用于高压电机的电晕防护带制造技术

本发明专利技术涉及一种用于高压电机的电晕防护带，其具有不含邻苯二甲酸酐的环氧树脂。首次在此提出的电晕防护带以其组分、特别地使全部组分相连接的聚合物基质(也称为带粘合剂)适应于新型的不含邻苯二甲酸酐的带促进剂和VPI浸渍树脂硬化剂。为此，在聚合物基质中存在至少一部分聚乙烯醇。

Corona protection belt for high voltage motor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高压电机的电晕防护带本专利技术涉及一种用于高压电机的电晕防护带(防电晕带)，其使用不含邻苯二甲酸酐的环氧树脂作为VPI浸渍树脂。电晕防护带是现有技术并且特别地在高压机器中使用。高压机器例如是发电站中用于产生电能的涡轮发电机。这种类型的涡轮发电机特别地具有定子绕组，该定子绕组在强度和可靠性方面有特别严格的要求。特别地，定子绕组的绝缘系统在定子绕组的叠片铁芯和主绝缘之间的界面处承受较高的热、热机械、动态和机电操作负荷(应力)，因此由于局部放电而损坏定子绕组的绝缘系统的风险很高。定子绕组具有与主绝缘电绝缘的导体，该导体安装在设置在叠片铁芯中的槽中。在涡轮发电机运行时，定子暴露于热交变应力，因此，由于导体和主绝缘的热膨胀率不同而可在主绝缘中产生机械应力。结果，可发生主绝缘从导体的局部脱离，从而在主绝缘和导体之间产生空腔，在该空腔内可点燃局部放电。局部放电可导致主绝缘的损坏，由此将使涡轮发电机无法运行。导体通常以其主绝缘在槽出口处突伸出，在该槽出口处设置导体和主绝缘之间的界面。绕组相对于叠片铁芯的主绝缘是高电应力系统。在运行中产生高压，其在导体棒和处于接地电势的叠片铁芯之间的绝缘体积中被消除(abbauen)。在叠片铁芯的叠片边缘处产生场强的过度增加其继而引起局部放电并最终导致过早老化，并且在最坏的情况下导致绝缘破坏。定子棒/定子线圈腿从叠片铁芯出来的出口位置(槽出口位置)的特征在于两种绝缘材料的会合。在该区域中，在处于凝聚态的固体主绝缘与气态介质(其通常为空气或氢气)之间形成边界层。由于在主绝缘和空气之间形成的介电分离面而产生了典型的滑动总成(Gleitanordnung)，其除在叠片铁芯区域中出现的这种纯径向场分量E径向之外还具有切向场分量E切向。由此切向地受到应力的界面(例如主绝缘和空气之间的界面)代表了绝缘布置中的特殊的薄弱点。由于空气的电气强度低，由在清洁表面中约0.64kV/mm的局部切向场强升高而定，在该区域中即使在相对较低的电压下也可导致局部放电，所述局部放电在电压进一步升高的情况下可沿着绝缘材料的表面扩大为沿面放电(Gleitentladungen)，直至发生电击穿，所述电击穿以导体/接地短路为特征。该临界负载尤其在旋转高压电机的测试期间发生。在末端电晕防护的计算和配置中应注意，系统的最高的电热负载不是在工作电压下而是在用增加的测试电压检查绝缘系统时发生。由于在表面上形成沿面放电，因而绝缘材料遭受长期损坏。特别地由于加热、腐蚀以及主要还由于因局部放电而造成的电荷载流子注入，绝缘材料可被破坏，因此绝缘系统可受到损坏，并且最终可因为末端电晕防护的破坏而出现击穿。由于局部发热，工作点偏移可另外导致绝缘系统功能的破坏和介电损耗的增加。在这种情况下，主绝缘从内部电势控制IPC出发沿径向直至外部电晕防护AGS分解(abgebaut)。AGS具有一定的方块电阻，其不能分别低于或高于定义的下限值和上限值。在低于极限值的情况下，在叠片铁芯的端部和外部电晕防护上闭合的高感应圆形电流可导致高电流强度电弧，从而产生所谓的振动和/或火花。另一方面，在过高的电阻下可出现高压火花腐蚀。理想情况下，外部电晕防护的电阻特性具有明显的各向异性，电阻应在轴向上较高，而在径向上较低。这些现象也可在相关的专业文献中找到，例如A.Küchler的“Hochspannungstechnik”SpringerVerlag，第15卷，2009，ISBN3-540-78412-8以及M.Liese和M.Brown的“DesignDependentSlotDischargeandVibrationSparkingonHighVoltageWindings”,IEEETransDIE,August2008，第927-932页。为了防止局部放电，对于工作电压为数kV的具有较高额定电压的电气电气设备例如变压器、套管、电缆等，用内部和外部导电层、就是说如上所述地通过IPC和ECS对绕组棒/线圈和所有类似装置的主绝缘进行屏蔽以免于空腔和脱落。IPC和AGS的导电层通常由包含炭黑和/或石墨并基于聚合物基质的漆(Lack)组成。漆的任何成分(炭黑/石墨或聚合物基质)均不能抵抗局部放电。当局部放电撞击导电层时，例如炭黑与周围的氧气反应形成CO2，并在形式上溶解在空气中。聚合物基质也是如此。迄今为止，还不能针对性地设定所需的各向异性。由EP2362399和DE19839285C1已知一种电晕防护体系，其中平面状填料结合在聚合物基质中。所述的平面填料由涂覆有掺杂的氧化锡的云母基底组成。所述填料尤其是抗局部放电的。从根本上说，在填充有平面状填料的聚合物基质的情况下，带方向上的电阻远低于垂直穿过带的电阻，这继而降低了径向电导率。为了减少在外部电晕防护的末端区域中场强的过度增加而使用电容/电阻式场控制。电容式控制通过主绝缘实现，而电阻式控制则通过末端电晕防护(EGS)进行。这涉及具有约108至1010ohm的方块电阻的导电表面覆盖层。借助于EGS中使用的材料的电阻的高度非线性，试图使电场消除掉高场强区域。其原因是随着电场强度的增加，比电阻降低。欧姆表面覆盖层可通过直接涂覆在绝缘材料表面上的干燥和/或可固化树脂涂层来制造，和/或可与带的制造一起制造。在这种情况下，绕组的主绝缘用浸渍树脂并例如通过与此一起实施的真空压力浸渍方法(VPI方法)来浸渍。在这种情况下，通常主要使用具有酸酐、更特别地邻苯二甲酸酐硬化剂的环氧树脂。由于与无限制使用邻苯二甲酸酐有关的毒性问题，因而越来越多地使用不含邻苯二甲酸酐的VPI浸渍树脂。例如，由WO2016/124387而已知一种基于具有不含邻苯二甲酸酐的VPI浸渍树脂的环氧树脂的绝缘体系。电晕防护带在诸如箔、无纺布和/或纺织物(Gewebe)的柔性载体(下文中称为载体带)上包括施加的导电和/或半导电材料，所述材料与载体带彼此之间并且任选地与最终的外层和/或另外的层通过包含聚合物基质的带粘合剂连接。该带粘合剂包括溶解在其中和/或超细分散在其中的带促进剂。带促进剂用于使低粘度的浸渍树脂凝胶化，所述浸渍树脂例如在真空压力浸渍(VPI)中被施加到定子绕组上。在高温下胶凝后，定子叠片铁芯中的经浸渍的定子绕组被热固化。然而，迄今为止，新的用于无酸酐、更特别地不含邻苯二甲酸酐的浸渍树脂的带促进剂物质还不能与带绕组中的聚合物基质材料和/或填料、其对应的涂层相适配，从而由于化学上的不相容性在某些情况下可导致有价值的漆材料、填料、其涂层和/或绝缘带由于新型的带促进剂而分离和/或分解。因此，本专利技术的目的是提供一种用于VPI工艺中的进一步加工的电晕防护带，其包括载体带、至少一种引入的用于浸渍树脂的促进剂和具有导电填料的聚合物基质材料，其中引入的促进剂对基于环氧树脂的无酸酐的VPI浸渍树脂的固化具有促进作用。如在说明书和权利要求书中所公开的，所述目的通过本专利申请的主题来实现。因此，本专利技术的主题是一种用于通过VPI浸渍进一步加工成绕组绝缘的电晕防护带，该电晕防护带至少包括载体带，所述载体带具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电晕防护带，其用于通过使用不含酸酐、特别地不含邻苯二甲酸酐的环氧树脂的VPI浸渍进行绕组绝缘的进一步处理，该电晕防护带包括至少一种载体带、嵌入有导电和/或半导电填料的聚合物基质和至少一种引入的用于浸渍树脂的带促进剂，其特征在于，所述聚合物基质包括至少一种聚乙烯醇，并且所述引入的用于浸渍树脂的带促进剂选自以下的化合物类别I至IV和VI，其中IV上的R

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170410 EP 17165740.61.电晕防护带，其用于通过使用不含酸酐、特别地不含邻苯二甲酸酐的环氧树脂的VPI浸渍进行绕组绝缘的进一步处理，该电晕防护带包括至少一种载体带、嵌入有导电和/或半导电填料的聚合物基质和至少一种引入的用于浸渍树脂的带促进剂，其特征在于，所述聚合物基质包括至少一种聚乙烯醇，并且所述引入的用于浸渍树脂的带促进剂选自以下的化合物类别I至IV和VI，其中IV上的R2为相同或不同，并且R2＝H，V：



-(I)是TMPTA与一种或多种1H-咪唑衍生物的加合物；例如，其中R为相同或不同，并且
R＝H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、苯基和/或单、二、三、四、五取代的苯基，
其中苯基上的取代基R苯基又可为相同或不同，并且可选自以下的组：
R苯基＝烷基(直链和支链)、烷氧基、氟、氯、溴、碘、醛、酮、酸酯、酰胺、膦酸衍生物和/或磺酸衍生物；



-(II)是三羟甲基丙烷丙氧基化物三丙烯酸酯与1H-咪唑衍生物的加合物；例如其中
R为相同或不同，并且
R＝H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、苯基和/或单、二、三、四、五取代的苯基，其中苯基上的取代基R苯基又可为相同或不同，并且可选自以下的组：
R苯基＝烷基(直链和支链)、烷氧基、F、Cl、Br、I、醛、酮、酸酯、酰胺、膦酸衍生物和/或磺酸衍生物；



-(III)是季戊四醇四丙烯酸酯(PETA)与一种或多种1H-咪唑衍生物的加合物；
例如其中R为相同或不同，并且
R＝H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、苯基和/或单、二、三、四、五取代的苯基，
其中苯基上的取代基R苯基又可为相同或不同，并且可选自以下的组：
R苯基＝烷基(直链和支链)、烷氧基、氟、氯、溴、碘、醛、酮、酸酯、酰胺、膦酸衍生物和/或磺酸衍生物；



其中结构(IV)的R2＝H、V，即，可为氢原子或此处所示的官能团(V)；
-(IV)是二季戊四醇五/六丙烯酸酯(DPHA)与一种或多种1H-咪唑衍生物的加合物；例如，其中R为相同或不同，并且
R＝H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、苯基和/或单、二、三、四、五取代的苯基，其中苯基上的取代基R苯基又可为相同或不同，并且可选自以下的组：
R苯基＝烷基(直链和支链)、烷氧基、氟、氯、溴、碘、醛、酮、酸酯、酰胺、膦酸衍生物和/或磺酸衍生物，以及
R2如上(V)所示；和
-(VI)是由金属盐、更特别地过渡金属盐、更特别地锌、铜、铁和/或铝的盐与衍生自结构VIa和VIb的咪唑和/或吡唑配体的络合物。



其中
R1＝相同或不同，并且
R1＝H、烷基、芳基、酰基、氰基烷基、羟烷基、氰基芳基和/或羟芳基。


2.根据权利要求1所述的电晕防护带，其中引入多种带促进剂。


3.根据前述权利要求1或2所述的电晕防护带，其中所述带促进剂被引入聚合物基质和/或载体带中。


4.根据前述权利要求之一所述的电晕防护带，其中作为用于根据式VI的络合盐的配体，使用选自以下配体列表的至少一种配体：
1,2-二甲基咪唑(CAS1739-84-0)，
1-癸基-2-甲基咪唑，
1-丁基-2-甲基咪唑，
1-丁基-2-苯基咪唑，
1H-2-甲基咪唑(CASNo.693-98-1)，
1H-咪唑(CASNo.288-32-4)，
1H-2-乙基咪唑(...

【专利技术属性】
技术研发人员：J休伯，S朗，D席尔姆，M尤布勒，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE