風力發電機定子電纜連接絕緣防水性能試驗研究

鄭蔚蔚，薛長志，陳紅生

（中車株洲電機有限公司，湖南 株洲 412000）

風力發電機定子電纜連接絕緣防水性能試驗研究

鄭蔚蔚，薛長志，陳紅生

（中車株洲電機有限公司，湖南 株洲 412000）

風力發電機定子引出電纜連接部位的密閉性能直接影響整個定子的抗潮濕能力。文章介紹了電纜連接絕緣防水性能對整個風力發電機定子耐候性的意義，對幾種電纜連接絕緣防護結構進行了耐水性能對比試驗和分析，提出了提高電纜連接絕緣耐水能力的解決方法。

風力發電機；電纜連接；絕緣電阻；防水性

為使風力發電機定子電纜連接部位絕緣結構達到較高的防水性能和絕緣性能，風力發電機制作廠家對該部位都有不同的絕緣處理方式，但不同絕緣處理方式其操作的難易程度和防護效果都會有所不同。文章對某開啟式結構直驅永磁同步風力發電機定子幾種典型的電纜連接部位絕緣處理的可操作性和處理效果進行了對比試驗和分析，提出了提高電纜連接部位絕緣耐水能力的解決方法建議。

1 試驗

（1）試驗儀器設備。絕緣電阻表：型號FLUKE1550C，廠家美國福祿克，DC1000V時，電阻測量量程<1.06TΩ；烘箱：型號HT502E可程式試驗烘箱，廠家重慶哈丁科技有限公司。

（2）主要材料及性能。電纜連接部位絕緣密閉材料主要有玻璃布有機硅壓敏膠帶、玻璃布硅橡膠自粘帶與氟硅膠熱收縮套管等，它們的主要性能指標或典型值如表1所示。

表1材料性能

名稱 性能指標 指標值或典型值玻璃布有機硅壓敏膠帶粘著力（N/25mm） 9.1拉伸強度（N/cm） 260斷裂伸長率（%） 5.4耐壓（kV） 2.8阻燃 1級玻璃布硅橡膠自粘帶斷裂伸長率（%） 8.2拉伸強度（N/cm） 525電氣強度（kV/mm） 28.5熱縮套管電氣強度（kV/mm） ≥7.9斷裂伸長率（%） ≥250老化后斷裂伸長率 ≥200工作溫度 -55℃~200℃

（3）電纜連接處絕緣結構模型。電纜連接處引線銅排側絕緣結構：引線銅排先用雙面玻璃布補強中膠粉云母帶疊包，再用聚酯熱收縮帶疊包，包扎范圍如圖1所示，包扎完成后，按照某MW級風力發電機定子產品工藝隨定子進行VPI浸漆處理。

圖1 電纜連接處模型結構示意圖

圖2 電纜接頭模型A

圖3 電纜接頭模型B

圖4 電纜接頭模型C

電纜連接處引線銅排與電纜接頭的幾種典型絕緣結構：端，再用雙面玻璃布補強中膠粉云母帶疊包，最后用聚酯熱收縮帶外包。在實施絕緣包扎時，每包扎一層云母帶或一層聚酯熱收縮帶，需要刷涂一層表面清漆，最后用電吹風將清漆吹干。該電纜連接絕緣結構模型編號為A，模型如圖2所示。②結構模型B：先用硅橡膠自粘帶疊包2次，再用硅橡膠玻璃布自粘帶（具有一定延展性）疊包1次，之后用玻璃布壓敏帶疊包1次，最后外套一層氟硅膠熱收縮套管，并加熱至套管收縮緊固。該電纜連接絕緣結構模型編號為B，模型如圖3所示。③結構模型C：先用硅橡膠自粘帶疊包2次，用密封膠密封兩端，再用硅橡膠玻璃布自粘帶（具有一定延展性）疊包1次，之后用玻璃布壓敏帶疊包1次，外套一層氟硅膠熱收縮套管，并加熱至套管收縮緊固，最后用密封膠密封熱縮套管兩端。該電纜連接絕緣結構模型編號為C，模型如圖4所示。

（4）電纜接頭模型浸水試驗。浸水試驗采用自來水，水溫要求常溫，浸水過程中水溫變化在±2℃以內。將電纜接頭模型浸入水中，要求水平面淹沒整個電纜側外包絕緣為準，對電纜接頭模型進行入水初始絕緣電阻檢測，浸水后每隔48h檢測一次電纜連接模型的15s和60s浸水絕緣電阻，浸水總時長為360h，測量電壓DC1000V。

2 試驗結果與分析

（1）試驗結果。表2為各種電纜連接結構模型浸水試驗過程中10s和1min絕緣電阻檢測結果。從表2可以看出，三種電纜連接模型的初始入水絕緣電阻水平相當。浸水試驗過程中，三種電纜連接模型的絕緣電阻變化情況如圖5所示，從圖5可以看出，B與C兩種結構模型的浸水絕緣電阻水平明顯優于結構模型A，C結構模型比B結構模型的絕緣電阻略優。

圖5 浸水試驗各結構的1min絕緣電阻

表2 電纜連接模型15s和60s浸水絕緣電阻值（GΩ）

（2）分析。從以上電纜鏈接的三種絕緣結構浸水試驗結果可以看出：①文章提到的電纜連接絕緣結構B和結構C具有良好絕緣密閉性，絕緣結構防水性能要優于結構A；②電纜連接絕緣結構模型C的整體密閉性略優于絕緣結構模型B。與絕緣結構模型B相比，絕緣結構模型C需要用密封膠密封熱縮套管兩端。密封膠本身不僅具有揮發性氣味，而且需要較長的固化時間。在整個浸水試驗過程中，絕緣結構模型C的優勢與絕緣結構模型B相比并不明顯，故從環保性、經濟性以及操作性等方面綜合考慮，電纜連接絕緣結構模型B比絕緣結構模型C具備相對優勢。

3 結語

試驗驗證結果表明，電纜連接部位的采用“硅橡膠自粘帶+硅橡膠玻璃布自粘帶+玻璃布壓敏帶+氟硅膠熱收縮套管”的絕緣結構，不僅提高了電纜連接部位絕緣的密封性、防水性能和環保性，而且簡化了操作工藝。

［1］GB/T 2423.38-2008.電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗方法試驗R：水試驗方法和導則［S］.

［2］GB/T 20160-2006.旋轉電機絕緣電阻測試［S］.

［3］EEE 43-2000.Recommended Practice for Testing Insulation Resistance of Rotating Machinery［S］.

［4］曹亞琴，王建華，鐘力生，，等.電氣電子絕緣技術手冊第一版［M］.北京：機械工業出版社，2008.

Experimental Study on Insulation and Waterproof Performance of Wind Turbine Stator Cable Connection

ZHENG Wei-Wei，XUE Chang-zhi，CHEN Hong-sheng
（Zhuzhou Electric Co.，Ltd.，Zhuzhou，Hunan 412000，China）

The sealing performance of the cable connecting the stator of the wind turbine generator directly affects the moisture resistanceofthewholestator.Thispaperintroducesthesignificanceofcableconnectioninsulationwaterproofperformancetotheweir resistance of the whole wind turbine.The paper analyzes waterproofing performance test of several cable connection insulation protection structures and put forward solution to improve the water resistance of cable connection insulation is put forward.

wind turbine；cable connection；insulation resistance；waterproof

TM315

A

2095-980X（2017）04-0080-02

2017-04-07

鄭蔚蔚（1984-），女，碩士，助理工程師，主要從事風電絕緣結構與系統設計工作。

陳紅生（1966-），男，大學本科，教授級高工，主要從事絕緣結構與系統研發工作。