用含纳米颗粒的高电压绝缘系统定子绕组提高发电机的性能——现状报告

摘要

可再生能源的快速增长提高了对输电网中发电厂的要求,自由市场中高度灵活的峰值负载制度和降成本奖励需要发电机的设计方案不断改进,以满足现在和未来的市场需求.定子绕组是每台水轮、汽轮发电机的关键部件,已经开展的利用纳米技术改善了主绝缘电气性能的基础研究工作.利用化学和电筛选试验对球形纳米二氧化硅颗粒进行筛选,以找到一种适用于主绝缘真空浸渍技术的环氧云母纳米复合材料.局部放电和电老化试验表明纳米颗粒占20％质量分数时复合材料具有最高的耐电压强度.本文介绍了一种能够在电老化过程中延长使用寿命的纳米复合绝缘结构.利用0.6m长的圆管型试样作为试验线棒,进行新型环氧云母纳米复合绝缘系统的检测试验,试样绝缘厚度符合要求并且分布均匀.同心绝缘外形在电老化试验时无电场增强现象,减少了电老化试验测试的分散性问题.试验线棒利用真机线棒的工艺进行制备.相比于标准的绝缘系统,新型纳米复合绝缘系统的电老化寿命曲线更令人满意,在额定运行电场条件下寿命有了实质性的提高.在电老化寿命方面与水轮发电机的真机线棒进行了比较,第一次耐电压试验测试结果表明,新型绝缘系统比常规绝缘系统有显著提高.为确保获得最长寿命参数,在追加的使用寿命试验中,采取了在不同的电压等级条件下与真机定子线棒性能进行比较的方法.根据IEC 60034-18标准成功的进行验证试验,将是客户接受新型绝缘结构必须满足的一个条件.纳米颗粒应用在环氧云母绝缘中,将更有效地提高定子绕组绝缘系统性能,一方面它提高了输出功率,另一方面能满足新型灵活电网需求而没有减少使用寿命.将来该系统可用来维修、增容改造和新产品设计.