Details

Цель работы заключается в оценке нагревостойкости материалов системы изоляции обмотки ротора высоковольтных электрических машин и определении возможности их применения в составе изоляционных систем турбогенераторов высокой мощности. В ходе работы был выполнен анализ конструктивных особенностей обмотки возбуждения роторов турбогенераторов, рассмотрены основные виды эксплуатационных воздействий на изоляцию и механизмы её старения. Сделан обзор современных материалов витковой и корпусной изоляции, и помимо этого, существующих методов оценки нагревостойкости электрической изоляции. Экспериментальная часть работы направлена на исследование того, каким образом происходит изменение механических и электрических характеристик изоляционных материалов после ускоренного теплового старения. Была выполнена оценка того, соответствуют ли реальные характеристики материалов заявленным классам нагревостойкости и было определено, каким образом влияет температурное воздействие на свойства. Практической значимостью работы является возможность применения полученных экспериментальным путем результатов при выборе материалов с целью изготовить и отремонтировать системы изоляции роторов высоковольтных электрических машин, а также в ходе проведения входного контроля материалов, которые поставляются для энергетического оборудования. Исследование становится особенно важным в рамках условий, когда производители изменяют состав электроизоляционных материалов на более дешевые аналоги и возникает необходимость подтвердить, соответствуют ли заявленным требованиям по нагревостойкости фактические характеристики. Результаты работы могут быть использованы при проектировании, изготовлении и модернизации турбогенераторов высокой мощности, а также при разработке мероприятий по повышению надёжности и увеличению срока службы электрических машин.

The subject of the study is the processes of thermal aging of insulating materials and changes in their electrical and mechanical characteristics under the influence of elevated temperatures. The purpose of the work is to evaluate the heat resistance of materials of the rotor winding insulation system of high-voltage electric machines and to determine the possibility of their use in the insulation systems of high-power turbo generators. In the course of the work, the design features of the excitation winding of the turbogenerator rotors were analyzed, the main types of operational impacts on insulation and the mechanisms of its aging were considered. An overview of modern materials of coil and shell insulation is made, and in addition, existing methods for assessing the heat resistance of electrical insulation. The experimental part of the work is aimed at investigating how the mechanical and electrical characteristics of insulating materials change after accelerated thermal aging. An assessment was made of whether the actual characteristics of the materials correspond to the declared classes of heat resistance and it was determined how the temperature effect affects the properties. The practical significance of the work is the possibility of applying the results obtained experimentally in the selection of materials for the purpose of manufacturing and repairing rotor insulation systems for high-voltage electric machines, as well as during the input control of materials supplied for power equipment. The study becomes especially important in the context of conditions when manufacturers change the composition of electrical insulation materials to cheaper analogues and it becomes necessary to confirm whether the actual characteristics meet the stated requirements for heat resistance. The results of the work can be used in the design, manufacture and modernization of high-power turbo generators, as well as in the development of measures to improve reliability and extend the service life of electric machines.

• 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
• 1.1 Конструкция обмотки возбуждения ротора турбогенератора
  • 1.1.1 Общая компоновка ротора и влияние конструкции на изоляцию
  • 1.1.2 Корпусная изоляция и крепление обмотки в пазах
  • 1.1.3 Лобовые части и изоляция вне паза
• 1.2 Виды воздействий на обмотку ротора и механизмы ее отказов
  • 1.2.1 Электрические воздействия и связанные с ними отказы
  • 1.2.2 Тепловые воздействия
  • 1.2.3 Механические воздействия
• 1.3 Материалы витковой и корпусной изоляции обмотки ротора турбогенератора
  • 1.3.1 Cтекловолокнистые и эпоксидные композиции в изоляции обмотки ротора турбогенератора
• 1.4 Оценка нагревостойкости изоляционных материалов обмотки ротора турбогенератора
  • 1.4.1 Нагревостойкость изоляционных систем: классификация, технологии и механизмы старения
  • 1.4.2 Методы экспериментальной оценки нагревостойкости
  • 1.4.3 Комплексный критерий нагревостойкости
• 2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
• 2.1 Исследуемые материалы
• 2.2 Проведение испытания
  • 2.2.1 Определение потери массы в процессе теплового старения
  • 2.2.2 Изменение содержания связующего в результате прожига
  • 2.2.3 Тепловое старение
  • 2.2.4 Изменение прочности на изгиб
  • 2.2.5 Изменение электрической прочности
• 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
• 3.1 Предварительное кондиционирование образцов перед проведениями испытаний на тепловое старение
• 3.2 Определение массовой доли связующего
• 3.3 Тепловое старение
• 3.3 Потеря массы
  • 3.3.1 Анализ потери массы при тепловом старении стеклотекстолита СТЭФ-У
  • 3.3.2 Анализ потери массы при тепловом старении стеклотекстолита Элизлам 225
  • 3.3.3 Сравнение зависимостей потери массы и исследуемых материалов с коробкой КПТБ-Р(F)
• 3.4 Трёхточечный изгиб
  • 3.4.1 Сравнение характеристик исходного состояния и кондиционированного
  • 3.4.2 Сравнение механических характеристик исследуемых материалов при тепловом старении
  • 3.4.3 Сравнение механических свойств исследуемых материалов с коробкой КПТБ-Р(F)
• 3.5 Электрическая прочность
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ