在第3章中已经对MicapalsⅠTM绝缘结构进行了介绍。该绝缘结构在限量生产几年以后的1958年,以IEEE技术论文形式向工业界进行了介绍[6]。MicapalsⅠ的构成成分中大约50%是GE公司的MicamatTM(云母纸),该云母纸由煅烧型白云母制成,而其余50%为白云母剥片。通常用于固化该绝缘结构的早期的固态双酚A环氧树脂与高酸值的聚酯,必须掺入溶剂溶解后才能用于浸渍多胶云母带。而所掺溶剂需要在随后经真空烘干循环处理时去除。在绝缘中使用Mica-mat(云母纸)是一个经过深思熟虑后做出的尝试,目的是在高压绝缘结构中避免使用昂贵且没有货源保障,通常需要从印度进口的剥片云母。这种绝缘结构一直生产到20世纪80年代晚期,主要用在中、小型汽轮发电机中。
这个时期GE公司生产了许多燃气轮发电机,都使用更先进的环氧结构来适应调峰发电机较高的运行温度[7]。这种较为先进的绝缘结构在小型发电机上取得成功运行经验后,也扩展到中型汽轮发电机。同样的调峰需求使得水轮发电机也使用了基本类似的全环氧云母纸绝缘,1966年注册为Epoxy MicaMat[8]。而在燃气轮机或蒸汽轮机驱动的隐极发电机中广泛使用的绝缘结构,耐热等级出色地达到F-H级,被称作Micapal F。
这两种绝缘结构都使用环氧酚醛清漆和双酚A(DGEBA)的二环氧丙烯醚环氧的混合物,用特殊的酚醛树脂固化,并掺入少量的溶剂(7%~10%),有助于对由玻璃布和PET聚酯垫为基的环氧纸组成的多胶带进行浸漆。混合物的固化过程很缓慢,有足够的时间来进行真空烘焙干燥去除溶剂和铸模液压批量固化。此固化的树脂有相对高的玻璃转化温度和很好的热稳定性。制成的绝缘带将根据电机的应用情况进行分割,当准备在定子线棒上实际操作时,一般仅残留2%~4%的溶剂。完全固化的单根线棒可以直接嵌入到定子槽中,然后根据绕组运行的需要彼此相互连接成完整的线圈和极相组。
经过12年的研发,GE公司于1978年宣布,成功研制出了用于大型汽轮发电机定子绕组的MICAPALⅡTM绝缘结构[9]。这种无溶剂、多胶的第二代环氧云母纸绝缘结构,从那时起就被大多数大型汽轮发电机所采用。这种能够在130℃连续长期工作的全云母纸环氧绝缘结构,是为满足那些最大容量的发电机在机械和电气方面的需要而开发的,这种发电机通常是采用水内冷绕组,正常的运行温度低于100℃。这种特殊的环氧树脂配方可以满足最大型电机对冲击韧性、结构稳定性和耐高电压方面的要求。(www.xing528.com)
GE公司用化学成分类似的、称为Micapal HT的新型无溶剂环氧云母纸绝缘结构,替代了原来含有溶剂的Micapal F绝缘结构,应用在燃气轮发电机和燃气蒸汽联合循环的汽轮发电机中。这种多胶绝缘不使用溶剂,并且可以与MicapalⅡ绝缘结构共享同样的液压成型生产工艺装备。在近几年生产的燃气轮发电机和燃气蒸汽联合循环的汽轮发电机中,使用最多的就是这种新型的无溶剂绝缘结构。
从1989年GE公司就已经开始使用抗局部放电的填料,添加到电动机定子股间和匝间绝缘中的环氧树脂或绝缘漆中[10]。经过长达两年多工程实践和实验室的努力,GE公司最终得以将金属氧化物专利技术施加到了水轮发电机原有的多胶环氧云母垫主绝缘结构的薄膜基料和树脂中。这一研发实践过程包括,挑选计划重绕发电机绕组的用户,使用用户自己的设备对单根线棒进行更严格的试验,而使用的40根新线棒的主绝缘分别减薄了20%,并且由于在该水轮发电机定子上装备有监测仪器,由此可及早获得使用经验。该项工作于1997年圆满结束,在此成功的基础上,GE公司开始在全世界范围内为自己生产的整机和重绕绕组的机组中提供减薄的Hydromat绝缘结构[11,12]。
1999年,GE公司开始在大型电动机的商业项目中使用类似的金属氧化物填充材料,用于减薄匝间和股间绝缘[13]。这些电机都采用了GVPI环氧工艺,使玻璃纤维强化的Micamat绝缘结构至少能达到13.8kV的额定电压要求。GE公司已经在电动机制造中使用了几代VPI树脂,其中的两种环氧树脂结构的制作都是以可控的反应性化学过程为基础的。最新的改进是使已固化的二环氧甘油醚双酚A环氧树脂中建立了聚酯键[14],这样的树脂在固化温度下反应性能强,同时在室温下储存寿命很长。自2010年开始,GE开始在GVPI电动机的定子绝缘中使用一种膜基的云母带[15]。
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