VonRoll: Системы электрической изоляции для ветровых турбогенераторов

Система изоляции ветрового турбогенератора является важным компонентом для обеспечения надежности и продолжительной работы. Системы изоляции и материалы, применяющиеся в электрических машинах этого типа, преимущественно те же, что и в генераторах других типов, но при этом необходимо тщательно выполнять их подбор, чтобы удовлетворять высоким специфическим требованиям.

Выходное напряжение генераторов с приводом от ветровых турбин находится в диапазоне от 440 В до 6 кВ. Доступно множество систем изоляции, в совокупности их все можн о разделить на два типа:

Низковольтная система электроизоляции – используется, как правило, для генераторов с выходным напряжением до 900 В, данные системы применяются при изготовлении как всыпной, так и шаблонной обмоток;
Высоковольтная система электроизоляции – используется для генераторов с выходным напряжением до 6 кВ, данные системы для шаблонных обмоток, которые изготавливаются как по технологии вакуумно-нагнетательной пропитки (VPI), так и по технологии на основе предварительно пропитанных лент (RR).

Низковольтные системы электротехнической изоляции

Системы изоляции для низковольтных генераторов с приводом от ветровой турбины включают в себя приведенные ниже материалы и работы:

Обмоточные провода;
Пазовую изоляцию;
Пропиточные смолы;
Ленту для лобовых частей обмотки;
Пазовые клинья и крышки;
Покровные лаки;
Испытание по UL.

Большинство из этих продуктов для низковольтных систем изоляции включены
в список UL с различными классами нагревостойкости.

Обмоточные провода

Обмоточные провода являются наиболее важным элементом технологии.

Мы предлагаем большой ассортимент высококачественных обмоточных проводов для ветровых турбогенераторов как круглого, так и прямоугольного сечения. Ниже перечислены продукты, которые мы рекомендуем использовать для этих изделий.

	Тепературный индекс	Состав	Специальные свойства
Thermex® 200	200°C	Эмалированный провод с базовым покрытием из модифицированного полиэфиримида и внешним слоем из полиамидимида.	Превосходные тепловые и химические свойства. Подходит для изготовления обмоток, которые подвержены постоянному воздействию высоких температур и механических нагрузок. Подходит для использования на высокоскоростных
Thermex® 200 CR	200°C	Эмалированный провод с покрытием из модифицированного	Превосходные тепловые и химические свойства. Более высокая стойкость к частичным разрядам
Samicashield®	Класс Н	Эмалированный провод с базовым покрытием из модифицированного полиэфиримида и внешним покрытием из полиамидимида	Исключительная стойкость к коронному разряду по сравнению со стандартными эмалями или эмалями с наполнителем. Существенно более продолжительный срок эксплуатации при использовании в низковольтных двигателях.
Thermibond® M для полюсных обмоток	200°C	Эмалированный провод с базовым покрытием из модифицированного полиамид-имида, и с внешним термоотверждаемым	Провода являются «самоспекающимися» при помощи нагрева проходящим током или нагрева в печи. Покрытие из термоотверждаемого связующего позволяет получить монолитную обмотку без пропитки.

Ленты для лобовых частей обмотки

Мы рекомендуем использовать в качестве лент для лобовых частей обмотки низковольтных ветровых турбогенераторов следующие продукты:

	Тепературный индекс	Основа	Толщина, мм	Тип клея	Прочность на разрыв, Н/см	Адгезия к стали, Н/см
Intertape® 4616	Класс В	Стеклоткань	0.18	Термоотверждаемый каучуковый клей	310	5.5
Intertape® 4617	Класс F	Стеклоткань	0.18	Термоотверждаемый акриловый клей	310	4.4
Intertape® 4618	220°C	Стеклоткань	0.18	Термоотверждаемый силиконовый клей	310	4.4

Пазовая изоляция, клинья и крышки

Наши материалы для пазовых гильз, фазовой изоляции, барьеров и крышек для низковольтных ветровых турбогенераторов имеют исключительные характеристики. Мы поставляем их в широком ассортименте толщин для полного удовлетворения потребностей клиента. Приведенные ниже продукты являются наилучшим выбором в данной категории.

	Тепературный индекс	Состав	Специальные свойства
Myoflex® PVS Acuflex® DMD	Класс F	Трехслойный гибкий слоистый материал, изготовленный из ПЭТ флиса, ПЭТ пленки и ПЭТ флиса, полностью пропитанный	Разработан для автоматических сборочных машин. Упругий, недорогой слоистый материал. Прекрасная стойкость к надрыву и излому.
Myoflex® PVS H	Класс H	Трехслойный гибкий слоистый материал, изготовленный из ПЭТ флиса, ПЭТ пленки и ПЭТ флиса, полностью пропитанный	Те же, что и для PVS, но с более высоким классом термостойкости.
Myoflex® 2N50 and 2N80 , Acuflex® NMN	Класс F	Трехслойный гибкий слоистый материал, изготовленный из бумаги Nomex®, ПЭТ пленки и бумаги Nomex® толщиной 75	Исключительные механические свойства. Хорошая стойкость к температурному стрессу благодаря высокоэффективной клеевой системе.
Myosam®	Класс F	Трехслойный гибкий слоистый материал, изготовленный из ПЭТ- пленки, слюдяной бумаги и ПЭТ- пленки или ПЭТ- флиса	Исключительно стоек к коронному разряду. Очень хорошие механические свойства.

Для пазовых клиньев мы рекомендуем использовать композиционные материалы, такие как Vetronit® G-11 или Delmat® Epoxy 68660, которые могут поставляться либо в виде листов, либо в виде обработанных деталей. U- и L-образные профили из склеенных слоев материала Nomex®, также являющиеся частью системы пазовой изоляции, поставляются по запросу.

Пропиточные смолы для низковольтных машин

Смолы для пропитки являются одними из наиболее важных компонентов в системе изоляции низковольтной машины. Мы предлагаем широкий ассортимент пропиточных смол для низковольтных ветровых турбогенераторов, особое значение уделяется системам изоляции класса H.

Наиболее подходящие материалы перечислены ниже.

	Тепературный индекс	Состав	Точка вспышки, °C	Процесс отверждения	Специальные свойства
Damisol® 3340	Класс Н	Полиэфиримид	53	2 часа при 150°C	Смола класса H. Исключительные диэлектрические свойства.
Damisol® 3032	Класс Н	Полиэфиримид	32	2 часа при 140°C	Универсальная смола класса Н. Исключительные диэлектрические свойства.
Damisol® Blue line 3630	Класс Н	Полиэфиримид	>100	30 минут при 150°C	Универсальный не содержащий растворителя лак класса Н. Исключительные свойства по стойкости к температурному старению. Не содержит летучих органических соединений (VOC).

Синяя линия (Blue line) Damisol® включает в себя материалы, которые не имеют или имеют очень низкое выделение летучих органических компонентов (VOC) и являются экологически безопасными материалами.

Системы изоляции для высоковольтных машин

При производстве высоковольтных катушек для высоковольтных ветровых турбогенераторов используются различные материалы:

Обмоточный провод (А);
Изоляция проводника (В);
Материалы для консолидации проводников (С);
Корпусная изоляция:
– для VPI микалент (D) + смола (H);
– для RR микалент (D);
Проводящая краска или лента (F) (применяется, как правило, для машин с напряжением более 5 кВ);
Отделочные или герметизирующие ленты (Е);
Связующие материалы (G);
Материалы, использующиеся для изготовления клиньев (I).

Система изоляции Samicabond для технологии VPI, обладает следующими преимуществами:

Смолы имеют длительные сроки хранения при комнатной температуре в ненарушенной упаковке;
Непроницаемость для влаги;
Низкая вязкость;
Быстрое отверждение со слюдяными лентами не содержащими ускорителя;
Прекрасные электрические свойства;
Класс нагревостойкости – Н;
Оптимальное соотношение цена/качество.

В этом документе представлены основные продукты, использующиеся в данной системе изоляции.

Проводники

В качестве проводников для высоковольтных катушек мы предлагаем полный ассортимент высококачественных продуктов:

Провода, изолированные стеклянной пряжей с пропиткой (Silix®);
Провода, изолированные смешанной стеклянной/полиэфирной пряжей (Daglas®), с пропиткой или без пропитки;
Провода, изолированные лентой Samicafilm®;
Прямоугольные витые многожильные провода, изолированные лентой Samicafilm® с голыми или эмалированными единичными проводниками.

При производстве катушек статора и ротора в качестве изоляционного покрытия для голых и эмалированных проводов предпочтительно использовать ленту Samicafilm® в силу следующих преимуществ:

Повышенная стойкость к короному разряду;
Уменьшенная толщина изоляции;
Более эластичный медный проводник облегчает обработку;
Большая технологическая гибкость.

Продукты Samicafilm® изготавливаются на основе слюдяной бумаги Samica®, пропитанной модифицированной эпоксидной смолой и усиленной одной или двумя слоями полиэфирной пленки, использующимися в качестве основы, с клейким слоем или без него.

Наименование продукта	Толщина, мм	Удельный вес, г/м2	Слюда, г/м2	Состав (композиция)	Клеящий слой
Samicafilm® F60+	0.06	76	30	Пленка/Слюда	Да
Samicafilm® F75	0.075	101	50	Пленка/Слюда	Нет
Samicafilm® 315.14	0.09	131	75	Пленка/Слюда	Нет
Samicafilm® 315.15-11	0.09	135	75	Пленка/Слюда	Да
Samicafilm® F2 90	0.09	124	65	Пленка/Слюда/Пленка	Нет
Samicafilm® F2 90+	0.09	126	65	Пленка/Слюда/Пленка	Да

Ленты Samicafilm® наматываются на проводник встык или внахлест. Нашим заказчикам мы поставляем как ленту, так и проводники уже изолированные лентой.

Наименование продукта	Конструкция изоляции	Толщина, мм без опрессовки	Толщина, мм с опрессовкой	Клеящий слой
Samicafilm® 315.14 on на голом проводе	2 слоя, наложенных встык	0.36	0.3	Нет
Samicafilm® 315.15-11 на голом проводе	2 слоя, наложенных встык	0.36	0.3	Да
Samicafilm® F2 90 на голом проводе	3 слоя, наложенных встык	0.54	0.43	Нет
Samicafilm® F2 90+ на голом проводе	3 слоя, наложенных встык	0.54	0.43	Да

Ленты Samicafilm® являются тонкими, но при этом обладают исключительной стойкостью
против коронного разряда

Производство катушек

Для ветровых турбогенераторов Von Roll разработала серию машин для намотки катушек, в которой используются технология «плоская обмотка». Линия оборудования позволяет заказчику повысить эффективность производства и включает следующие узлы:

Распределения и подготовки провода;
Намотки;
Наложения ленты;
Формования катушки.

Станок для формования катушки

Консолидация пакета

При использовании ленты Samicafilm® с термопластичным клеевым слоем или проводов с изоляцией из стекловолокна с пропиткой «B-stage» быстро выполняется консолидация пакетов проводников без необходимости использования дополнительных материалов.

При использовании ленты Samicafilm® без термопластичного слоя или проводов без пропитки «B-stage», предпочтительно применять традиционную консолидацию горячим прессованием. Данная система может быть реализована путем покрытия пакета материалом Thermopreg® 251.78.

Стандартные материалы, которые используются для консолидации.

Наименование продукта	Форма	Толщина, мм	Описание
Thermopreg® 251.78	Лента	0.1	Пропитанная стеклоткань
Полиэфирный флис 101.74-07	Лента	0.56	Не пропитанный полиэфирный флис
Glasoflex 261.10-03	Лента	0.5	Пропитанный стеклянный флис с высоким содержанием смолы
Damival® 15182/9030	Смола		Не содержащая растворителя двухкомпонентная эпоксидная смола

Корпусная изоляция для VPI систем.

Слюда широко используется при производстве электроизоляционных материалов. Освоен полный технологический процесс её переработки. Он начинается с разработки месторождения, подготовки щипаной слюды и слюдинитовой бумажной массы, а также окончательного производства слюдяных лент в соответствии с высочайшими стандартами для использования в системах корпусной изоляции.

На основе Samicapor® разработан ассортимент слюдяных лент для VPI технологии, которые удовлетворяют требованиям к пазовой изоляции и к изоляции лобовых частей обмотки, а именно:

Имеют высокую электрическую 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.

					Совместимость смол и класс нагревостойкости
Наименование продукта	Толщина, мм	Удельный вес, г/м2	Слюда, г/м2	Состав	Эпоксидно-ангидридный компаунд с ускорителем	Эпоксидная смола с ускорителем для VPI систем	Полиэфиримидная система Samicabond®
Samicapor® 366.55-10	0.15	200	160	Стекло/Слюда	F
Samicapor® 366.58	0.15	195	160	Стекло/Слюда		F	H
Samicapor® 366.58-18	0.15	213	180	Стекло/Слюда		F	H
Samicapor® 374.04	0.18	241	160	Стекло/Слюда/Флис		F	F
Samicapor® 374.15	0.18	241	160	Стекло/Слюда/Флис	F
Samicapor® P 315.33	0.18	241	160	Пленка ПЭТ-Э/Слюда	F
Samicapor® P 315.45	0.18	241	160	Пленка ПЭТ-Э/Слюда		F	F

Ленты для корпусной изоляции, использующиеся в технологии RR

Для обеспечения оптимального качества корпусной изоляции требуется тщательно выбирать слюдяные ленты и уделять особое внимание способам наложения ленты и последующей обработки. Учитывая эти требования, разработан полный ассортимент RR- изоляционных лент для корпусной изоляции под названием Samicatherm®, которые используются для ветровых турбогенераторов.

Наименование продукта	Толщина, мм	Удельный 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® P 315.51	0.09	117	60	Полиимидная пленка/слюда, лента класса Н.

Ленты для лобовых частей обмотки применяемые при стандартной горячей опрессовке.

Наименование продукта	Толщина, мм	Удельный вес, г/м2	Слюда, г/м2	Описание
Filosam® 326.57-20	0.15	206	109	ПЭТ-пленка/Слюда/Стекловолокно, высоко эластичная
Filosam® 326.57-50	0.13	177	75	ПЭТ-пленка/Слюда/Стекловолокно, высоко эластичная
Samicaflex® 366.18	0.12	150	75	Стекло/Слюда, лента класса Н, эластичная, для более высоких напряжений
Samicaflex® 366.19	0.18	215	120	Стекло/Слюда, лента класса Н, эластичная, для более высоких напряжений

Машина для наложения лент

Оптимальное качество покрытия из лент Samicapor® и Samicatherm® может быть достигнуто при использовании высокоскоростных намоточных машин.

Процесс опрессовки, применяемый в технологии RR

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.

Слюдяные ленты, использующиеся в VPI-технологических процессах

Финишные ленты

Слюдяные ленты, используемые для корпусной изоляции и лобовых частей обмотки, содержат легко повреждаемые материалы, которые должны быть защищены от:

Влаги;
Механической нагрузки;
Повреждения;
Атмосферных загрязнений.

При помощи ленты Epoflex® удалось найти соответствующее решение для удовлетворения этих требований:

Наименование продукта	Внешний вид	Толщина, мм	Описание
Epoflex® 324.03	Лента	0.09	Ткань из смеси усаживаемого полиэфира со стекловолокном, усиленная полиэфирной пленкой. Пропитана 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. Расзработан 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.

Наименование продукта	Форма	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 60	Оболочка из полиэфирной пряжи, сердечник из штапельного стекловолокна.

Шнуры из стекловолокна или из стекловолокна и полиэфира

Композиционные материалы для генераторов с приводом от ветровой турбины

Предлагаем целый ряд композиционных материалов, которые могут поставляться в виде пазовых клиньев, листов, обработанных деталей или специальных компонентов для использования на различных этапах производства высоковольтных электрических машин. Приведенная ниже информация предназначена только для выбора (т.е. является ознакомительной).

Различные материалы, использующиеся при производстве ротора и статора, и их применение.

Наименование	Форма	Применение	Статор	Ротор
Линейка материалов Delbond®	Рулоны, полосы	Скрепление столбиков обмотки в стержнях
Vetronite® G 11	Листы, обработанные детали	Пазовые клинья, стопорные детали
Delmat® Epoxy 68660	Листы, обработанные детали	Пазовые клинья, стопорные детали
Vetronite® 64170, Polyfibrit	Длинномерные полосы	Изоляция дна паза и прокладка под пазовый клин
Токопроводящий Vetronite® 432.10-01	Длинномерные полосы	Проводящие слои на дно и стенки паза
Каналы Nomex®	Формованные изделия из Nomex®	Пазовая изоляция ротора
U- и L-образные каналы	Профили из композиционных материалов	Пазовая изоляция ротора
Vetroferrite®	Обработанные детали	Магнитные пазовые клинья

Пропиточные смолы для VPI технологии

Разработано несколько групп смол, обладающих прекрасными электрическими характеристиками после отверждения.
При выборе используемой смолы необходимо учитывать совокупность факторов. Необходимо учитывать характеристики и конструкцию машины, применяемую систему изоляции, способ наложения ленты, в также условия VPI-процесса

Для ветровых турбогенераторов мы рекомендуем перечисленные ниже материалы.

Наименование продукта	Тип	Класс нагревостойкости	Процесс отверждения	Описание
Damisol® 3340	Поиэфиримидная система Samicabond®	H	8 часов при 150°C	Высокоактивная, высокостабильная при комнатной температуре смола для пропитки. Хорошие результаты при статическом отверждении.
Damisol® 3032	Поиэфиримидная система Samicabond®	H	8 часов при 140°C	Высокоактивная, высокостабильная при комнатной температуре смола для пропитки. Хорошие результаты при статическом отверждении.
Damisol® 3407	Эпоксидно-ангидридный двухкомпонентный компаунд	F	10 часов при 170°C	Необходимо использовать ленты содержащие ускоритель.

Пропитка и сушка

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.

Большой агрегат для вакуумно-нагнетательной пропитки (VPI)

Защитное 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.

Информация для выбора	Химический состав	Цвет	Класс нагрево стойкости	Время сушки	Описания продуктов и их использования
Damicoat® 2404	Алкидфенол	Натуральный, красно-коричневый, серый	F	15–20 часов	Защитный лак с высокой химической стойкостью.
Damicoat® 2407	Алкидный модифицированный	Красно-коричневый	F/Н	1–2 часa	Стойкий к высокой температуре защитный лак, использующийся для изоляции высоковольтных машин класса Н и тяговых двигателей.

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 ветровых турбогенераторов