Главная изоляция статорных обмоток турбогенераторов

Конструкция корпусной изоляции машин с внутренним охлаждением показана на рис. 9.1 Стержни состоят из ряда параллельных медных проводников, разделенных низковольтной изоляцией — асбестовым волокном или стекловолокном. Высоковольтной изоляцией является изоляция стержня относительно корпуса и между стержнями.

По материалу высоковольтная изоляция разделяется на термопластичную (старые и современные конструкции) и термореактивную (новейшие конструкции мощных машин). Нагревание термопластичной изоляции сопровождается размягчением пропиточного состава; при охлаждении этот состав вновь затвердевает. В результате в изоляции могут образоваться воздушные включения, снижающие ее электрическую и механическую прочность. При первом нагревании термореактивной изоляции пропиточный состав переходит в неплавкое состояние, что препятствует образованию воздушных включений.

Рис. 9.1 – Поперечный разрез паза статора турбогенератора. а — с непосредственным охлаждением обмотки водой; б — с непосредственным охлаждением обмотки водородом: 1 — клин; 2, 12, 13 — прокладки изоляционные; 3 — медный проводник изолированный; 4 — медный полый проводник изолированный; 5 — разделитель групп транспонированных проводников; 6 — корпусная изоляция; 7— полупроводящая лента; 8 — изоляция мест перехо­дов транспозиции проводников; 9 — изоляционная замаз­ка; 10 — изоляционная прокладка с закруглением; 11 — алюминиевая фольга; 14 — немагнитная вентиляционная трубка; 15 — изоляция вентиляционной трубки.

По конструкции изоляция разделяется на гильзовую (старые конструкции) и непрерывную (современные и новейшие конструкции). При применении гильзовой комбинированной изоляции пазовая и лобовая части стержня оформляются по-разному: пазовая часть, как более напряженная, выполняется в виде гильзы из микафолия, а лобовая часть, электрически менее напряженная, на основе изоляционных лент (микаленты, лакотканевой ленты и др.). В этом случае места стыка изоляции пазовой и лобовой частей располагаются за пределами паза на определенном удалении от стали статора, зависящем от номинального напряжения машины. Наличие стыка изоляции, где имеет место нарушение ее непрерывности, приводит к резкому ослаблению ее электрической прочности в этом месте. Этот принципиальный недостаток, присущий изоляции такого типа, ограничивает ее применение только для машин относительно малой мощности и невысокого напряжения.

Непрерывная изоляция, выполняемая из одного и того же материала на всей длине стержня, лишена вышеуказанного недостатка и имеет практически одинаковую электрическую прочность в пазовой и лобовой частях.

Современные машины имеют непрерывную микалентную компаундированную изоляцию. Микалента — гибкий электроизоляционный материал, состоящий из двух слоев специальной бумажной подложки, между которыми располагаются пластинки слюды. Слюда в микаленте между подложками удерживается склеивающим масляно-битумным лаком. Для изоляции высоковольтных обмоток используется слюда типа мусковит, имеющая наилучшие диэлектрические характеристики.

На стержень микалента наносится обычно вполнахлеста; число слоев микаленты обусловливается толщиной изоляции в зависимости от номинального напряжения машины. После нанесения слоев микаленты стержни помещаются в специальные компаундировочные котлы, где изоляция сушится, вакуумируется и пропитывается под давлением расплавленным асфальтовым битумом. Этот процесс называется компаундированием изоляции, он призван повысить и стабилизировать физико-механические свойства изоляции — электрическую прочность, диэлектрические потери, механическую прочность, влагостойкость и т. д.

Высоковольтные стержни, имеющие довольно большое количество слоев микаленты, изолируются в несколько приемов и столько же раз подвергаются компаундированию.

Непрерывная микалентная компаундированная изоляция является термопластичной. При достаточно высокой культуре производства она и сегодня еще с успехом применяется для машин единичной мощности до 200 тыс. кВт и номинальным напряжением до 15,75 кВ.

В последние 10 лет в отечественном турбогенераторостроении и за границей наметилась четкая тенденция перехода в высоковольтной изоляции к изготовлению обмотки статора на термореактивном связующем. Благодаря своим исключительным свойствам высоковольтная термореактивная изоляция позволяет создать машины предельных мощностей 300—1000 тыс. кВт. Основными материалами, применяемыми для изолировки стержней в этом случае, являются стекломикалента и стеклослюдинитовая лента. В этих лентах диэлектрический барьер — слюда или слюдинитовая бумага — располагаются между двумя слоями тонкой специальной стеклотканевой подложки. Для пропитки изоляции применяются так называемые 100%-ные лаки и компаунды с активными растворителями, отверждение которых идет без выделения летучих продуктов. Это свойство 100%-ных лаков и компаундов позволяет создать монолитную композицию, практически лишенную полостей (воздушных включений) с возможными внутренними разрядами, что особенно важно для высоковольтной изоляции машин. Пропитывающие составы для изоляции высоковольтной обмотки выполняются на основе модифицированных эпоксидных и полиэфирных смол. Эти отвержденные пластифицированные компаунды отличаются высокой механической прочностью, эластичностью, очень хорошей адгезией, высокой электрической прочностью, малыми диэлектрическими потерями, короностойкостью, маслостойкостью.