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大型汽轮发电机的发展历史实质上是冷却技术和绝缘技术的发展史。1910年瑞士哈佛莱公司首先制造出大型高压定子线圈绝缘,当时的绝缘是由虫胶粘合白云母箔卷烘而成的间断式绝缘,1919年GE公司用沥青云母带替代了虫胶云母箔继而实现了连续绝缘,克服了间断绝缘在接缝点存在的缺陷。1940年美国西屋公司用不饱和聚酯树脂作为浸渍树脂,用聚苯乙烯代替沥青粘合片云母制成云母带,研制出热弹性绝缘Thermalastic绝缘,从而实现了以热固性合成树脂代替天然热塑性树脂的重大转变。1952年美国GE公司使用改性环氧树脂胶粘的粉云母带,将真空干燥液压固化的云母连续绝缘用于汽轮发电机,并称之为MICAPAL绝缘。1957年以后,瑞士BBC公司研制出MICADUR绝缘,德国SIEMENS公司研制出MICALASTIC绝缘,法国ALSTHOM公司推出ISOTENAX绝缘。
近代大型高压定子线圈主绝缘系统归纳为两条技术路线,一条是以美国西屋公司的Thermalastic绝缘和瑞士ABB公司的Micadur绝缘为代表的环氧少胶粉云母带,真空压力浸渍(Vacuum Pressure Impregnation)VPI的连续式绝缘(简称少胶带型),另一条是以美国通用电气(GE公司)公司和法国A—A公司Isotenax—N绝缘为代表的环氧粉云母多胶带型,连续式模压或液压绝缘。
真空压力浸渍(VPI)技术应用于汽轮发电机定子线圈制造,由于它可以最低极限的降低定子线圈主绝缘内部的气隙率,从而可以减低线圈的介质损耗,增加主绝缘的电气强度,提高主绝缘的导热性,减少环境,化学等外因对主绝缘的损伤。而目前国内的大型汽轮发电机的制造尚停留在多胶模压的制造阶段,原材料进口价格的昂贵是阻碍真空压力技术推广的重要因素。上海汽轮发电机有限公司于2001年初已经取得了西门子西屋公司的采用真空压力(VPI)技术制造单根线圈的认证,但是苦于进口原材料价格过高,因此无法在国内推广这一先进技术。VPI浸渍树脂SD1149的试验室研究早在八十年代已经开始,九十年代完成了试验室的试制。但对该树脂的应用性的全面评定工作尚未进行,因此阻碍了该树脂的推广应用。
本课题的目的是通过进口少胶带和国产真空压力浸渍树脂SD1149的配型,摸索SD1149的VPI浸渍工艺参数,对真空压力浸渍树脂SD1149制得的线棒进行评定,得出SD1149制得的少胶VPI线棒的性能达到并高于多胶模压线棒。
本课题通过对SD1149树脂的基本特性的分析和与国外进口树脂的对比研究得出:SD1149的各项性能指标可以和同类的进口树脂相比,该树脂具有粘度低,苯乙烯含量少,胶化时间范围窄,胶化温度适合于车间的现场制造要求以及储存期长等特点。
本课题借鉴西门子西屋公司的定子线圈真空压力(VPI)处理的技术参数,选定了合适的绝缘结构,确定了合理的包带工艺参数和适合SD1149的浸渍工艺参数,通过对真空压力浸渍线棒的机械性能,电气性能和老化性能的综合评定,得出SD1149浸渍树脂和进口少胶带PDS43855AW制得的线棒的性能达到和高于多胶模压线棒性能的结论。
本课题对国产SD1149浸渍树脂的应用性能的研究,为国产浸渍树脂SD1149在国内汽轮发电机定子(VPI)线圈上的推广应用奠定了基础;为国内大型汽轮发电机企业采用VPI技术提供了借鉴的依据。本课题完成了SD1149的试验室评定和应用性能的全面评定;对SD1149树脂的性能提出了改进方向,得出SD1149应用的局限性以及和该树脂与进口树脂PDS53841PU的差距。