灯泡贯流式发电机定子现场下线施工工艺

【摘要】发电机定子现场铁芯迭压及下线工作量大，施工工艺复杂，对施工的环境条件要求很高。高砂水电站定子改造是结合发电机组大修进行，施工期间施工场地小，施工相互干扰大。本文叙述了高砂水电站贯流式发电机定子改造现场下线的施工工艺，介绍了定子电气试验的结果，并对如何控制发电机电晕电压采取的施工措施提出了看法。

【关键词】发电机定子；施工工艺；现场下线；电气试验

1 概况

高砂水电站安装4台型号为SFWG-48/4950灯泡贯流式三相同步水轮发电机组，其发电机主要技术参数为： 额定容量13，888kVA；额定功率12，500kW；额定电压6.3kV；额定电流1272A；功率因数（COSΦ）0.9；额定转速125r/min。

发电机定子为条式波绕组，星形接线，中性点不接地运行，定子绝缘等级为F级。定子在现场进行下线，定子下线工作包括：下线前准备、线棒耐压试验、端箍和测温元件安装、上、下层线棒嵌入、槽楔安装、端头焊接、汇流排安装焊接，环氧盒安装等。由于该电站发电机存在的定子铁芯松动、定子运行温度过高和定子机座刚强度较差等先天不足的严重缺陷，造成定子塌陷等多起事故，为了彻底解决发电机存在的问题，公司通过调研决定对发电机定子进行结构性更新改造。定子在电站现场进行铁芯叠压和线棒下线，定子现场下线施工工艺流程图如下。

2 定子下线施工工艺

2.1 定子下线前准备工作

由专人按有关规定配制792、793室温固化环氧胶等绝缘材料。玻璃丝绳浸793浸渍胶；端部用适形毡浸793室温固化环氧胶并晾至半干备用。检查线棒冷态时主绝缘电阻值，若低于每千伏1M（按绕组额定电压计算）则应进行干燥处理。检查线棒，若表面防晕层或表面半导体漆损伤，需进行修复后再用，若主绝缘损伤则不能使用。下线前，对单根线棒按标准进行交流耐压试验。如线棒引线头及连接板表面氧化，下线前需对线棒引线头焊接部位的表面进行清理，用电动钢丝刷及0#砂布去除表面氧化膜及杂物，然后用酒精洗净。连接板也用上法将表面清理干净。

2.2 下线工艺过程

（1）按定子测温装置图布置、装好测温电阻线圈引线及线夹。

（2）定子线棒下线前耐压试验及下层线棒与并头连接板焊接：

定子线棒下线前耐压试验 试验耐压为18.3KV；下层线棒与并头板用钎焊机采用银铜焊焊牢。

（3）下线前的工作

检查铁芯槽口，如有尖角、毛刺，应用锉刀修除。用压缩空气吹净定子铁芯。在铁芯槽部喷一层低电阻一层低电阻半导体漆。按图纸每隔10槽标出槽号，有电阻线圈、连接线及引线槽都应在相应的槽号上标出，所有标记应清晰、准确。

（4）端箍装配及测温电阻埋设

发电机定子端箍采用非磁性材料制作。端箍焊接时，注意焊接变形，保证曲率和弧度的连续性。定子槽内埋设分度号为Pt100的铂热电阻作为测温元件。铂热电阻值变化灵敏，测量可靠，但是，电阻易损坏。其安装应符合图纸要求，线圈接头用锡焊焊好，焊后半叠包三层黄蜡绸漆带，外层半叠包一层玻璃丝带并涂固化胶和半导体漆。检查线圈有无短路、断路、接地等现象，若有应及时修复或更换。

（5）下层线棒的嵌入

按图纸在槽底放入厚度为0.1㎜的桐马低电阻玻璃布两层。将下层线棒按标号嵌入槽内，检查端部伸出长度符合图纸，控制斜边间隙误差±3㎜，节距误差±3㎜。按要求用浸有793室温固化环氧胶的玻璃丝带和间隙块将线棒相互绑紧，间隙过大可加垫适形毡。用塞尺检查线棒侧面间隙，若间隙大于0.25，且长度超过100时，则用9332环氧半导体玻璃布板垫片塞紧。应注意在打入垫片时不得损伤线棒，垫片头部应修锉圆滑，不得有尖角，垫的高度与线棒平齐或略低。线棒下到槽底后，用压紧工具和压线垫条将下层线棒压紧。下层线棒全部嵌完后，配放间隔块，配放时用适形毡包住垫块两面，最后用五纬玻璃丝带绑扎。下完全部下层线棒，取出下线工具和压线垫条。

进行下层线圈耐压试验。用2500V级摇表测量绕组绝缘电阻，其值应>6MΩ，分批测试时，不参与试压的线棒和测温元件应与机座做电气连接，机座接地。试验耐压为18.3KV， 测量槽电位应小于10V。盖好线棒引线头，对线棒端部按图纸要求进行喷漆。

（6）上层线棒的嵌入

用压缩空气吹净下层线棒，标出测温电阻、引线、连接线的槽号，方法同前。按图纸要求放入层间垫条、测温电阻，并接线包好绝缘后检查是否短路、断路等现象。在适当的槽号下3～4根线棒，检查端部伸出长度及上、下层线棒引线头对齐情况，若无问题，再将上层线棒用橡皮锤沿长度方向均匀打入，并按图纸要求嵌入其余线棒，与铁芯间隙处理同前，注意上、下层线棒引线头对齐情况，对层间有测温元件者，垫条应躲开测温元件，以免压坏测温元件。用浸好漆的玻璃丝带将绦波绳、上、下层线棒一齐绑扎紧。间隔块仍按前面方法配放和绑扎。所有绑扎处刷透792室温固化胶。测量槽电位应小于10V。嵌放上层线棒时，以下层线棒引线端为基准，进行端部绑扎。

（7）槽楔安装

在压紧状态下测量槽深，计算出需加垫条的厚度，并加垫波纹板垫条垫好将槽楔打紧。

（8）端头焊接

发电机定子上、下端头焊接采用银焊机，用大电流碳精加热法焊接。将并头铜板用专用工具大力钳固定于端头上，另一端塞入0.2 mm银焊片HLAg80-5 两片，用硬焊机钳口夹紧加热，通入电流约6 000A 左右，加热2min，Φ3银焊条填充均匀。此种焊接方法为直热式，加热均匀，操作方便，焊料渗透性好，表面光洁，牢固可靠，焊接接头电阻测试百分之百合格，是深受运行单位欢迎的一种焊接方法。

（9）绝缘盒安装

清洗绝缘盒，将绝缘盒用电话纸包好，盒内灌注填充胶套入并头，固定好位置，再次灌入填充胶。固化收缩后再次补灌填充胶，待全部固化后，清理撒去电话纸。

3 定子整体试验

高砂水电站4台机定子整体试验均为一次试验合格，这与施工过程中严格的质量控制有关。定子下线每道工序完后，均要进行相应工序的试验，对施工的质量进行监督，如单根线棒干燥完后每根线棒均进行了耐压试验；当上层、下层线棒嵌装后，对上层及下层线棒均进行了耐压试验，有效地控制了质量事故的发生。

#3发电机定子试验结果良好。定子线棒耐压试验结果见表1；定子的直流耐压及泄漏电流试验结果见表2；工频耐压试验结果见表3。

4 问题讨论

发电机投入运行后，其使用寿命除取决于机械部件外，还取决于定子线棒的绝缘寿命。高电压作用下线棒的电晕电压，受湿度和绝缘内部气孔的影响，发生放电现象，将改变绝缘材料的内部结构，降低绝缘使用寿命。就现场下线对电晕电压的影响，谈几点看法和处理方法。

4.1 发电机定子易出现电晕的部位及电晕形成机理如下：

（1）线棒出槽口处。电场强度分布不均，局部电场升高，而使附近空气局部电离；

（2）定子通风沟硅钢片尖角处。电场强度局部升高，使空气游离；

（3）线棒的宽面和铁芯之间，有空隙，电场强度分布不均匀，使空气游离；

（4）线圈端部间隔垫块绑扎处，及线棒端部和端箍接触处，电场局部集中，产生电晕。

4.2 针对以上原因，为了控制发电机定子电晕的出现，在施工中应采取以下措施：

（1）定子下线前，用干燥、干净的压缩空气对定子及线圈进行整体清扫，重点清除线棒端部的灰尘和槽口污秽；

（2）严格执行工序间的检查制度，在上道工序结束，下道工序开始前认真清扫，确保槽内及线棒之间无灰尘杂物；

（3）打槽楔时，要保证槽楔和线棒之间填实，并注意对打槽楔时造成的铁芯通风沟损坏进行修理，保证铁芯通风沟的平整，并与槽楔通风沟对齐；

（4）线棒在搬运、下线和绑扎中，注意防止擦伤，以免损坏防晕层，因线棒的端部均采用二次碳化硅作防晕层，碳化硅为细微的颗粒；

（5）下线时注意标高一致，注意弄相线棒间的侧面间隙，绑线注意修整，防止尖端放电；

（6）发电机定子下线结束，喷漆前对定子进行全面清扫，将杂物及导电性污秽清除干净，剪去多余的绑扎物，对施工中造成的一些微小尖端，用砂纸磨平，最后用压缩空气吹净。

经过实际检验，上述措施对提高发电机电晕电压是有效的。

作者简介：

吴文栋，男，（1968.03—），汉族，福建省高砂水电有限公司，工程师，主要从事水电厂生产技术及检修管理工作。