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
- малой активности, со сроком жизни около 30 часов
- средней активности, со сроком жизни около 12 часов
- активный, со сроком жизни около 6 часов.
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.