对旧电机进行技术改造,首先要选择优质的绝缘材料。由于科技的进步,现在的绝缘材料质量已大大不同于20多年前的水平。特别是F级材料的出现,使电机允许长期工作温度到155℃。如果仍在原来的温度条件下,绝缘的寿命将长达几十年而不是原规定的7年。这一点,F级与原来的B级的价值比远远大于他们的售价比。
优质绝缘材料可以在更高的温度下才会出现老化过程,由此可见,优质绝缘材料是能抗老化的。
电机老化改造的主要设计思想是使电机更加可靠、耐用、节能。同时,优质的绝缘材料的采用有可能增大电机容量。因此,电机老化改造应该采用的“增容设计”方法。该法的主要措施如下。
(1)将电机原B级绝缘(以5438-1为主)的主绝缘结构改为以F级云母带连续绝缘的F级主绝缘结构,大大提高了可靠性和寿命。
(2)将电机导线由原B级双玻璃纱包扁线改为F级绝缘双玻纱包线,使电机成为“真正F级”,提高了整体绝缘可靠性。
(3)对匝间绝缘进行补强特别措施,提高电机可靠性与抗电路事故能力。
(4)采用了两级防晕结构(国标对6kV、3kV以上电机才要求防晕),减少实际上因局部场强太高引起的电腐蚀,延长电机寿命。(www.xing528.com)
(5)采用特殊措施降低槽电位,同样降低电腐蚀。
(6)采用以上措施后,定子线圈绝缘厚度由原2.3mm减薄为2.1mm,这样改善了线圈的散热条件,从各方面促进达到增强电机绝缘,提高电机寿命的良性循环。
(7)在绝缘水平提高的基础上,将导体截面增加1.24倍。这样使得在同样的负载下,电机的铜损下降20%,节能效果显著。在水泵工况需要的情况下,电机可以在2000kW以下长期工作,定子温升才达到原1600kW时的水平。
(8)为了使设计意图能得到充分贯彻,在线圈制造过程中要求绝缘前成形胶化模和绝缘防晕后直部全固化模有高度的一致性。使绝缘不至于出现“单边”的局部薄弱环节,因而要求厂家有较高的工艺水平和质量控制能力。
按照上述方法和要求改造的1600kW同步电机,在湖北省南套沟泵站经受了1996年特大洪水的运行考验,达到了预期的效果。
另外,在电机改造中,绝缘等级是否需要由B级改造为F级,应该认真分析后再作决定。例如,根据樊口泵站改造的分析,绝缘材料中绝缘等级只是对温度而言,如果电机运行在F级的工程控制温度130℃状态下,不是片间绝缘损坏或者严重超负荷,就是铁芯磁路严重饱和,所以产品制造厂家设计电机时,参数都取在一定范围内,特别是大型同步电动机,设计温升值都不是太高,极少有超过温升70℃运行的(樊口泵站是个别的现象,改造后电机温升大幅度下降)。因此,对定、转子线圈进行改造仍采用B级绝缘等级完全能满足安全运行的要求,与采用F级绝缘材料及工艺相比,可以大大降低成本。而樊口泵站定子线圈用了F级绝缘材料后,转子仍采用B级绝缘材料就降低了六七万元成本,从1999年改造以来,转子绝缘没有出现老化及绝缘电阻降低现象。
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