淺談發(fā)電機(jī)定子繞組現(xiàn)場嵌裝工藝及試驗(yàn)

劉建成

（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧沈陽 110179）

0.概述

思林電站位于貴州省銅仁市思南縣境內(nèi)，電站裝有4臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量262.5MW，總?cè)萘?050MW，年發(fā)電量40.64億kWh，是烏江干流的主要電源點(diǎn)之一。水輪發(fā)電機(jī)定子繞組的嵌裝是在定子鐵芯裝壓完畢，并試驗(yàn)檢測合格后吊入機(jī)坑內(nèi)進(jìn)行。發(fā)電機(jī)定子型號(hào)為SF262.5-64/15000，定子鐵芯外徑15000mm、定子鐵芯內(nèi)徑14200mm、定子鐵芯槽數(shù)624槽、每極每相槽數(shù)q=3+1/4、每相并聯(lián)支路數(shù)a=4、繞組節(jié)距Y=1-12-21、極數(shù)2P=64、線槽尺寸28.5mm×162.6mm、絕緣等級(jí)F級(jí)。

1.繞組嵌裝工藝流程

線棒抽樣試驗(yàn)→鐵芯清理、噴漆、編號(hào)→端箍安裝→測溫元件安裝→嵌下層線棒、綁扎、耐壓、端部噴漆→嵌上層線棒、綁扎、打槽楔及安裝槽口墊塊→上、下層線棒耐壓試驗(yàn)→線棒端頭中頻焊接→并頭套接觸電阻測試→澆灌絕緣盒填充膠→匯流母線及引出線安裝→繞組干燥處理→整體直流電阻測試及交、直流耐壓試驗(yàn)。

2.施工前期準(zhǔn)備工作

（1）檢查單個(gè)定子線圈在冷態(tài)下的直線段寬度尺寸，應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定[1]。

（2）清理定子鐵芯，將毛刺凸片修磨平整，并用干燥高壓風(fēng)吹掃。

（3）按繞組接線展開圖確定鐵芯槽位置，并標(biāo)注測溫電阻、引出線、大小過橋。

（4）按線棒彎曲形狀制作堆放架，將線棒放置在墊有橡皮墊的清潔木制擱架上。

3.嵌裝工藝及質(zhì)量控制

（1）端箍裝配，按導(dǎo)則要求間隔26槽數(shù)嵌入線棒，并調(diào)整線棒的中線與鐵芯中心線應(yīng)對(duì)齊，用墊條壓緊線棒并緊靠槽底，將端箍預(yù)先固定在支撐架上，然后調(diào)整端箍和線棒間隙，端箍圓度調(diào)整好后將搭塊點(diǎn)焊，端箍接頭焊接、絕緣包扎，并經(jīng)1.25Ue耐壓合格。

（2）測溫元件安裝，安裝前應(yīng)對(duì)其試驗(yàn)檢測，涂刷半導(dǎo)體漆，晾干后用玻璃絲墊條制作的框架將電阻安放好后，埋入槽底、上下層間及齒壓板內(nèi)，隨后用兆歐表測量其電阻值應(yīng)不低于20MΩ。

（3）線棒嵌裝，下層嵌裝順序?yàn)榉床厶?hào)方向進(jìn)行，嵌裝應(yīng)以定子的中心線和線棒中線為準(zhǔn)，并按照線棒斜邊間隙與上、下露出槽口長度進(jìn)行調(diào)整，線棒嵌裝入槽后。檢查線棒中間段是否壓緊槽底，按導(dǎo)則要求將線棒綁扎在上下端箍環(huán)上；在線棒斜邊間的標(biāo)注位置處塞入墊塊，用玻璃絲帶將墊塊與線棒綁扎牢固；對(duì)下層線棒槽電位測試和耐壓試驗(yàn)。上層線棒嵌裝是按照順時(shí)針方向進(jìn)行，鋪設(shè)層間適形材料，配裝層間端箍環(huán)，其嵌裝工藝與下層相同。

（4）槽楔裝配，安裝時(shí)先由最下端主槽偰定位，副槽楔和波紋板塞入主槽楔下1/2～1/3，然后用工具敲擊副槽楔塞緊，并按自下而上的順序依次進(jìn)行槽偰的裝配。用0.5kg小錘敲擊檢查安裝緊密度，導(dǎo)則要求鐵芯上、下端槽楔無空聲，其他槽楔有空聲長度不允許超過槽楔自身長度的1/3，相鄰槽楔空聲部位不能為連續(xù)的[2]，對(duì)上、下層線棒進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。

（5）接頭焊接，用夾緊工具把中頻焊機(jī)感應(yīng)圈夾緊在線棒并頭板上，當(dāng)釬焊加熱至釬料融化后，旋緊感應(yīng)圈夾緊工具，先對(duì)并頭板下部焊縫添加釬料，再對(duì)上部焊縫和立縫添加釬料，經(jīng)復(fù)查釬料填滿并呈R狀后停止加熱，以此保證焊接質(zhì)量。

（6）絕緣盒套裝，將雙組份膠液攪拌均勻，迅速灌注到調(diào)整好的下端絕緣盒內(nèi)，待其固化后對(duì)凹陷部位再次補(bǔ)加膠液使之填滿。上端絕緣盒是將封口膩?zhàn)尤嗪途鶆?，在套裝通底絕緣盒的封口位置處涂抹膩?zhàn)雍螅M(jìn)行灌注。

（7）匯流母線及引出線安裝，確定匯流母線圓周位置，并將支架墊塊均勻布置后點(diǎn)焊在齒壓板上；將各層間銅排選擇分類，對(duì)曲率半徑進(jìn)行測量，符合圖紙要求后，對(duì)匯流排進(jìn)行預(yù)裝；安裝順序是由下而上逐層進(jìn)行，匯流母線安裝完畢后，檢查各支路及各相直流電阻應(yīng)平衡，其偏差值應(yīng)小于平均值的2%。

4.下線工裝設(shè)計(jì)應(yīng)用

（1）下線平臺(tái)優(yōu)化，定子下線所用的施工平臺(tái)為環(huán)形鋼結(jié)構(gòu)，分為上、下兩層，由12瓣組合而成，利用鋼管做主支撐，在鋼管頂部及管中位置處裝焊槽鋼，作為上、下兩層環(huán)形踏板托臂，并利用扁鋼制作防護(hù)圍欄，掛設(shè)安全網(wǎng)。因本電站工期比較緊，我方在設(shè)計(jì)制作平臺(tái)時(shí)，考慮在線棒嵌裝的同時(shí)可進(jìn)行導(dǎo)水機(jī)構(gòu)及下機(jī)架預(yù)裝工作，因此平臺(tái)設(shè)計(jì)內(nèi)圓尺寸可滿足最大件吊裝通過，由此縮短了機(jī)組安裝直線工期。

（2）防塵棚方案改進(jìn)，根據(jù)機(jī)坑內(nèi)上機(jī)架環(huán)形基礎(chǔ)與定子下線平臺(tái)支撐架的位置關(guān)系，設(shè)計(jì)制作了定子下線防塵棚。其材料主要使用了有機(jī)玻璃板，將有機(jī)玻璃板配割成多個(gè)梯形板，嵌裝于木框內(nèi)作為防塵棚整體的一瓣，由每瓣拼裝起來組成一個(gè)環(huán)形平面棚。此棚安裝、拆卸簡便，既保證了現(xiàn)場安裝的亮度，又防止了下線期間灰塵的侵蝕，提高了線棒的絕緣強(qiáng)度。

（3）絕緣盒支撐架設(shè)計(jì)，利用定子基礎(chǔ)與定子機(jī)座伸出來的穿心螺桿固定的方法，設(shè)計(jì)制作了下端絕緣盒支撐架。使用的主要材料有角鋼、全螺紋螺桿等，制作成“F”形狀支架，每隔30槽安裝一個(gè)，在螺桿上端鋪設(shè)木板，并把絕緣盒擺放在木板上，上、下調(diào)節(jié)螺桿選擇適當(dāng)位置后對(duì)絕緣盒進(jìn)行灌注。由此解決了絕緣盒安裝中調(diào)整難度大，改變了以往使用千斤頂做為調(diào)整支持的歷史，提高了效率和縮短了工期。

5.定子繞組現(xiàn)場試驗(yàn)

（1）單根及上、下層線棒試驗(yàn)，在定子下線前，應(yīng)對(duì)線棒進(jìn)行5%抽樣試驗(yàn)并檢查起暈電壓[3]。上、下層線棒嵌裝完畢后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，以檢測線棒的絕緣性能。在耐壓試驗(yàn)之前，應(yīng)測試其線棒的槽電位，檢查槽內(nèi)線棒的絕緣外表面與槽壁之間的接觸情況是否良好，有無電腐蝕現(xiàn)象，以預(yù)防運(yùn)行期間因電腐蝕損壞絕緣。

（2）接觸電阻測試，因定子繞組并聯(lián)支路數(shù)目較多，線圈的接頭也較多，個(gè)別接頭電阻較大，在以后運(yùn)行中焊縫的接觸電阻會(huì)增大，其結(jié)果導(dǎo)致接頭局部過熱、開裂，嚴(yán)重時(shí)將造成外部絕緣的損壞，因此應(yīng)盡早發(fā)現(xiàn)缺陷并及時(shí)處理。

（3）直流電阻測試，通過此試驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)線棒在制造過程中的斷線缺陷，也可發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場安裝過程中造成的并頭套焊接缺陷，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中受電動(dòng)力或電流沖擊，使得并頭套焊接缺陷惡化，進(jìn)一步導(dǎo)致過熱開焊，盡早發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取有力措施。

（4）直流耐壓和泄漏電流測試，此試驗(yàn)可有效的發(fā)現(xiàn)繞組貫穿性缺陷和端部缺陷，按照各階段試驗(yàn)的電壓和泄漏電流值，分析泄漏電流的趨勢(shì)變化，如線圈的某個(gè)部位絕緣較低或受潮，通過試驗(yàn)在絕緣還未擊穿前，可發(fā)現(xiàn)其絕緣的薄弱位置，及時(shí)采取有效辦法進(jìn)行處理，排除隱患。

（5）工頻耐壓試驗(yàn)，是考核定子線圈的整體絕緣強(qiáng)度，可有效的發(fā)現(xiàn)線圈局部絕緣受損情況，特別是線圈槽內(nèi)與槽口處的絕緣不良問題，如機(jī)械損傷及絕緣劣化現(xiàn)象。此試驗(yàn)是考核繞組安裝質(zhì)量最嚴(yán)格的一項(xiàng)，更接近于發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況，因試驗(yàn)電壓值高于運(yùn)行電壓，因此更能發(fā)現(xiàn)繞組絕緣不良局部及集中型的缺陷。工頻試驗(yàn)電壓值：U=15.75kV，2U＋3kV=2×15.75+3=34.5kV。

6.結(jié)語

結(jié)合上述試驗(yàn)，我方在施工中積極找出影響繞組絕緣性能的幾個(gè)關(guān)鍵工序要點(diǎn)，并嚴(yán)格加以控制，制止了絕緣不良隱患發(fā)生，保證了安裝整體質(zhì)量，4臺(tái)機(jī)定子繞組整體交流耐壓試驗(yàn)均一次性順利通過。施工過程中在不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，大膽改進(jìn)施工工藝，應(yīng)用有利于施工的工裝設(shè)計(jì)方案，提高了工作效率，加快了安裝進(jìn)度。希望本文粗淺總結(jié)能為以后水電站發(fā)電機(jī)定子繞組嵌裝積累經(jīng)驗(yàn)，提供參考與借鑒。