发电机定子铁芯冲片绝缘测试方法研究

发电机定子铁芯冲片绝缘测试方法研究

古世光

哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江省哈尔滨市150040

摘要：针对发电机定子铁芯冲片绝缘性能，结合某发电机组实际情况，对其定子铁芯冲片绝缘性能进行测试与分析，以此为后续处理和改造等工作提供参考借鉴，保证定子铁芯冲片绝缘性能。

关键词：发电机；定子铁芯；定子冲片；冲片绝缘；绝缘测试

定子铁芯在发电机组中有重要作用，其冲片、绝缘漆膜和叠装工艺对运行稳定性及寿命有直接影响。生产定子铁芯时，为保证绝缘性，会涂覆一层绝缘漆，并在去毛刺处理完成后，在双面同时涂覆绝缘漆，以此防止短路问题的发生。

1发电机定子铁芯冲片绝缘

对于发电机定子铁芯冲片绝缘，主要采用绝缘漆和涂漆方法实现绝缘，定子铁芯长时间运行，持续受到多种应力，涂抹于冲片表层的绝缘膜，其性能将大幅下降，影响机组实际运行可靠性及稳定性，严重时将造成故障，使机组停机。因此，在实际工作中，需要定期对铁芯冲片进行绝缘测试，掌握绝缘状况，并根据测试结果，制定有效的处理措施[1]。

2测试前准备工作

以某发电机组为例进行测试分析，其绝缘漆采用纯有机漆，厚度在15-20μm范围内。按漆膜的老化程度，可将其分成五类，在初步判定时，主要将漆膜颜色作为标准，这五类分别为：完好、中度轻、中度重、重度I级和重度II级。

对以上五类铁芯冲片应实施以下测试：测试体积电阻率；测试漆膜的击穿强度；测试漆膜的柔韧性；标准Franklin测试；测试漆膜的附着性。

2.1测试样品制备

在这五类铁芯冲片当中按照随机的原则选出样品，然后在其任意位置裁剪边长为100mm的正方形片，共10片，然后用于后续击穿强度及电阻率的测试。另外，还需裁剪处长120mm，宽25mm的长方形片，共3片，用于后续柔韧性测试。完成裁剪处理的样品应根据需要做好标记。

2.2漆膜厚度

借助精度达到1μm以上的测厚装置对样品厚度进行测试，在样品表面随机确定测试点，要求不少于10个点，完成测试后，将所得结果的平均值为测试最终结果。

3绝缘测试方法

3.1体积电阻率

根据现行测试要求执行，电源电压为DC250V，电极主要由两部分组成，分别为保护电机与圆形电极。所用样品的规格为100mm×100mm。

3.2击穿强度

根据现行测试要求执行，测试设备采用工频交流试验变压器，瞬时击穿测试方法，持续升高电压到将样品击穿为止。所用样品的规格为100mm×100mm，单个样品需要进行3次本测试，对测试结果求取平均值[2]。

3.3柔韧性

柔韧性测试方法为对样品沿圆棒方向弯曲90°，观察弯曲后的漆膜是否依旧完好，是否产生脱落与开裂。所用样品的规格为120mm×25mm，需在较为完好的位置进行裁剪。

3.4标准Franklin测试

测试时，表面压强取3.45MPa，将测试电压确定为DC0.5V，温度保持在145℃-155℃范围内，在冲片上随机选取3点进行测试，测试时电流不能超过0.05A。

3.5附着性

严格按照相关规范进行，先用百格刀在样品表面划出痕迹，垂直交叉划1次，以此使痕迹形成10×10方格，划好后粘贴胶带，再将其撕下。

测试标准为：在10×10方格区域内，被胶带剥离的方格数不能超过2个，如果超过2个，则说明漆膜的附着性不合格。

4测试结果与分析

4.1体积电阻率

（1）第一类铁芯冲片漆膜的体积电阻率实测结果为8.34×106MΩ•m；（2）第二类铁芯冲片漆膜的体积电阻率实测结果为1.19×106MΩ•m；（3）第三类铁芯冲片漆膜的体积电阻率实测结果为6.70×106MΩ•m；（4）第四类铁芯冲片漆膜的体积电阻率实测结果为27.30×106MΩ•m；（5）第五类铁芯冲片漆膜的体积电阻率实测结果为1.19×106MΩ•m。标准要求铁芯冲片漆膜的体积电阻率不能低于106MΩ•m，故以上五类铁芯冲片均可满足要求[3]。

4.2击穿强度

（1）第一类铁芯冲片漆膜的击穿强度实测结果为116.7MV/m；（2）第二类铁芯冲片漆膜的击穿强度实测结果为96.7MV/m；（3）第三类铁芯冲片漆膜的击穿强度实测结果为119.2MV/m；（4）第四类铁芯冲片漆膜的击穿强度实测结果为103.8MV/m；（5）第五类铁芯冲片漆膜的击穿强度实测结果为75.5MV/m。标准要求铁芯冲片漆膜的击穿强度应达到80MV/m以上，故仅有重度II类铁芯冲片不满足要求，其主要原因为漆膜严重老化，或已经破损。

4.3柔韧性

从实测结果可以看出，参与测试的样品中有90%都出现了明显的翘曲，仅中度重类样品中有一个未翘曲。以上结果说明在持续热老化情况下，漆膜柔韧性显著降低。

4.4标准Franklin测试

标准Franklin测试结果如表1所示。

表1铁芯冲片漆膜标准Franklin测试结果

从以上测试结果可以看出，五类漆膜的介电性能均有所降低，或已经发生一定程度损伤。

4.5附着性

（1）第一类铁芯冲片漆膜剥离4格；（2）第二类铁芯冲片漆膜剥离5格；（3）第三类铁芯冲片漆膜无剥离；（4）第四类铁芯冲片漆膜剥离1格；（5）第五类铁芯冲片漆膜剥离6格。标准要求铁芯冲片漆膜剥离不能超过2格，故只有第三类和第四类铁芯冲片符合要求，说明经过一段时间的使用，绝缘漆膜自身附着性都有所降低[4]。

4.6综合测试结果

以上五类铁芯冲片的绝缘漆膜测试结果进行综合，如表2所示。

表2铁芯冲片绝缘漆膜测试结果综合

5结论

（1）漆膜是铁芯冲片绝缘的关键，绝缘测试实际上就是对漆膜各项性能进行测试。

（2）在发电机组连续运行一段时间后，铁芯冲片漆膜颜色发生变化，从浅色变为深色。按颜色可将冲片分为五类来进行测试，但漆膜老化程度和其颜色变化并没有直接关系。

（3）以上铁芯冲片漆膜虽然在电气性能方面尚好，但机械性能普遍较差。该机组采用的是纯有机漆，因冲片长时间受到各种应力的持续作用，机械性能显著降低，但基本的电气性能还能满足实际运行要求。

（4）通过电气性能的对比可知，符合标准的冲片其表面没有损伤，而不符合标准的表面都有一定脱落与划痕，因此，漆膜表面是否完好是影响其绝缘性能的关键。

参考文献

[1]黄绍波,漆临生,梁智明.1750MW级核能发电机定子绕组绝缘测试[J].东方电气评论,2015,29(03):53-58.

[2]李锐华,潘玲,严辰.基于导波的大电机定子绝缘损伤检测实验研究[J].高电压技术,2014,40(05):1539-1545.

[3]朱仲贤.超超临界及超临界机组水内冷发电机定子线圈的绝缘电阻测试[J].能源研究与信息,2012,28(03):141-146+140.

[4]郭磊,张少锋,付刚.水内冷发电机定子端部绝缘缺陷测试及处理[J].河南电力,2010,38(03):39-40.