The aim of this work is to study the influence of technological defects in stator windings electrical insulation system on the inception of partial discharges in the stator slot of air-cooled electric rotating machines. By means of Comsol Multiphysics finite-element modeling software the electrophysical processes in high-voltage stator insulation with corona-protection coatings are numerically studied for both Resin-Rich (RR) and vacuum pressure impregnation (VPI) technologies. The most important results are the conclusions made about the possibility of slot partial discharges in the insulation system of stator windings, taking into account the possible types and sizes of technological defects of the anticorona coating in the slot area. The verification of the results of mathematical modeling by experimental study of slot partial discharges on test samples with artificial defects of anti-corona coatings made possible to establish the most dangerous types and geometric sizes of defects, which lead to the inception of slot partial discharges, which determined the practical significance of the results. Quantitative dependencies between the geometric dimensions of coating defects and the characteristics of slot partial discharges (inception voltage, maximum apparent charge, and average current) are experimentally established. The obtained data have practical importance for the development of the optimal technology for manufacturing the system of electrical insulation of the stator winding of high-voltage air-cooled electric machines.

Scopul lucrării este de a studia efectul tehnologiei de fabricație a sistemului de izolare electrică a înfășurării statorului, în special a defectelor tehnologice, în condițiile apariției descărcărilor parțiale în crestăturiile statorului mașinilor rotative electrice răcite cu aer. Acest obiectiv este atins prin utilizarea pachetului software de modelare a elementelor finite Comsol Multiphysics, cu ajutorul căruia se realizează un studiu numeric al proceselor electrofizice în izolația crestăturilor a înfășurărilor statorice cu acoperire anti-coronă, realizate folosind tehnologii de sertizare hidrostatice (Resin Rich) și impregnarea unor tije individuale cu aplicarea descărcărilor în vid (Single Bar VPI). Rezultatele cele mai importante constau în lansarîn izolația crestăturiilor statorului, ținând cont de tipurile și dimensiunile posibile ale defectelor tehnologice ale învelișului anticorona din regiunea crestăturii. S-a execiutat verificarea rezultatelor modelării matematice prin studiul experimental al descărcărilor parțiale în crestătură în mostre prototip a izolației cu defecte artificiale ale sistemelor anti-corona ce a făcut posibilă stabilirea celor mai periculoase tipuri și dimensiuni geometrice de defecte care duc la apariția descărcărilor parțiale în crestătură, ceea ce și determină semnificația practică a rezultatelor investigației. Au fost stabilite experimental relații cantitative între dimensiunile geometrice ale defectelor în acoperire și caracteristicile descărcărilor parțiale în crestătură (tensiunea de apariție, saarcina electrică aparentă maximă șivaloarea medie a curentul descărcărilor parțiale). Legițățile stabilite au o semnificație practică pentru testarea tehnologiei optime aplicabile pentru fabricarea sistemului de izolare electrică a înfășurării statorului mașinilor electrice de înaltă tensiune cu răcire cu aer.

Целью работы является изучение влияния особенностей технологии изготовления системы электрической изоляции статорной обмотки, в частности, технологических дефектов, на условия возникновение пазовых частичных разрядов в пазе статора вращающихся электрических машин с воздушным охлаждением. Поставленная цель достигается за счет применения программного комплекса конечностноэлементного моделирования Comsol Multiphysics, с помощью которого произведено численное исследование электрофизических процессов в пазовой части системы изоляции статорных обмоток с противокоронным покрытием, изготовленных по технологиям гидростатического опрессования (Resin Rich) и вакуум- нагнетательной пропитки индивидуальных стержней (Single Bar VPI). Наиболее важными результатами являются сделанные выводы о возможности возникновения пазовых частичных разрядов в системе изоляции статорных обмоток с учетом возможных типов и размеров технологических дефектов противокоронного покрытия в пазовой области. Проведенная верификационная проверка результатов математического моделирования путем экспериментального исследования пазовых частичных разрядов в макетных образцах с искусственными дефектами противокоронных систем позволила установить наиболее опасные типы и геометрические размеры дефектов, приводящие к возникновению пазовых частичных разрядов, что определило практическую значимость полученных результатов. Экспериментально установлены количественные зависимости между геометрическими размерами дефектов покрытия и характеристиками пазовых частичных разрядов (напряжением возникновения, максимальным кажущимся зарядом и средним током). Установленные закономерности представляют практическое значение для отработки оптимальной технологии изготовления системы электрической изоляции статорной обмотки высоковольтных электрических машин с воздушным охлаждением.