二)防晕技术

改革开放以来，随着发电机设计容量的逐步增加，其额定电压也在逐步上升。国内电机制造厂陆续完成24~27kV 定子线棒绝缘防晕层的研究课题， 并逐步应用在自身的产品上， 有效保证了高电压、大容量机组的安全运行。

近年来，随着1300MW等级巨型发电机的开发工作，制造厂配套开发了30kV系列产品线圈的内屏蔽和防晕结构，保证了高电压大容量产品的运行可靠性。

(三)绝缘试验技术

发电机绝缘技术的发展总是伴随着数不清的绝缘试验。近年来，国内电机制造厂陆续开发了VPI绝缘材料系统试验技术、绝缘材料机械性能试验技术、定子线棒介质损耗测试技术、定子线棒高电压交流耐电压试验技术、定子线棒局部放电测试技术、定子线棒表面电位分布非接触式测量技术、定子线棒电老化和电热老化试验技术、定子线棒高低温冷热循环试验技术、定子线棒高频老化和脉冲老化试验技术、定子线棒和定子绕组局部放电特性和介质损耗测试技术、50Hz/60Hz工频试验技术、绕组运行环境模拟试验技术等一系列绝缘试验技术， 为发电机绝缘的发展提供了有力支持。

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