Ontlading aan de eindwikkelingen van hoogspanningsmotoren en anti-coronabehandeling

I. Oorzaken en risico's van afscheiding bij het eindspelen

De eindwikkelingen van hoogspanningsmotorstator spoelen zijn gevoelig voor gedeeltelijke ontlading als gevolg van een zeer onevenwichtige verdeling van het elektrisch veld.Wanneer de elektrische veldsterkte de breuksterkte van lucht overschrijdt (ongeveer 3 kV/mm)In het geval van een coronaontlading, die wordt gekenmerkt door blauwe fluorescentie en de opwekking van ozon en stikstofoxiden, zijn de belangrijkste oorzaken:

1. ElektriciteitsveldconcentratieEen enkele spoel kan een corona op 4 kV, een schuifontlading op 20 kV en een flashover op 40 kV produceren.
2. Isolatiefouten: Productie- of bedrijfsfouten zoals holtes, delaminatie of buigen verergeren de vervorming van het elektrisch veld.
3. Omgevingsfactoren: Een verhoging van de luchtvochtigheid met 10% vermindert de corona startspanning met 10%, terwijl verontreinigende stoffen (bijv. stof, olie) de gasisolatie verminderen.

Gevaren:

• Thermische effecten veroorzaken koolstofvorming van isolatiematerialen (bijv. kleefstoffen, mica), wat leidt tot witte, losse of kortsluitingen van de isolatie van de strengen.
• Elektromagnetische trillingen veroorzaken vonkontlading in spleetopeningen, waardoor isolatieoppervlakken worden erodeerd.
• Langdurige werking maakt het mogelijk dat spoorontlading de hoofdisolatie doordringt, wat resulteert in een storing.

II. Fundamentele principes van behandeling tegen Corona

De kern van de anti-corona technologie ligt in:uniformisering van het elektrisch veldhet voorkomen van ionisatie van gassen, bereikt door:

1. Resistiviteitsgradiëntontwerp:
   • De weerstand van de anti-corona-laag neemt geleidelijk toe van de slotuitgang tot de eindwinding, waardoor lineaire spanningsverlies wordt gewaarborgd en plotselinge veranderingen in veldsterkte worden voorkomen.
   • Voorbeelden hiervan zijn driefasige overgangen met behulp van laagweerstands (103 ∼105 Ω), middellange weerstands (109 ∼1011 Ω) en hoogweerstands halfgeleiderverven,of niet-lineaire weerstandskenmerken van siliciumcarbide (lagere weerstand bij hogere veldsterkte).
2. Capacitatieve spanningsverdeling:
   • Interne afschermingsstructuren plaatsen elektroden in de isolatie van de spoel en vormen een buizenconfiguratie voor capacitieve spanningsverdeling.
   • Geschikt voor motoren boven 24 kV, maar met complexe processen en hogere kosten.

III. Mainstream anti-corona technologieën

Anti-corona behandelingen worden ingedeeld op basis van spanningsniveaus en toepassingen:

Typische processtroom (borsteld-verpakte type):

1. Op het rechte gedeelte wordt een laagweerstandsemiconductorverf (bijv. 5150 epoxyharsverf) aangebracht, die zich 25 mm verder uitstrekt dan elke zijde van de ijzeren kern.
2. Gebruik hoogwerende halfgeleiderverf (bijv. 5145 alkydverf) over een bereik van 200 ∼250 mm van de slotuitgang tot de eindwikkeling, waarbij 10 ∼15 mm overlapt met de laagwerende verf.
3. Verpakken met 0,1 mm dikke, ontworpen glazen tape in een halflappatroon.
4. Voor meerfasenbescherming worden extra laag- en hoogweerstandssemiconductorverven over de glastape aangebracht.

IV. Controle van de belangrijkste parameters in de behandeling van corona

1. Selectie van de weerstand:
   • De oppervlakteweerstand (ρs) van de anti-corona-laag moet overeenkomen met de spanningsverdeling: overmatige ρs veroorzaakt steile spanningsgradiënten en een vroegtijdige corona aan het begin.terwijl onvoldoende ρs leidt tot corona aan het achterste einde.
   • Aanbevolen bereik: 5×1091010 Ω (eenfasige), ≤105 Ω (laagweerstandsonderdeel), ≥109 Ω (hoogweerstandsonderdeel).
2. Aanpassingsvermogen aan het milieu:
   • De corona startspanning daalt met 1% per 100 m hoogteverhoging, waardoor parameteraanpassingen nodig zijn voor toepassingen op grote hoogte.
   • Motoren die in ruwe omgevingen werken (bijvoorbeeld hoge luchtvochtigheid, vervuiling) kunnen zelfs bij 3 kV een behandeling tegen corona nodig hebben.
3. Proceskwaliteitscontrole:
   • Verffolie moet gelijkmatig, continu en glad zijn met een sterke hechting om concentratie van het veld door ongelijke dikte te voorkomen.
   • De droogtemperaturen van de halfgeleiderverf (bijv. 180°C tot 220°C bij ontwassen) moeten strikt worden gecontroleerd om een afname van de prestaties te voorkomen.

V. Technologische ontwikkelingen

1. Niet-lineaire weerstandsmaterialen: Siliciumcarbide anti-corona-lagen domineren vanwege hun zelf-aanpassende weerstand, waardoor de prestaties aanzienlijk worden verbeterd.
2. Nanocompositieve materialen: Onderzoek richt zich op het opnemen van nanodeeltjes (bijv. SiO2, TiO2) in anti-coronaverf om de coronaweerstand en mechanische sterkte te verbeteren.
3. Slimme monitoring: Integratie met online partiële ontladingsmonitoring maakt het mogelijk om real-time de omstandigheden van de anti-corona-laag te beoordelen voor voorspellend onderhoud.