24. Изоляция электрическихмашин высокогонапряжения

Кэтой категории относятся электрическиемашиныбольшоймощ- ности: генераторы, синхронные компенсаторы и электрические дви- гатели большой мощности, работающие при напряжениях 3–20кВ.Изоляция электрических машин данного типа работает в тяжелых условиях эксплуатации: перенапряжения, высокая рабочая темпера- тура, цикличность нагрева и охлаждения, механические усилия и вибрация, воздействие продуктов разложения, частичные разряды, неоднородные поля. Необходимо также учитывать технологические

трудности изготовления изоляции и возможность повреждения изо- ляции при изготовлении и укладке. Стоимость изоляции мощных электрических машин составляет 50–80 % от совокупной стоимости всех материалов электрических машин.

Изоляция электрических машин подразделяется на корпусную (между обмоткой и магнитопроводом), междуфазную, витковую (между витками одной секции и катушки), изоляцию отдельных проводников или стержней. Конструкция изоляции зависит от мощ- ности машины, способа охлаждения и применяемых материалов.

В генераторах старой конструкции применялась термопластич- ная изоляция на основе микаленты и битумного лака (компаундиро- ванная изоляция). Ее недостатки в том, что с ростом температуры компаунд размягчается, становится текучим, в нем образуются га- зовые включения. В современных машинах применяют термореак- тивную изоляцию на основе слюдинитовой бумаги, эпоксидных компаундов и стеклоткани или стеклопластика.

Витковая изоляция выполняется из стеклослюдяной ленты или наоснове эмалированных проводовсостекловолокнистой обмоткой, пропитанной эпоксиднымкомпаундом.Основныетипытермореак-тивнойизоляции:монолит–1, 2, 3,4;ВЭС-2; слюдотерм; монотерм.Основные этапытехнологии изготовления витковой изоляции:на-мотка сухими лентами;обжимка,вакуумная пропитка, отвердевание. Конструкция изоляции турбогенераторов показананарис.3.25.

Токоведущие стержни3выполняются прямоугольной формы (могут быть полые проводники4для непосредственного охлажде- ния). Вследствие этого электрическое поле в пазах статора неодно- родно. Степень неоднородности зависит от радиуса закругления и

толщины изоляции и составляет

k_н2,22,4 . Для уменьшения не-

однородности поля применяют прокладки из алюминия корытного профиля11и изоляционные прокладки10с закругленными краями, а также закругление стержней. Поверх корпусной изоляции6на- кладывается слой из полупроводящей ленты7(асбестожелезистая лента) для ослабления электрического поля в воздушных включе- ниях между изоляцией и стенками паза, что уменьшает интенсив- ность ЧР, скользящих разрядов (СР) и короны. Для уменьшения ЧР и СР используют также стойкую изоляцию с повышенным содер- жанием слюды.

Рис. 3.25.Поперечный разрез паза статора:

1– клин;

2,12– изоляционные прокладки;3–медныйсплошнойпроводник;4–медныйполыйпроводник;

5. – изоляционный разделительгрупптранс-понированныхпроводников;

6. –корпуснаяизоляция;

7. – полупроводящаялента;

8. – изоляция местпереходовтранспозиции проводников;

9. –изоляционнаязамазка;

10. –изоляционная прокладкасзакруглением;

11. – алюминиеваяпрокладка;

13– сталь статора

В лобовых частях обмотки для устранения разрядных процессов по поверхности при выходе обмотки из статора полупроводящее покрытие (полупроводящий лак или медьсо- держащая лента) выводится за пре- делы паза и делается несколькимиступенямисразличным удельнымпо-

верхностным сопротивлением(₁₂₃) (рис. 3.26). Плот- ность поверхностного тока утечки при этом уменьшается по мере удаления от паза и распределение напряжения в лобовых частях выравнивается.

Рис.3.26.Схемапротивокороннойзащиты в месте выхода стержня изпаза

Испытания изоляции генераторов, которые проходят в процессе производства, указаны в табл. 3.5. Анализ результатов испытаний показывает, что пробои на ребрах проводника составляют 35–40 % от их общего количества, на узких гранях – 10–15 %; на широких – 45–50 %. При выпуске машины испытательное напряжениеU_исп

2U_н3 кВ , гдеU_н

– номинальное напряжение электрической ма-

шины,кВ.ПриприемосдаточныхиспытанияхU_исп0,8(2U_н3)кВ

1,75U_н.

Таблица 3.5

Виды испытаний и испытательные напряжения для изоляции генераторов

Видисп. Uн,кВ	6 кВ	10,520 кВ	24 кВ
Испытание стержней до укладки в паз	3,3Uн3,25	2,75Uн7	2,7Uн5
Послеукладкииуплот-нениянижнегоряда	3,0Uн2,5	2,6Uн5	2,4Uн4
После укладки	3,0Uн0,5	2,4Uн4	2,2Uн4
После пайки, запечки и заклинивания	2,9Uн	2,2Uн4	2,1Uн4

Импульсная прочностьизоляциисоставляет

E3035кВ/мм

при

толщинеd312 мм , однако имеет место значительный статисти-

ческий разброс. Электрическая прочность изоляции всей машины ниже, чем электрическая прочность отдельных стержней. В экс- плуатации в результате механических воздействий кратковременная (импульсная) прочность снижается. Для новых машин коэффициент

импульсаk_иU_иU₅₀1,52,0 . Для машин, находящихся в длитель-

ной эксплуатации,

k_и1, что объясняется образованием трещин.

На основании опыта эксплуатации толщина изоляции может быть определена по следующему выражению:

d1,450,24U[кВ],мм. (3.21)

В наиболее тяжелом режиме работает витковая изоляция. Для нее более опасными являются импульсные перенапряжения, менее опасны ЧР.