一种发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的评价方法与流程

本发明属于发电机定子绕组绝缘材料的性能测试，具体涉及一种发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的评价方法。

背景技术：

1、现代大型发电机定子绕组绝缘材料为环氧云母玻璃纤维复合材料。其中，而热固性的环氧树脂在发电机定子绕组绝缘中起到了粘合剂、增强剂等作用，同时具有优异的介电性能，使发电机定子绕组绝缘复合材料成为紧密结合的一体化复合材料。

2、由于定子绕组绝缘材料面临的工况十分复杂，尤其是电晕老化场景十分常见，往往经历几个月甚至几年的连续电晕老化，进而导致其出现破坏、失效甚至导致整个发电机组的故障。因此，评价发电机定子绕组绝缘材料的耐电晕老化能力，在配方设计、产品制造过程中都有着重要的意义。

3、然而，目前尚无对于该性能的专门、快速、精确的评价方法。一般做法仅仅是进行制件制造、数月甚至数年的电晕老化处理、模拟工况测试，然后对其进行介电性能测试，考察失效情况。现有方法的测试周期长、成本高、准确性低、重复性不好。

4、因此，亟待提供一种能够用于发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的评价方法。

技术实现思路

1、为了实现上述目的，发明人进行了大量基础实验研究，制备了大量不同分子结构组成、不同几何构型的发电机定子绕组绝缘制件，进行了大量电晕实验，并对收集的逸出气体进行了分析、解析工作，最终提出了一种发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的评价方法。

2、本发明提出的一种发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的评价方法具体包括以下步骤：

3、(1)选取定子绕组绝缘材料样品，对表面进行清洁；

4、(2)在带有电晕电针和气体抽取接口的密闭箱体中，利用抽气泵从箱体中抽取一定体积的气体至气袋，记为初始空白气体样品g1；

5、(3)将步骤(1)的定子绕组绝缘材料放置在步骤(2)的密闭箱体中，并对其进行电晕处理，电晕处理时间为t，电晕处理电压为v；

6、(4)待电晕处理完成后，用抽气泵从密闭箱体中抽取同样体积的气体至气袋，记为气体样品g2；

7、(5)分别对g1和g2两份气体样品进行气相色谱-质谱联用测试，分析其中有机气体的成分和浓度；两份气体样品中成分a的浓度分别记为ca1和ca2，成分b的浓度分别记为cb1和cb2，成分c的浓度分别记为cc1和cc2，成分d的浓度分别记为cd1和cd2；

8、(6)分别对g1和g2两份气体样品进行差分吸收光谱测试，分析其中无机气体的成分和浓度，两份气体样品中成分x的浓度分别记为cx1和cx2；

9、(7)分别对电晕前后的样品表面进行韦氏硬度测试，得到电晕前后样品表面的韦氏硬度分别为hs1和hs2；

10、(8)利用下式进行计算，得到衡量发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化性能的参数scorona：

11、

12、scorona的数值越高，说明材料的耐电晕老化性能越好。

13、本发明创新性地针对发电机定子绕组绝缘材料的结构特性进行分析和设计。经过大量电晕老化实验，发现定子绕组绝缘材料的有机部分(即交联固化树脂)在电晕作用下，会逐步发生分子链断裂、生成小分子物质，并以气体形式逸出；与此同时，环境气氛在电晕作用下也会逐渐产生臭氧、氮氧化物等气体。进一步地，上述有机气体和无机气体的浓度、种类和定子绕组绝缘材料本身的耐电晕老化能力具有联系，而这些气体的浓度、种类可以通过气相色谱-质谱联用技术、差分吸收光谱、红外光谱和拉曼光谱等分析技术进行表征。与此同时，电晕老化对定子绕组绝缘材料的表面硬度也有显著的影响。这些新发现为本发明的建立奠定了理论基础。

14、在上述发现下，本发明提供了上述用于发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的评价方法，通过相应公式进行计算，用于评估发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的大小，具备测试时间短、成本低、准确度高、简单易用的特点。

15、进一步的是，步骤(1)中所述定子绕组绝缘材料的取样质量为1000g。

16、进一步的是，步骤(2)中所述密闭箱体的容积为100l，抽取的气体体积为1l。

17、进一步的是，步骤(5)中所述的成分a为甲烷、乙烯、丙烯或甲酚中的一种或多种，成分b为正己烷、十二烷、乙二醇或癸烷中的一种或多种；成分c为乙酸乙酯、甲醛、乙醛或二甲苯中的一种或多种；成分d为异丁醇、正辛醇、异丁烯、正庚烷或二戊烯中的一种或多种。

18、进一步的是，步骤(6)中所述的成分x为臭氧，成分y为氮氧化物。

19、本发明的有益效果如下：

20、本发明针对发电机定子绕组绝缘材料的结构特性进行分析和设计，经过大量电晕老化实验，创造性地提出了一种发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的评价方法。本发明所提出的测试方法具有准确度高、简单易用等优点。

技术特征：

1.一种发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的评价方法，其特征在于，步骤(1)中所述定子绕组绝缘材料的取样质量为1000g。

3.根据权利要求1所述的发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的评价方法，其特征在于，步骤(2)中所述密闭箱体的容积为100l，抽取的气体体积为1l。

4.根据权利要求1所述的发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的评价方法，其特征在于，步骤(5)中所述的成分a为甲烷、乙烯、丙烯或甲酚中的一种或多种，成分b为正己烷、十二烷、乙二醇或癸烷中的一种或多种；成分c为乙酸乙酯、甲醛、乙醛或二甲苯中的一种或多种；成分d为异丁醇、正辛醇、异丁烯、正庚烷或二戊烯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的评价方法，其特征在于，步骤(6)中所述的成分x为臭氧，成分y为氮氧化物。

技术总结
本发明提供了一种发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化能力的评价方法，属于材料性能测试技术领域。本发明方法包括：(1)在带电晕电针的密闭箱体中抽取气体G1；(2)将定子绕组绝缘材料放置于密闭箱体中，对其进行电晕处理，电晕处理时间t，电晕处理电压V；(3)电晕处理完成后，从密闭箱体中抽取相同体积气体G2；(4)对G1和G2进行气相色谱‑质谱联用测试，分析有机气体成分和浓度Ca1、Ca2，Cb1、Cb2，Cc1、Cc2，Cd1、Cd2，以及无机气体成分和浓度Cx1、Cx2，Cy1、Cy2；(5)测得电晕前后样品表面的韦氏硬度Hs1和Hs2；(6)利用公式进行计算衡量发电机定子绕组绝缘材料耐电晕老化性能的参数SCorona。本发明所提出的测试方法具有准确度高，简单易用等优点。

技术研发人员：谢志辉,亢健,张跃,周进,何明鹏,周江,吴桐,陈金耀,陈志宇
受保护的技术使用者：东方电气集团东方电机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16