高压电机定子线棒绝缘结构设计及其性能研究

论文摘要

发电机单机容量越大,经济性能越好,但增大容量对发电机绝缘系统的运行稳定性增加了诸多不利因素。迄今,国内生产的最大发电机组是三峡发电机,单机容量700MW,额定电压20kV。而额定电压为24kV27kV的1000MW发电机组是目前国内电机制造企业研究的热点。制造1000MW的发电机,绝缘系统是阻碍发展的瓶颈,特别是作为电机核心的定子线棒的绝缘系统,是绝缘技术的关键。本论文研究的内容主要有两个方面,一方面定子试验线棒绝缘材料的优选和性能测试研究;另一方面是定子试验线棒的绝缘结构设计。并通过测试线棒的介质损耗、介电强度、局部放电量、电老化和稳定性等方法系统的研究了直棒和真机试验线棒的性能,获得了性能良好的真机试验线棒。本论文的研究表明:（1） 24kV定子线棒的单面主绝缘厚度由6.25mm减薄为5.25mm,27kV由6.75mm减薄为6.20mm,实现了主绝缘厚度减薄的设计原则;（2）通过绝缘材料的选择,使24kV和27 kV的试验线棒绝缘占有率降低,仅导线部分使槽满率分别提高了15.4%和14.8%;（3）采用等位层结构设计,当圆角半径r=2.0mm,等位层材料为半导体聚酯漆材料时,能够明显改善电场分布;（4）利用屏蔽层结构设计有效提高了定子线棒的电老化性能,当24kV和27kV试验线棒在主绝缘厚度方向d1=1.51mm和d1=1.71mm处包扎屏蔽层,包扎的长度位置处于高阻末端和线棒引线的中点时,线棒的电气性能良好;（5）真机试验线棒的介电强度、局部放电量、电老化等电气性能指标均满足额定电压24kV27kV的1000MW发电机组的设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 定子线棒绝缘系统的研究进展
• 1.2.1 绝缘材料的发展
• 1.2.2 绝缘结构设计的研究进展
• 1.3 定子线棒主绝缘工艺体系
• 1.3.1 主绝缘工艺体系
• 1.3.2 多胶定子线棒的生产工艺
• 1.3.3 减薄主绝缘厚度的意义
• 1.4 定子线棒绝缘结构评定方法
• 1.4.1 介质损耗因数和损耗增量试验
• 1.4.2 局部放电试验
• 1.4.3 介电强度试验
• 1.4.4 电老化试验
• 1.4.5 热稳定性试验
• 1.4.6 本课题的试验设备能力
• 1.5 本论文研究目的、意义及内容
• 第2章 定子线棒绝缘结构设计
• 2.1 定子线棒的绝缘材料的选择
• 2.1.1 导线绝缘
• 2.1.2 主绝缘材料
• 2.2 等位层结构设计
• 2.2.1 电场分布分析
• 2.2.2 等位层结构的设计
• 2.3 屏蔽层结构设计
• 2.3.1 放电原理分析
• 2.3.2 屏蔽结构设计
• 2.4 定子线棒优化结构的确定
• 2.5 本章小结
• 第3章 铝排试验线棒的研究
• 3.1 铝排结构的主绝缘材料试验
• 3.1.1 绝缘介质损耗
• 3.1.2 介电强度
• 3.1.3 主绝缘工艺体系对热稳定性影响
• 3.2 铝排试验线棒性能测试
• 3.2.1 铝排直棒的介质损耗
• 3.2.2 铝排直棒的介电强度
• 3.2.3 铝排直棒的电老化
• 3.3 本章小结
• 第4章 真机试验线棒的研究
• 4.1 真机试验线棒生产工艺
• 4.2 防晕结构的确定及测试结果
• 4.3 真机试验线棒性能测试
• 4.3.1 介质损耗
• 4.3.2 局部放电量
• 4.3.3 介电性能
• 4.3.4 电老化试验
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢