水輪發電機定子鐵心沖片絕緣漆膜試驗分析

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(哈爾濱大電機研究所，黑龍江哈爾濱 150040)

水輪發電機定子鐵心沖片絕緣漆膜試驗分析

馮超，黃程偉，陳陽

(哈爾濱大電機研究所，黑龍江哈爾濱 150040)

某電廠水輪發電機在運行10年后，定子鐵心需要重新疊裝定子沖片，為了縮短更換周期，需要重新使用拆卸后的鐵心沖片。沖片表面漆膜的介電性能和機械性能是沖片能否可以繼續使用的關鍵，需通過試驗數據進行分析與判定。此研究成果也可作為已運行機組定子沖片絕緣漆膜質量判定的參考。

定子鐵心；定子沖片；漆膜；絕緣；試驗

0 引言

定子鐵心是水輪發電機重要組成部分，定子鐵心沖片和鐵心沖片漆膜及疊裝工藝直接影響運行可靠性和使用壽命。定子鐵心在制造時即涂一層無機絕緣漆，在扇形沖片去毛刺后，必須雙面涂覆高電阻的絕緣漆，使疊片層間保持良好的絕緣性能，以避免發生短路的危險[1]。

水輪發電機定子鐵心沖片的絕緣漆及涂漆工藝是發電機生產廠家的主要研究方向，定子鐵心經過長期運行，承受電、熱和機械應力后，沖片表面絕緣漆膜的電性能和機械性能均有不同程度的下降，對機組的運行穩定性造成影響，甚至引發鐵心故障導致機組停機。目前針對水輪發電機定子鐵心沖片長期運行后表面絕緣漆膜的研究較少，本文對運行10年的水輪發電機定子鐵心沖片表面漆膜進行研究，針對其電性能和機械性能進行檢測，綜合評估鐵心沖片絕緣漆膜運行可靠性，保證機組的運行穩定性。

1 試驗前期準備

本文研究的定子鐵心沖片絕緣漆為純有機漆，漆膜厚度為15μm～20μm。根據絕緣漆膜老化程度分為五類，絕緣漆膜老化程度初步判定標準按照漆膜顏色的深淺為標準，五類沖片包括：(1)基本完好；(2)中度輕；(3)中度重；(4)重度Ⅰ；(5)重度Ⅱ[2]。

針對這五類沖片分別進行如下試驗：(1)漆膜體積電阻率試驗；(2)漆膜擊穿強度試驗；(3)漆膜柔韌性檢測；(4)Franklin測試；(5)漆膜附著性檢測。

1.1 試樣制備

分別從五類沖片中隨機挑選沖片試樣，在整張鐵心沖片任意位置沖剪出10張100mm×100mm的方形片見圖1，方形片試樣用于漆膜體積電阻率試驗和漆膜擊穿強度試驗。在整張鐵心沖片任意位置沖剪出3張120mm×25mm的長方形片，長方形片試樣用于漆膜柔韌性試驗。所有沖剪好的試驗根據分類做好標記。

圖1 100mm×100mm的方形片試樣

1.2 漆膜厚度

使用精度為1μm的進口漆膜測厚儀，對抽取的試樣測試雙面漆膜厚度，在試樣上隨機選取測量點，共計需測量10點厚度，取其平均值作為試樣的漆膜厚度。

2 鐵心沖片試驗方法及結果

2.1 體積電阻率試驗

按照GB/T 1410—2006《固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗方法》執行，電源設備采用DC250V測試電壓，測量電極由Φ55圓形電極和保護電極組成。試樣為100mm×100mm方形片，試驗設備及電極見圖2。

圖2體積電阻率試驗設備

2.2 漆膜擊穿強度試驗

按照GB/T 1408.1—2006《絕緣材料電氣強度試驗方法》執行，試驗設備為工頻交流試驗變壓器，采用瞬時擊穿試驗法，逐漸升高電壓直至試樣擊穿。測試試樣采用100mm×100mm方形片，每個試樣做三次交流工頻擊穿試驗，測得結果取平均值，試驗設備及電極見圖 3[2]。

圖3漆膜擊穿強度試驗設備

2.3 漆膜柔韌性試驗

漆膜柔性試驗方法是將試樣沿直徑為φ10的圓棒彎曲90°，目測漆膜是否發生開裂和脫落。整張沖片選取漆膜較好位置裁剪120mm×25mm試樣。

2.4 FRANKLIN試驗

試驗方法：按照標準JIS C 2550—2000執行-表面壓強500psi(3.45MPa)，試驗電壓DC0.5V，150±5℃測量，FRANKLIN試驗設備見圖 4。試驗標準為整張沖片任取3個測量點，測量電流小于0.05A。

圖4 FRANKLIN試驗設備

2.5 附著性試驗

試驗方法：按照GB/T 9286—1998《色漆和清漆漆膜的劃格試驗》執行，用百格刀將試樣涂層劃出劃痕，垂直交叉劃1次，使劃痕形成100個正方形，在劃痕處貼透明膠帶，然后撕下膠帶。

試驗標準：一個試驗片的劃痕(100個正方形)范圍內剝離面積應≤2個方形。

3 結果與分析

3.1 體積電阻試驗結果

體積電阻率見表1。

表1 體積電阻率

由表 1結果可知，鐵心沖片體積電阻率均滿足標準要求。

3.2 漆膜擊穿強度試驗

漆膜擊穿強度試驗結果見表2。

表2 擊穿場強結果

由表2可知，其中只有重度2試樣小于標準值，其他類別沖片均滿足要求。重度2號試樣小于標準值的原因是絕緣漆膜的老化或者破損導致。

3.3 漆膜柔性試驗

漆膜柔性試驗結果見圖5。

圖5漆膜柔性試驗結果

由圖 5可知，所測的10個試樣中有9個試樣出現了漆膜翹曲現象，只有中度重的試樣中有一個沒有發生漆膜翹曲現象。說明絕緣漆膜經過長時間熱老化后，其柔韌性明顯下降。

3.4 Franklin試驗

Franklin試驗結果見表3。

表3 FRANKLIN試驗結果

定子沖片Franklin實驗結果說明，絕緣漆膜介電性能下降或者存在不同程度的損傷。

3.5 附著性試驗結果

試驗結果說明鐵心沖片表面絕緣漆膜附著性已經下降，見表4附著性試驗結果 。

表4 附著性試驗結果

3.6 綜合試驗結果

綜合評定5類沖片試驗結果見表 5。

表5 綜合評定結果

注：“√”為符合標準值；“×”為不符合標準值

4 結語

本文對運行10年后的水輪發電機拆卸的定子鐵心沖片漆膜進行體積電阻率試驗、漆膜擊穿強度試驗、漆膜柔韌性試驗、Franklin試驗、漆膜附著性試驗，得出以下結論。

(1)水輪發電機運行10年后，漆膜顏色逐漸由淺變深。根據沖片漆膜顏色劃分的5類試樣結合5項試驗結果看，沖片漆膜的老化程度與漆膜顏色的深淺無必然關系。

(2)鐵心沖片漆膜電氣性能尚可，但是機械性能較差。沖片漆膜為純有機硅鋼片漆，由于鐵心沖片長期承受電、熱、機械應力的作用，其機械性能明顯下降，但其電氣性能仍然可以滿足機組運行要求。

(3)根據電氣性能對比分析，達到標準值的試樣表面無損傷，而未達標的試驗表面出現劃痕或者漆膜脫落，漆膜表面損傷是電氣性能下降的主要原因。

[1] 隋銀德. 高壓電機定子鐵心用硅鋼片漆[J].上海大中型電機，2009，(2).

[2] 李慶祥，吳景澤，顏伯昭，等. 水溶性半無機硅鋼片漆的研制與應用[J]. 絕緣材料，1994，(1)

[3] NB/T 42003—2013. 高壓電機鐵心(沖片)絕緣試驗方法[S].

ExperimentalAnalysisonInsulationVarnishFilmofStatorCorePunchingofHydro-Generator

FengChao,HuangChengwei,andChenYang

(Harbin Institute of Large Electrical Machinery, Harbin 150040, China)

Stator core punching of hydro-generator in a power station should be rewound after ten year's operating. In order to shorten the renewal periodic time, some of the disassembled iron core punching should be used again. The dielectric and mechanical performances of varnish film on the surface of punching is most key to judge whether the punching can be used again or not, and they should be analyzed and judged based on test data. The research result of this paper can also be used as a quality judgment reference of stator punching insulation varnish film of post-operation generator.

Stator core；stator punching；varnish film；insulation；experiment

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.05.16

TM306

B

1008-7281(2017)05-0048-004

馮超男1985年生；畢業于哈爾濱理工大學高壓絕緣專業，現從事大型高壓發電機絕緣技術研究工作.

2016-03-29