Комплекс материалов для ремонта высоковольтных электрических машин

Доклад на конференции ТРАВЭК 2003г.
Васильев В.Р., Крупенин Н.В., Маслов В.А., Хофбауэр Э.И.
ГУП ВЭИ, РОССИЯ

Необходимость проведения ремонта высоковольтных электрических машин большой мощности в условиях станции накладывает ряд специфических требований к применяемым электроизоляционным и конструкционным материалам - достаточно простая технология переработки, отверждение при возможно низких температурах обеспечение достаточно высоких эксплуатационных характеристик.

Предлагаемый комплекс материалов состоит из компаунда и эмали с нормируемым электрическим сопротивлением, заливочного компаунда, компаунда-замазки и препрега.

Каждый из материалов имеет свое назначение и может использоваться как в комплексе, так и отдельно для решения частных задач в ходе ремонта.

Компаунд с нормируемым электрическим сопротивлением предназначен для восстановления полупроводящего слоя на поверхности стержней, которые подвергаются значительным электрическим и механическим нагрузкам при эксплуатации. Этот компаунд одновременно может служить и клеем для крепления клиньев.

Нами предлагается несколько вариантов такого компаунда в зависимости от места его применения - пазовая часть (КЭП-2), выход из паза (КЭП-3), эвольвента (КЭП-4). Характеристики компаундов приведены в табл.1.

В зависимости от рецептуры удельное поверхностное электрическое сопротивление компаунда можно варьировать в широких пределах от 1·102 Ом до 9·109 Ом.

В состоянии поставки компаунд двухкомпонентный. Необходимое количество готовится непосредственно перед применением. Срок жизни приготовленного компаунда не менее 4 часов, что вполне достаточно для проведения местных ремонтных работ.

Полупроводящие эмали предназначены для ремонта или восстановления полупроводящего слоя на стержнях. Характеристики эмалей приведены в табл.2.

Эмали изготовлены на основе алкидного лака и токопроводящих наполнителей. Эмали холодной сушки и готовы к применению в состоянии поставки.


Таблица 1. Характеристики полупроводящих компаундов

Наименование показателя КЭП-2 КЭП-3 КЭП-4
1. Внешний вид компаунда Однородная вязкая масса черного цвета
2. Жизнеспособность, ч, не менее 4 4 4
3. Время отверждения ч, не более 24 24 24
4. Удельное поверхностное электрическое сопротивление в исходном состоянии, Ом 1,0·102 -9,0·103 1,0·104 9,0·106 1,0·107 -9,0·109

Таблица 2. Характеристики полупроводящих эмалей.

Наименование показателя ППЭ-1 ППЭ-2 ППЭ-3
1.Внешний вид покрытия из эмали Однотонная гладкая полуматовая поверхность черного цвета Однотонная гладкая полуматовая поверхность тёмно-серого цвета Однотонная гладкая полуматовая поверхность серо-зеленого цвета
2.Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм при температуре (20±0,5)°С, с 30-80 100-230 100-230
3. Массовая доля нелетучих веществ, % 49-57 75-85 75-85
4. Время высыхания пленки лака до степени 3 при температуре 18-25°С, час не более 24 не более 24 не более 24
5. Удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом 1·103-1·105
при Е=2,5 кВ/см ≥2,0·107-
≤3,0·109
-
при Е=8,5 кВ/см - ≥1,5·108-
≤9,0·109

Компаунд КЭ-4 в состоянии поставки трехкомпонентный - основа, отвердитель и наполнитель. Компаунд готовится непосредственно перед применением. В зависимости от температуры окружающей среды и сложности склеиваемой или заполняемой конструкции вязкость компаунда может варьироваться количеством вводимого наполнителя. Распорные клинья склеиваются введением компаунда с помощью шприца в специально подготовленные технологические отверстия. После склеивания распорных клиньев отпадает необходимость их крепежа с помощью лавсановых шнуров.

Компаунд-замазка "холодного" отверждения КЗЭ-5 предназначена для крепления эвольвент. Она закладывается в места схода стержней и после отверждения придает этой конструкции дополнительную жесткость. Компаунд в состоянии поставки трехкомпонентный - основа, отвердитель и наполнитель. Готовится непосредственно перед применением. Консистенция может регулироваться количеством вводимого наполнителя. Жизнеспособность приготовленного компаунда не менее 2 часов, время отверждения не более 24 часов.

Препрег ЭП-6 используется для фиксации лобовых частей стержней статора. Кроме того, он может использоваться как подложка для стержней в пазах статора. В качестве наполнителя для препрега использован нетканый волокнистый материал, обеспечивающий повышенную механическую прочность.

Поскольку при укладке стержней в пазы статора требуется достаточно длительное время непосредственно для укладки и последующего выравнивания их положения относительно друг друга, нами предлагается несколько вариантов препрега, отличающихся по времени жизни

В состоянии поставки препрег трехкомпонентный - основа, отвердитель и нетканный наполнитель. В зависимости от требуемого времени жизни препрега готовится состав с малой, средней или большой активностью. Пропитка неткан-ного наполнителя производится или непосредственно на месте укладки препрега или пропитка предварительно раскроенного нетканного материала проводится на рабочем столе, а затем пропитанный материал укладыватся на предусмотренное место.

Для сравнения уровня свойств предлагаемых материалов с аналогичными материалами, применяемыми при изготовлении крупных электрических машин в стационарных условиях были проведены сравнительные испытания препрегов ЭП-6 и ППМ-609 и замазок КЗЭ-5 и ЭЗ-217. В таблице 4 приведены по данные адгезионной прочности на сдвиг и отрыв и прочности при сжатии.

Таблица 4. Сравнительные характеристики материалов.

Материал Прочность при сдвиге, МПа Прочность при отрыве, Мпа Прочность при сжатии, МПа
15-35°С 70°С 15-35°С 15-35°С
1. КЭП-3 7,1 3,9
2. ЭП-6 5,9 3,9 12,1 68,8
3. ППМ-609 2,0 1,6 2,3 189,3
4. КЗЭ-5 18,7
5. ЭЗ-217 50,1

Для материалов КЭП-3 и ЭП-6 по сравнению с ППМ-609 наблюдается существенное снижение прочности при сдвиге от температуры проведения испытаний. Однако и в этом случае уровень свойств остается выше, чем у препрега ППМ-609. Следует учесть, что ППМ-609 материал горячего отверждения - 120°С, что существенно выше температуры проведения испытаний.

Сравнительные испытания препрегов ЭП-6 и ППМ-609 по прочности на отрыв и сжатие указывают на высокую жесткость препрега ППМ-609 (низкое значение при отрыве и высокое при сжатии). Следует ожидать меньшую виброустойчивость препрега ППМ-609 по сравнению ЭП-6.

Перечисленные материалы применялись при ремонте пяти генераторов на Сургутской ТЭЦ-2 и одного генератора на Нижневартовской ГРЭС. Кроме того, полупроводящие эмали используются на ряде электромеханических и электроремонтных заводов.