清遠(yuǎn)抽水蓄能電站電動發(fā)電機(jī)定子下線淺析

李 華，王建忠

（1.清遠(yuǎn)蓄能發(fā)電有限公司，廣東 清遠(yuǎn)511853；2.中國水利水電第十四工程局機(jī)電安裝工程分局,云南 昆明650032）

1 概述

清遠(yuǎn)抽水蓄能電站（以下簡稱清蓄電站）安裝了型號為SFD320/331-14/6570的4臺三相、豎軸、半傘式、無風(fēng)扇徑向雙路徑磁軛通風(fēng)、密閉自循環(huán)空冷、可逆式同步發(fā)電電動機(jī)。發(fā)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)：額定容量：356MVA；額定電壓：15.75kV；額定電流：13050A；功率因數(shù)：（COSΦ）0.9滯后（發(fā)電機(jī)工況）；額定轉(zhuǎn)速：428.6r/min。定子繞組采用波繞組，星形接線，中性點接地運(yùn)行，定子絕緣等級為F級。定子在現(xiàn)場下線，主要涵蓋了：單根線棒耐壓試驗、端箍安裝、鐵心及槽部測溫元件安裝、下層、上層線棒嵌入、墊條安裝、槽楔安裝、繞組耐壓試驗、連接端頭焊接、匯流排焊接、絕緣盒安裝及環(huán)氧澆灌等。由于此單機(jī)容量大、現(xiàn)場安裝工藝也比較特殊。定子現(xiàn)場組裝及下線主要施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 定子現(xiàn)場安裝工藝流程圖

2 定子下線要點

2.1 下線前準(zhǔn)備

定子線棒及R.T.D層間測溫墊條進(jìn)行絕緣電阻測量、耐壓試驗。上、下端箍的組裝。檢查鐵芯槽部、端箍絕緣無機(jī)械損傷。由于抽水蓄能電站地下廠房環(huán)境濕度大，槽底、槽側(cè)面易生銹，在下線前發(fā)現(xiàn)有銹必除，并將定子鐵心烘干后再下線。

2.2 線棒下線關(guān)鍵工藝

（1）下層線棒及側(cè)邊墊條的嵌入。檢查基準(zhǔn)槽位置和各種線棒的插入槽位置，并在鐵心端部做標(biāo)識。插入槽底墊條，端部保留15mm余長，用膠帶粘住槽出口部位。檢查確認(rèn)槽底墊條沒有扭曲，用雙面膠帶粘住鐵心部的上、中、下3點。依次插入下層線棒，在線棒與端箍之間墊墊條，墊之前墊條圍包適形材料，適形材料包之前預(yù)浸環(huán)氧室溫固化膠。適形材料的壓縮量應(yīng)大于50%。將下層線棒嵌入槽內(nèi)，線棒與鐵心軸向中心線應(yīng)對齊，嚴(yán)禁敲擊線棒端部來調(diào)整線棒的軸向。檢查線棒槽內(nèi)直線部分是否緊貼槽底，將線棒插入所定位置后，在鐵心兩端部打入臨槽楔，固定線棒。根據(jù)線棒和鐵心之間的間隙分別備厚度不一的7種側(cè)邊墊條，緊實地插入到線棒鐵心之間的間隙。側(cè)邊墊條之間的縱向間隙控制5～10mm內(nèi)，不能使側(cè)邊墊條在縱方向上重疊。

（2）端箍綁扎及線圈端部固定。將浸漬了環(huán)氧樹脂的毛氈呈U型環(huán)抱墊條緊實地插入在線棒端部之間及線棒與端箍之間。對線棒端部間的插入毛氈的位置，用滌綸玻璃絲管繩牢牢綁扎兩根線棒。檢查線棒端部斜邊與端箍之間和線棒之間斜邊的間隙，在線棒端部與端箍之間墊入適形氈包裹的間隔片，線棒端部之間墊斜邊墊塊，其厚度根據(jù)斜邊間隙的大小進(jìn)行調(diào)整，斜邊墊塊塞入前外圍包適形材料，相鄰斜邊墊塊的重疊長度不小于10mm。用滌綸玻璃絲管繩對線棒端部斜邊墊塊、下層線棒與端箍綁扎4道，滌綸玻璃絲管繩使用前應(yīng)預(yù)浸環(huán)氧室溫固化膠，并室溫晾至半干后使用。在所有綁繩和適形材料表面少量均勻涂刷一層環(huán)氧室溫固化膠，涂刷時應(yīng)避免污染線棒高阻防暈層。毛刷上應(yīng)浸入少量膠水，多次涂刷，以防膠水流入線棒高阻層和線槽內(nèi)。繞組端部綁扎固化后，清理余膠，檢查繞組端部斜邊間隙符合要求。下層線棒下線完成后，室溫下固化時間不少于12h。

（3）上層線棒和側(cè)邊墊條的插入。在測溫墊條和層間墊條的安裝之后，從鐵心內(nèi)徑側(cè)看的逆時針方向依次插入上層線棒。在線棒上有鐵心端部位置的標(biāo)記，以此標(biāo)記為基準(zhǔn)確定線棒位置將線棒插入所定位置并在鐵心兩個端部的兩點上打入臨時槽楔，固定線棒。檢查線棒側(cè)邊間隙。

（4）槽楔打入。打入前用楔下墊條保護(hù)線棒，用線棒壓緊工具將線棒按壓到槽底。從下側(cè)開始依次固定槽楔。下側(cè)的最下段的槽楔要從下向上打入，第2段以后的槽楔全部從上向下打入。槽楔設(shè)置在插入位置，將滑規(guī)插入楔形槽測量其間隙，調(diào)整楔下墊條達(dá)到滑規(guī)的基準(zhǔn)尺寸范圍內(nèi)。楔下調(diào)節(jié)墊條的厚度根據(jù)滑動量規(guī)用掌心的壓力下進(jìn)入的深度決定。測量楔下墊條厚度后，從線棒窄面開始按墊條、波紋板、槽楔的順序插入。插入槽楔后，用銅榔頭敲打斜楔沖板將斜楔打緊，并通過打音檢查鐵心上下端兩根槽楔應(yīng)無空隙，其余各槽楔有空隙的長度不應(yīng)超過槽楔長度的1/3。槽楔上通風(fēng)溝與鐵心通風(fēng)溝的方向應(yīng)一致，中心應(yīng)對齊，偏差不大于2mm。所有槽楔伸出鐵心槽口的長度相互高差不大于5mm。槽楔表面不應(yīng)高出鐵心內(nèi)圓表面。

（5）下部連接片的焊接。在線棒與連接片的接合處，插入1張0.35mm厚的銀焊片。通過電極通電加熱連接部分，接合處插入的銀焊片開始溶化之后進(jìn)行外加釬料的釬焊。焊縫不飽和處采用銀焊條填滿。銀銅焊接之后，用鋼絲刷對焊接部位打磨、清理，并目測檢查焊接部位確認(rèn)沒有缺陷。

（6）絕緣盒安裝。下側(cè)上層線棒端部間固定后，向下部絕緣盒中加入約60%的攪拌好的環(huán)氧樹脂。在連接處放入浸漬了環(huán)氧樹脂的5mm厚的毛氈。為了確定絕緣盒的位置，設(shè)定絕緣盒支座。檢查、確認(rèn)絕緣盒和線棒主絕緣重合30mm以上。經(jīng)過一段時間，填充環(huán)氧樹脂會沉降，按照需要追加環(huán)氧樹脂。而對于上絕緣盒，為防止環(huán)氧樹脂泄漏，使用環(huán)氧膩子密封底部。

（7）匯流母線安裝。匯流母線的接頭和線棒的連接部位使用銀銅焊接來連接。銀銅焊接通過焊接變壓器的炭精電極通電加熱。匯流母線之間通過螺栓緊固來連接組裝。使用云母帶或云母墊板和玻璃漆布的混用絕緣材料進(jìn)行絕緣處理。

（8）槽楔防動綁扎及線棒端部間的固定。將浸漬了環(huán)氧樹脂的毛氈包在下側(cè)槽楔端部上，用滌綸玻璃絲管與上下線棒一起綁扎固定。綁扎后，滌綸玻璃絲管表面應(yīng)涂上環(huán)氧樹脂。將浸漬了環(huán)氧樹脂的毛氈呈U字型抱住墊條插入線棒末端之間，并用滌綸玻璃絲管綁扎固定。

（9）線棒測溫電阻的接線。按測溫電阻布線連接到端子箱，三芯屏蔽線穿過固定管子用環(huán)氧膩子固定。布線連接結(jié)束后，檢查導(dǎo)電情況并測量電阻。

（10）線棒止沉塊安裝。按照止沉塊的外R在軸向上接觸線棒內(nèi)R5mm以上標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整止沉塊。每2槽1個的比例插入調(diào)整好的止沉塊。用滌綸玻璃絲管將止沉塊與上下層線棒一起綁扎牢固。綁扎后，滌綸玻璃絲管表面應(yīng)涂上環(huán)氧樹脂。

（11）匯流母線間固定及絕緣盒綁扎。將浸漬了環(huán)氧樹脂的毛氈呈U字型包住環(huán)氧板固定塊插入?yún)R流母線間，用滌綸玻璃絲管綁扎。絕緣盒內(nèi)填充的環(huán)氧樹脂硬化之后，使用無堿玻璃絲帶進(jìn)行綁扎。并在綁扎帶上涂上環(huán)氧樹脂。

（12）干燥、絕緣漆的處理。用保溫帆布覆蓋整個定子線圈，采用電爐或其他加熱器（50～60kW）加熱，以線棒表面溫度75～80℃下烘焙時間不少于72h。干燥過程中，每隔1h測量并記錄線棒、鐵心、內(nèi)部空氣的溫度及各相絕緣電阻。噴涂定子絕緣漆時，要均勻噴涂防止出現(xiàn)噴涂斑點。

3 定子試驗

定子下線每道工序完后，都需要進(jìn)行相應(yīng)工序的試驗，如單根線棒干燥完后每根線棒均進(jìn)行了耐壓試驗；當(dāng)上層、下層線棒嵌裝后，對上層及下層線棒均進(jìn)行了耐壓試驗。鑒于4臺機(jī)組定子下線電氣試驗數(shù)據(jù)相差不大，下面以1號機(jī)組為例，在線棒嵌入前的耐壓試驗過程中，線棒起暈電壓大于23.6kV、耐壓過程中未被擊穿，則試驗通過，如表1所示。槽電位測量：在下層線棒下線后、上層線棒下線后分別測量槽電位，以檢測側(cè)邊墊條安裝是否滿足要求，若槽電位在10V以內(nèi)，則合格。各相直流耐壓值為47.25kV，泄漏電流不隨時間延長而增大，各相泄漏電流的差別不大于最小值的50%，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表2。各相交流耐壓值為34.5kV，持續(xù)1min，無閃絡(luò)、放電及擊穿現(xiàn)象。其他電氣試驗結(jié)果均滿足標(biāo)準(zhǔn)。

表1 發(fā)電機(jī)定子線棒耐壓試驗

表2 直流耐壓及泄漏電流測試

4 存在的問題及對策

4.1 安裝工藝控制

發(fā)電機(jī)定子在線棒出槽口、定子通風(fēng)槽硅鋼片尖角處等部位電場強(qiáng)度較大，使得周圍空氣發(fā)生部分電離的現(xiàn)象；某些部位電場還呈集中狀態(tài)分布，出現(xiàn)電暈。為了控制電暈現(xiàn)象，清蓄電站采取了以下措施：定子下線在特制的封閉、無塵、干燥、溫度恒定的工棚內(nèi)進(jìn)行。定子下線前，用干燥、干凈的壓縮空氣對定子及線圈實施清潔，重點部位有線棒本體、線棒端部和槽口；打槽楔時，確保槽楔和線棒之間填實，并對鐵心通風(fēng)槽損壞部位修復(fù)；線棒在搬運(yùn)、下線過程中采用專用外殼保護(hù)工具，避免線棒在運(yùn)輸過程中直接受力而破壞絕緣及變形。在綁扎中，檢查綁線不得出現(xiàn)尖端，否則要用砂紙打磨平整，并用壓縮空氣清理干凈。

4.2 端部連接銅板焊接

4號機(jī)定子上層線棒與下層線棒端部出現(xiàn)周向、徑向尺寸偏差較大現(xiàn)象，影響線棒端部焊接及絕緣盒安裝。處理辦法：通過對連接銅板尺寸和絕緣盒尺寸加大的辦法修正，同時調(diào)整灌注膠、膩子、堵板等材料施工工藝。根據(jù)測量偏差數(shù)據(jù)現(xiàn)場制作連接銅板，在連接銅板焊接時保證端部搭接接觸面積和絕緣強(qiáng)度滿足規(guī)定要求，并應(yīng)確保線棒盡量在不受力情況下焊接。

4.3 上層線棒下線后打完槽楔后與下層線棒同試試驗

清蓄電站1號機(jī)、3號機(jī)定子線棒由東芝日本制造，2號機(jī)、4號機(jī)的定子線棒由東芝杭州制造，根據(jù)各工廠傳統(tǒng)經(jīng)驗，1號機(jī)和3號機(jī)的定子線棒端部連接銅板在工廠焊接到下層線棒端部，與上層線棒端部的焊接在電站現(xiàn)場完成。2號機(jī)、4號機(jī)的定子下層線棒及上層線棒的端部連接銅板焊接都在電站現(xiàn)場完成。在定子上層線棒嵌入后，打完槽楔，端部連接銅板焊接前，進(jìn)行上層線棒與下層線棒同試試驗。由于現(xiàn)場試驗設(shè)備儀器容量限制，需要分瓣做交流耐壓試驗。對于1號機(jī)、3號機(jī)，由于線棒端部的連接銅板已經(jīng)在工廠焊接到下層線棒端部，上層線棒下線后，連接銅板緊靠上層線棒，導(dǎo)致安裝現(xiàn)場分瓣、絕緣處理困難，根據(jù)廠家標(biāo)準(zhǔn)，采用直流耐壓試驗代替。而2號機(jī)、4號機(jī)，由于上下層線棒端部連接銅板在試驗前還未焊接，通過在分瓣部位采用特殊絕緣處理后進(jìn)行分瓣交流耐壓試驗。

（1）分瓣方法：清蓄電站發(fā)電機(jī)定子共336槽，336根上層線棒、336根下層線棒，波繞組方式連接，接線方式：Y×7，繞組節(jié)距：1號（下）-27號（上）-48號（下），試驗前，從第1槽、168槽處進(jìn)行分瓣。

（2）絕緣處理：將被試線棒端部用導(dǎo)線連接在一起，在分瓣處用Nomex絕緣紙和有機(jī)玻璃將定子線棒分成兩瓣分別進(jìn)行試驗。被試線棒與試驗儀器相接進(jìn)行試驗，非試驗段用導(dǎo)線將定子線棒、測溫墊條引出線、定子機(jī)座相連后接地。試驗前進(jìn)行全面徹底的清掃和檢查，用紡布蘸無水酒精擦凈槽口、線棒鐵心槽外部分、連接板表面。

（3）試驗控制：試驗前，所有測溫元件、端箍、定子鐵心等均應(yīng)接地，定子繞組絕緣電阻、吸收比合格；如有受潮和缺陷需消除后方可進(jìn)行交流耐壓試驗，并檢查所有試驗設(shè)備、儀器儀表接線指示正確無誤；所有設(shè)備儀表接好后，合上試驗電源升壓，在空載條件下調(diào)整保護(hù)球隙，使其放電電壓為試驗電壓的1.1～1.2倍，調(diào)整結(jié)束將電壓降到零，切斷試驗電源；加壓前，首先要檢查調(diào)壓器是否在零位，調(diào)壓器在零位方可升壓，升壓時應(yīng)相互呼唱，至試驗結(jié)束。

5 結(jié)束語

清蓄電站電動發(fā)電機(jī)定子下線、組裝質(zhì)量，電氣試驗均滿足技術(shù)規(guī)定要求。在下線過程中，嚴(yán)格控制每道工序的質(zhì)量，采用定子工棚、定子線棒運(yùn)輸?shù)葘Ｓ霉ぞ?，保護(hù)了線棒的安裝質(zhì)量，并通過整體分瓣交流耐壓試驗方法驗證了定子線圈的電氣性能和下線質(zhì)量，為下一步定子吊裝提供了技術(shù)保證，也為類似電站定子下線提供更多經(jīng)驗。

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