VonRoll: Системы электрической изоляции для генераторов большой мощности

Постоянно существует необходимость в повышении КПД, надежности, а также производительности турбо- и гидрогенераторов. Электрогенерирующие компании столкнулись с новыми проблемами, в значительной степени обусловленными требованием эффективного использования электроэнергии в распределительных сетях. Преодолеть их можно путем внедрения новых конструктивных решений и выбором соответствующих изоляционных материалов.

Компания Von Roll разработала законченные комплексные решения (система изоляции и технологический процесс) для турбо- и гидрогенераторов как на основе предварительно пропитанных лент (RR-технология), так и вакуумно-нагнетательной пропитки (VPI-технология).

Примерами таких разработок являются:

• Изоляционные ленты для корпусной изоляции с повышенной удельной теплопроводностью (материалы HTC) позволяют достичь более высокого КПД;
• Материалы с ускоренным термоотверждением значительно повышают производительность процесса;
• Новое поколение проводящих лент, обладающих большей стойкостью к коронному разряду, значительно повышают срок службы электрических машин.

Проводники

При производстве стержней обмотки с транспозицией для гидро- и турбогенераторов требуется специальная механически прочная изоляция. Эмалированный медный провод с оплеткой из стеклянной пряжи с высокой прочностью сцепления может применяться на автоматических станках для изготовления транспонированных обмоточных стержней. Высокая термостойкость таких прямоугольных изолированных проводников делает их удобными для использования в генераторах с классом изоляции «Н», которые работают при высоких температурах.

Проводники предлагаются в широком диапазоне размеров

В приведенной далее таблице перечислены материалы, предпочтительные для использования в генераторах большой мощности.

	Номинальное напряжение
Наименование продукта	<6 кВ	6 –13.8 кВ	> 13.8 кВ	Размеры	Описание
Silix на голом проводе				По запросу	Провод с изоляцией из стеклянной пряжи с «B-stage» пропиткой или без нее
Silix на эмалированном проводе				По запросу
Daglas на голом проводе				По запросу	Провод с изоляцией из материала Daglas с «B-stage» пропиткой или без нее
Daglas на эмалированном проводе				По запросу

Станки для изготовления стержней обмотки

Совместно со своими партнерами Von Roll предлагает автоматические линии для производства генераторов большой мощности, позволяющие существенно увеличить производительность и качество.

Станок для производства транспонированных стержней для генераторов большой мощности

Консолидация пакета проводников

Компанией Von Roll были разработаны современные материалы для консолидации пакетов проводников.

		Номинальное напряжение
Наименование продукта	Форма	<6 кВ	6 –13.8 кВ	> 13.8 кВ	Толщина, мм	Описание
Glasoflex® 261.10-03	Лента				0.5	Пропитанный стеклянный флис с высоким содержанием компаунда для лобовых частей обмотки статора
Glasoflex® 371.62-02	Лента				1	Пропитанный стеклянный флис, стекловолокно, стеклянный флис
Glasoflex® 371.27	Лента				0.85	Пропитанный стеклянный флис, стекловолокно, стеклянный флис
Токопроводящая мастика 8004	Мастика				По запросу	Токопроводящая мастика в форме экструдированной ленты
Samica Mastic 362.01	Мастика				По запросу	Непроводящая мастика в форме листа

У нас имеются готовые решения, которые помогут вам повысить производительность и эффективность. Для этого мы разработан полный ассортимент материалов быстрого отверждения, использование которых позволяет наполовину сократить время обработки и снизить энергопотребление.

Рекомендуемые для использования материалы с быстрым термоотверждением:

		Номинальное напряжение
Наименование продукта	Внешний вид	<6 кВ	6 –13.8 кВ	> 13.8 кВ	Толщина, мм	Описание
Проводящая мастика с быстрым отверждением 8019	Мастика				По запросу	Проводящая мастика в форме экструдированной ленты
Мастика с быстрым отверждением 4363	Мастика				По запросу	Непроводящая мастика в форме экструдированной ленты
Glasoflex® 371.30	Лента				0.85	Жесткий разделяющий материал для пазовой части
Glasoflex® 261.10-06	Лента				0.4	Пропитанный стеклянный флис для лобовых частей обмотки статора

Оборудование для нанесения мастик

Компанией Von Roll разработаны как материалы, так и производственное оборудование, позволяющее повысить производительность полностью автоматического способа нанесения мастик, который заменяет ручной процесс.

Прекрасное сочетание оборудования и материалов обеспечивает наивысшую производительность

Ленты для корпусной изоляции. Технология VPI.

На основе Samicapor® разработан ассортимент слюдяных лент для VPI технологии, которые удовлетворяют требованиям к корпусной изоляции и к изоляции лобовых частей обмотки. Смолы, которые используются с данными лентами, перечислены в разделе «Смолы для ваккумно-нагнетательной пропитки», а их детальное описание приводится в отдельной брошюре.

Слюдяные ленты Samicapor® для VPI-технологии являются превосходным выбором, в силу следующих причин:

• Имеют высокую диэлектрическую прочность;
• Обладают стойкостью к коронному разряду;
• Быстро и легко пропитываются;
• Хорошо удерживают пропиточные материалы (без вытекания);
• Равномерно накладываются, без складок;
• Могут наматываться при помощи высокопроизводительных станков или вручную;
• Являются полностью совместимыми с рекомендуемыми системами смол.

Компания Von Roll осуществляет полный цикл начиная от разработки месторождений слюды и заканчивая проводов, изолированных слюдяными лентами

В приведенной ниже таблице перечислены слюдяные ленты, которые предпочтительны для использования в VPI-технологиях.

	Номинальное напряжение
Наименование продукта	<6 кВ	6 –13.8 кВ	> 13.8 кВ	Толщина, мм	Общий вес, г/м2	Слюда, г/м2	Состав	Эпоксидная смола без ускорителя, ангидрид	Эпоксидная смола с ускорителем для VPI-систем
Samicapor® 366.55-20				0.15	200	160	Стекло / слюда	Да	Нет
Samicapor® 366.55-30				0.15	200	160	Стекло / слюда	Да	Нет
Samicapor® 366.55-60				0.15	200	180	Стекло / слюда	Да	Нет
Samicapor® 366.58				0.15	195	160	Стекло / слюда	Нет	Да
Samicapor® 366.58-18				0.15	213	180	Стекло / слюда	Нет	Да
Samicapor® 366.58-20				0.17	224	180	Стекло / слюда	Нет	Да
Samicapor® HTC 381.55-20(замена- 381-55-30				0.2	259	160	Стекло / слюда	Да	Нет

Кроме того разработана специальная лента, предназначенная, главным образом, для турбогенераторов с непрямым охлаждением, и позволяющая расширить границы выходной мощности. Ленты Samicapor® HTC могут быть использованы таким же образом, как и традицион- ные слюдяные ленты, но при этом они имеют следующие дополнительные преимущества:

• повышенная удельная теплопроводность корпусной изоляции примерно в два раза;
• увеличенная износостойкость;
• повышенные тепловые и прочностные характеристики.

Слюдяные ленты, предназначенные для использования в VPI-технологиях

Ленты для корпусной изоляции. Технология RR.

Для обеспечения оптимального качества корпусной изоляции требуется тщательно выбирать слюдяные ленты и уделять особое внимание способам наложения ленты и последующей обработ- ки. Учитывая эти требования, компания разработала полный ассортимент RR- изоляционных лент для корпусной изоляции под названием Samicatherm®, как для традиционной, так и для гидростатической опрессовки. Созданы также ленты под названием Filosam® и Samicaflex® для лобовых частей обмотки.

Преимуществами данных лент являются то, что они:

• Имеют высокую диэлектрическую прочность;
• Устойчивы к коронному разряду;
• Наносятся ровно, без складок;
• Могут наноситься при помощи высокопроизводительных станков или вручную;
• Имеют короткое время отверждения.

Ленты для корпусной изоляции, применяемые при традиционной горячей опрессовке

	Номинальное напряжение
Наименование продукта	<6 кВ	6 –13.8 кВ	> 13.8 кВ	Толщина, мм	Общий вес, г/м2	Слюда, г/м2	Описание
Samicatherm® 366.28				0.19	303	120	Стекло/Слюда, материал в ролике проложен фольгой
Samicatherm® 366.28-02				0.19	265	120	Стекло/Слюда, без разделения фольгой
Samicatherm® 366.32				0.26	458	240	Лента Стекло/Слюда
Samicatherm® 366.33-62				0.25	350	180	Лента Стекло/Слюда
Samicatherm® P315.20-02				0.16	252	150	Лента ПЭТ-Пленка/Слюда
Samicatherm® PI 315.51				0.09	117	60	Полиимидная пленка/слюда, лента класса Н

Ленты для лобовых частей обмоток, применяемые при традиционной горячей опрессовке

Ленты для корпусной изоляции, применяемые при гидростатической опрессовке

Станки для намотки лент

Аккуратная и оптимальная намотка лент Samicapor® и Samicatherm® может быть достигнута путем использования высокоскоростных станков для намотки лент, производимых компанией Von Roll.

Высокоскоростной станок для намотки лент.

Опрессовка в RR-технологии

Изготавливаемые по RR-технологии катушки должны быть нагреты и опрессованы для достижения конечных размеров, при этом должны обеспечиваться текучесть смолы, заполнение возможных пустот и окончательное отверждение всей изоляции. Современные прессы являются идеальным решением.

Пресс для обмоточных стержней, изготавливаемых по RR-технологии

Защита от коронирования

Устранение разности потенциалов между поверхностью изоляции и стенкой паза является необходимостью для любой высоковольтной машины, поэтому  был разработан ряд высококачественных продуктов под торговой маркой CoronaShield®:

• Пропитанные и бумажные проводящие ленты;
• Полупроводящие ленты;
• Проводящие мастики;
• Проводящие лаки.

Все эти ленты могут быть применены в качестве:

• Защиты от коронного разряда в местах транспозиции и т.п. (IGS — Internal corona protection)
• Защиты от коронного разряда пазовой части обмотки (AGS — External corona protection)
• Защиты от коронного разряда лобовых частей обмотки (EGS — End corona protection)

		Номинальное напряжение
Наименование продукта	Форма	<6 кВ	6 –13.8 кВ	> 13.8 кВ	Толщина, мм	Resistivity Ohm sq	Описание
Токопроводящая лента CoronaShield® conductive 215.51	Лента				0.1	200-400	На основе пропитанного нетканого полиэфирного флиса. Не совместима с эпоксидно-ангидридными VPI-компаундами
Токопроводящая лента CoronaShield® conductive 215.55	Лента				0.085	200-400	На основе пропитанного нетканого полиэфирного флиса
CoronaShield 2500 NB 70	Лента				0.07	2500	Проводящая лента, изготовленная на основе бумаги Nomex® (без пропитки)
Полупроводящая лента CoronaShield® semi-conductive 217.01 и 217.21	Лента				0.22	Переменное	B-stage полупроводящие ленты с различными характеристиками
Полупроводящая лента CoronaShield® semi-conductive 217.31	Лента				0.25	Переменное	На основе нетканого полиэфирного флиса. Полностью отвержденный силиконовый компаунд с наполнителем из карбида кремния.

Новая лента на основе передовой технологии обработки бумаги под названием CoronaShield® NB обладает преимуществами, перечисленными ниже:

• Высокое удельное сопротивление;
• Значительно повышена стойкость к старению по сравнению с обычными лентами;
• Высокий температурный класс (220°С);
• Не имеет связующих смол;
• Нет смывающихся частиц угля или графита;
• Устойчива к истиранию;
• Может быть наложена на тех же машинах, что и корпусная изоляция.

Защитные покрытия

Для защиты оборудования настоятельно рекомендуется использовать защитные покрытия. Ленты Epoflex®  защитят корпусную изоляцию в местах лобовых частей обмотки от:

• влаги
• механической нагрузки
• повреждения
• вытекания смолы
• атмосферных загрязнений

		Номинальное напряжение
Наименование продукта	Форма	<6 кВ	6 –13.8 кВ	> 13.8 кВ	Толщина, мм	Описание
Epoflex® 324.03	Лента				0.09	Полиэфирная стеклоткань с полиэфирной пленкой и небольшим количеством связующего.

Автоматизированная намотка и фиксация обмоток

Простота процесса автоматизированной намотки «сухих» обмоток является признанным преимуществом VPI-технологии. Основные достоинства проявляются при закреплении лобовой части обмотки и во время вспомогательных операций. Von Roll разработала ассортимент жгутов, шнуров и рукавов для выравнивания, разделения и фиксации обмоток.

Основными преимуществами данных продуктов являются:

• Применение в системах изоляции класса С (стекло) и F (полиэфир);
• Сжимаемость и упругость;
• Внешняя оболочка из стеклянной или полиэфирной пряжи;
• Широкий диапазон размеров;
• Непропитанный шнур для использования в VPI-технологии, не требует дальнейшей обработки;
• Пропитанный полиэфирный термоусаживаемый шнур, предназначенный для использования в технологии RR.

		Номинальное напряжение
Наименование продукта	Внешний вид	<6 кВ	6 –13.8 кВ	> 13.8 кВ	Толщина, мм	Описание
Isocord® 151.10	Шнур				от 1.8 до 50	Оболочка из плетеного Е-стекловолокна, сердечник из штапельного стекловолокна.
Isocord® 151.12	Шнур				от 1.8 до 50	Оболочка из плетеного полиэфира, сердечник из штапельного стекловолокна.

Композиционные материалы для генераторов

Von Roll предлагает целый ряд современных композиционных материалов, которые могут поставляться в виде: U- и L-образных профилей, полос, листов, обработанных деталей или специальных компонентов, для использования на различных этапах при производстве высоко- вольтных электродвигателей и генераторов большой мощности. Приведенная ниже информация является ознакомительной. 

Ламинаты высокого давления (HPL)
и ламинаты низкого давления (LPL)

Длинномерные детали, изготовленные по техническим условиям заказчика

Компоненты ротора

Перечисленные далее материалы оптимально подходят для использования в качестве компонентов ротора:

		Номинальное напряжение
Наименование продукта	Внешний вид	<6 кВ	6 –13.8 кВ	> 13.8 кВ	Пазовая изоляция	Упло тнение полюсных нако нечников	Упло тнение лобовой части обмотки	Изоляция на дно паза	Донные пакеры	Прок ладка под пазовый клин	Прок ладка между пакетами прово дников
Vetronite® 64170/  G11	U- и L-образные профили, обработанные заготовки, полосы, рулоны и полноразмерные листы
Vetronite® 69020 / 64480	Обработанные заготовки, рулоны или полосы
Delmat® 68660	Обработанные компоненты
Delbond® 54000	Обработанные детали, рулоны или полосы
Polyfibrite® 63020	Обработанные компоненты и полосы

Компоненты статора

Перечисленные далее материалы оптимально подходят для использования в качестве компонентов статора:

		Номинальное напряжение
Наименование продукта	Форма	<6 кВ	6 –13.8 кВ	> 13.8 кВ	Верхний пазовый клин	Заглушки	Пазовые клинья	Опорные кронштейны
Vetronite® 64170/   G11	Обработанные детали или полноразмерные листы
Токопроводящий Vetronite® 432.10	Обработанные детали или полноразмерные листы
Delmat® 68660	Обработанные детали или полноразмерные листы
Delmat® 68420	Обработанные детали или полноразмерные листы
Проводящие и непроводящие гофрированные прокладки	Полосы или полноразмерные листы
Заглушки	Формованные детали

Смолы для ваккумно-нагнетательной пропитки

Разработан ряд высокотехнологичных смол, конечные механические и электрические характеристики которых отвечают требованиям, предъявляемым к материалам для турбо- и гидрогенераторов. К факторам, влияющим на выбор применяемой смолы можно отнести: особен- ности конструкции машин, применяемая система изоляции, технология наложения ленты и пропитки. Важными критериями также являются:

• температурный класс смолы
• срок хранения
• условия хранения (в охлажденном виде или при температуре окружающей среды)
• чувствительность к влаге
• содержание VOC (летучих органических компонентов)
• температура пропитки
• необходимость в ротационном процессе отверждения

• время отверждения
• общее время обработки
• совместимость с слюдяными лентами и другими материалами
• номинальное напряжение
• диэлектрические свойства
• механические свойства
• удельная теплопроводность
• продолжительно допустимая и максимальная кратковременно допустимая рабочая температура

Приведенная ниже информация может быть использована для выбора продукта:

			Номинальное напряжение
	Тип	Класс нагрев остойкости	<6 кВ	6 –13.8 кВ	> 13.8 кВ	Температура пропитки	Процесс отверждения
Damisol® 3413	Двухкомпонентный эпоксидно-ангидридный компаунд	F				23°C	10 часов при 150°C	Компаунд с ускоренным отверждением, прекрасными механическими свойствами и низкой вязкостью
Permafil® 74038	Однокомпонентный эпоксидный компаунд	H				23-60°C	8 часов при 160°C	Компаунд без растворителя; очень низкая эмиссия органических соединений (VOC<2%)
Damisol® 3407	Двухкомпонентный эпоксидно-ангидридный компаунд	F				40-70°C	10 часов при 170°C	Необходимы ленты содержащие ускоритель
Damisol® 3415(3418API)	Эпоксидно-полиэфирный компаунд	F				23°C	8 часов при 150°C	Эпоксидная модифицированная смола, с высокой химической активностью при комнатной температуре; хранить при температуре не выше 5°C

Сушка и пропитка

Персонал предприятий, применяющих VPI-технологию, должен быть ознакомлен с принципами воздушной сушки, регулируемой интенсивности пропитки, опрессовки и отверждения смолы.

Для создания нового производства или для обновления уже существующего, компания предлагает готовые решения для VPI-технологии, которые находятся на современном техническом уровне и позволяют повысить эффективность производства.

Контрольно-измерительные приборы для определения объёма, температуры, давления и времени являются очень важными для непрерывного контроля качества пропитки и являются частью системы.

Машина для процесса пропитки по технологии VPI

Отделочное покрытие

Ассортимент финишных и защитных лаков Damicoat® включает в себя материалы, как с воздушной сушкой, так и с отверждением в печи. Все они являются однокомпонентными, легко наносятся распылителем, кистью, погружением или поливом.

		Номинальное напряжение
Информация для выбора	Цвет	<6 кВ	6 –13.8 кВ	> 13.8 кВ	Температырный класс	Время сушки	Описания продуктов и их использования
Damicoat® 2404	Н/КК/С				F	15-20 часов	Защитный лак с высокой химической стойкостью.
Damicoat® 2407	КК				F/H	1-2 часа	Стойкий к высокой температуре защитный лак, использующийся для высоковольтных электрических машин и тяговых электродвигателей температурного класса Н.

Испытания

Материалы и системы должны быть подвергнуты испытаниям, чтобы проверить, обладают ли они требуемыми механическими, электрическими и тепловыми характеристиками.

Лаборатории по высоковольтным и низковольтным испытаниям компании Von Roll могут проводить тестирование материалов и систем заказчика в соответствии со стандартами IEC, UL и другими нормативами. Наша лаборатория по низковольтным и высоковольтным испытаниям в США, сертифицированная «Underwriters Laboratories® Inc.» (лаборатории UL по технике безопасности в США), выполняет испытания систем с напряжением до 6,9 кВ:

• Испытания на стойкость к тепловому, электрическому и механическому старению;
• Измерения тангенса угла диэлектрических потерь при различных температурах;
• Измерения частичного разряда в различных диапазонах напряжения.

Испытания в лаборатории компании Von Roll

Продукция компании для генераторов большой мощности