氮化硼立功了！业内首台GVPI高导热发电机问世

近日，由上海电气电站集团子公司上海发电机厂研发的GVPI（整体浸渍）高导热型80MW空冷发电机通过各项出厂试验，不仅成为了行业内首台GVPI高导热型汽轮发电机，更是电机高导热技术突破所取得的一个重要里程碑。 空冷发电机离不开高导热主绝缘材料 大型空冷高压发电机与传统的水冷、氢冷机组相比，具有结构简单、安全可靠、便于维护且便于快速启动等优点，近年来市场需求大增。国内各大型机组制造企业为满足市场需求，近几年投入了不少人力物力开展大型空冷机组制造技术的研究，其中提高空冷发电机主绝缘的热传导性能以有效降低空冷发电机的尺寸和制造成本，从而进一步提高大型空冷发电机经济技术指标和单机容量成为了一项重要任务。 为解决大型空冷发电机散热的问题，国外于二十世纪九十年代初就开始了高导热主绝缘材料的研究，并应用于空冷发电机主绝缘。典型代表是瑞士tVon Roll Isola 公司1993年推出的高导热主绝缘材料，该材料固化成型后导热系数达到0.50 W/(m·K)，比普通主绝缘的导热系数0.25~0.28W/(m·K)高了近一倍。国外一些著名的电机制造公司，例如瑞士ABB公司、日本东芝公司相继采用了该材料，成功应用于“18 kV级大型空冷发电机的主绝缘”,在不改变设计的前提下，发电机的温升下降了10℃；或在相同温升下，发电机的容量提高了20%以上。 氮化硼作填料，散热性能很给力 表冷发电机因其结构简单且运维方便，是当前工业环保设备和燃机配套的主流机型，为解决电机散热这一技术难题，2019年，上海发电机厂开始进行立项攻关，并与上海交通大学和相关企业合作开展高导热绝缘技术研究。项目团队采用介电常数低、击穿场强高和导热能力强的氮化硼作为高导热填料，选择GVPI系列表冷产品作为应用机型，在经过高导热材料开发、模拟试样考核到产品型式试验对比等研发环节，攻克了导热系数测试、渗透能力评估和光纤测铜温等多项技术难点，最终将高导热材料成功应用到产品，并将导热性能提升约40%。以一台250MW全氢冷发电机为例，经测算，在不改变电机尺寸的条件下，使用高导热绝缘可使定子绕组热点温升降低10K，大幅提升了电机的可靠性和经济性。