刘海龙 吴凤牡 邵明国 李斌寅 郭大鹏 牛玉龙
中车永济电机有限公司 山西永济 044502
摘要：本文以大型发电机为例，对高导热绝缘技术进行系统研究，包括高导热绝缘材料的选择，高棒导热高绝缘结构设计与绝缘技术研究，绝缘性能测试验证单支棒，定子线棒和模拟绕组等的导热系数的测试验证
关键词：大型发电机，高导热绝缘材料，发展前景
定子杆是发电机的核心。发电机的实际允许生产功率，使用寿命和可靠性在很大程度上取决于实际工作温度以及线圈和铁芯组件的热分布。近年来，大量的国家已经对电线的内部热分布和材料的相对热导率进行了研究，使电动机具有高导热性，但都失败了。但是它们与优化发电机的绝缘结构和验证高热导率的实际温升无关。此外，在大型空调设备中，高效率的直接指示不利于高导热性和绝缘性。因此，本文对大型空调发电机定子棒的高导热性和绝缘技术进行了研究。研究内容包括高导热率绝缘材料的选择，单极高导热率绝缘的设计和支撑技术研究，单极绝缘性能的验证以及单线测试和模拟风的热导率的验证。该技术的发展和掌握为大容量空调发电机的设计和制造提供了技术支持。
一、高导热绝缘技术分析
（一）降低绕组温升分析
对于大型空调发电机，设计温度包括通风不足，铁温升高和风温。电子绝缘材料的导热性限制了整个系统的热传递。辐射和定子线圈的铜导体中的辐射之间存在差异，并且铁芯的温度也存在差异。因此，如果增加绝缘材料的导热率，则整个系统的热传递得到改善。因此，定子绕组的温度上升由绝缘层之间的温度差的大小和导体的温度差确定。减小铜线的温度差和绝缘温度对于减小整个线圈的温度升高是有用的。
（二）降低铜线温差的措施
为了减少铜线的温度差，主要采取以下措施：通过调整能量转换方法和电磁量可以改善电机；使用较薄的绝缘厚度的螺纹和绝缘厚度为0.2mm而不是0.4mm的螺纹可以显着降低铜线之间的耐热性，甚至可以减小铜导体表面与导线绝缘表面之间的温差；改善绝缘线的导热性并降低线之间的导热性；改善电线的绝缘（层间绝缘，透明回填绝缘等），降低了布线之间的热阻导热性。
（三）降低铜线与铁心间温差的措施
使用铜线定子产生的热量必须通过绝缘材料传递到铁芯。但是，铜线（热源）和铁芯（冷源）之间存在一定的温差。使用特定的电动机容量条件（即，当铜没有耗尽时。在切换条件下），减少温度升高的方法包括：减小绝缘层的厚度，增加绝缘层的导热性，并减小导线与天花板之间的芯线壁之间的间隙。
二、大型发电机高导热绝缘材料的现阶段研究进展
ABB公司从八十年代开始开发高导热率绝缘子，日本东芝从九十年代开始研究和应用高导热率芯子绝缘子。对两台250MW和350MW氢冷发电机进行绝缘和绝缘是一种传统。实际单元中具有高导热率的绝缘体温升的对比测试。实际测试证明，高导热性和绝缘性可将铜线的温度降低10K。将HTC隔离技术用于发电机定子条将提供更多的设计选择。例如，在相同的温度上升极限以下，可以将单元的设计容量增加至少10％，或者可以将无法设计为具有常规绝缘性能的空调单元设计为空调单元（设计温度升高大于10K的设备）。空调水力发电机和空调水蒸气发电机的设计具有很大的优势。但是，没有关于在中国使用HTC技术开发和实施大型空调机组的报道。因此，就冷却规模，工业设计和制造经验而言，高导热材料通常用于电线绝缘和主绝缘，以降低发动机设计中的目标温度。
三、高导热绝缘材料开发研究
对于大型空调发电机杆的绝缘结构，绝缘材料包括电线绝缘，层间绝缘，半透明绝缘，灌注腻子，一次绝缘，内部压力平衡涂层和抗电晕材料。通过分析绝缘材料的绝缘结构和导热性测试，杆中的压力平衡涂层和抗电晕材料相对较薄，因此即使由于半透明的热量而对温度范围分布的影响很小，透明材料本身具有较高的导热性尚未专门开发。尽管许多绝缘制造商已经开发出高导热率的绝缘子，但是高导热率的绝缘子是否与每个能量供应设备制造商所提出的相关的工艺及技能需求相满足，以及绝缘能力和导热率的平衡，高导热率。仍然需要大量的验证工作。
为了保证绝缘工艺与高导热定子线棒绝缘结构与东方电气的绝缘结构之间的兼容性和综合性，提高大型发电机的使用效率，设计并支持了高导热定子线棒绝缘结构的研究过程。
（一）高导热定子线棒绝缘结构设计
为保证普通绝缘的比较效率和绝缘的高热导率，采用了主绝缘设计场强、相同的导线结构、相同的耐电晕结构和相同的成型模具，并对主绝缘结构进行了改进。考虑到高导热绝缘玻璃与普通玻璃的厚度差异，基本解释了高导热定子云母与普通云母绝缘结构的一致性，从而简化了设计。它是高度隔离的，可大大减少构建隔离过程的研究难度。
（二）导线成型工艺
高热导率的纱线和普通纱线在自动排空机上装卸，钢丝被取下，编织和移动，以确保分线的准确性和导线绝缘的完整性；Roebel已完成的接线预计将完成；压缩成型技术可确保电线的质量和尺寸稳定性；高导电绝缘线具有高导热性，并使用常规的交联和单相成型工艺进行绝缘和绝缘，从而证实了线与中间层的比较。截面导线的适用性，稳定性和导线的刚性连接。
（三）主绝缘包扎工艺
为了消除不确定因素对包装质量的影响，已采取了多种技术措施，例如将热敏胶带和普通光泽胶带材料放置在稳定的温度和湿度环境中，以及将它们包装在恒温的数控环境中。一致性和质量单位。由于玻璃的厚度，拉伸强度和高导热率的刚度不同于普通玻璃，因此包装过程的参数（例如包装张力，累积速度，倾角，行进速度，最终位置角R和速度等）是可变的，满足电线包装尺寸和绝缘体压缩比的要求。
（四）VPI浸渍烘焙工艺
VPI流动的关键在于，釉料可以吸收油脂转移树脂。云母的绝缘可以通过调节油的转移温度，油的转移树脂，油的转移树脂的粘度，连续的油转移时间和油转移过程来实现。由于厚度，成分，透气性，燃料含量以及玻璃的高导热性的其他指示与标准玻璃不同，因此VPI中的浸入和烘烤过程参数（例如浸入温度，压力，保持时间，树脂粘度，霉菌，霉菌，温度和温度等等）。在进行线材VPI浸没和烘烤工艺测试后，最后讨论了VPI设备，烤箱和单模多压成型模具针对各种材料的工艺配置参数，一致的VPI浸入和烘烤工艺参数以及模压丝的外观与VPI一致并且满足浸渍固化线的外形尺寸。
简而言之，随着高导热率定子线棒绝缘技术的研究（包括导线成型工艺，一次绝缘包装，盘条预烘烤，一次绝缘浸渍，注水后的导线末端处理，绝缘材料成型等）绝缘制造技术的定子条可以确认并确保高导热性的云母带与定子导线，VPI树脂和抗电晕带具有良好的兼容性。
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