大型水輪發電機定子繞組安裝新工藝

靳濤

摘 要：隨著水利事業的發展，我國水電站裝機容量也在不斷增加，大型水輪發電機組應運而生，它們的定子繞組安裝工藝與中小型水輪發電機相比，采用了一些新的安裝工藝，本研究先簡單介紹定子繞組的概念，分析定子繞組的大體安裝程序，又對目前大型水輪發電機定子繞組的安裝新工藝進行了分析研究。

關鍵詞：水輪發電機；定子繞組；安裝工藝

對大型水輪發電機定子繞組的結構、材料和安裝工藝的研究可以提高水利事業的發展效率，定子線棒在安裝過程中，涉及的工序比較多，工藝過程也較復雜，相應的安裝質量控制要求也相應的提高，所有工序都必須進行嚴格把關。近年來，大型水輪發電機的定子繞組安裝有許多新的工藝，這些新工藝在水輪發電機的發展方面提供了借鑒和參考，同時也需要在實踐中進一步的驗證和改善。

1 定子繞組

電動機分為固定部分的定子和旋轉部分的轉子，定子繞組根據線圈繞制的形狀和嵌裝布線方式的不同又可分為集中式和分布式兩種形式，集中式繞組的繞制較嵌裝式簡單但是效率比較低，運行性能也不高，現在被廣泛使用的是應用分布式繞組形式。根據不同機種、型號及線圈嵌繞的工藝條件，電動機各自設計采用不同的繞組型式和規格，故其繞組的技術參數也不相同，與定子繞組相對的是轉子繞組。

定子繞組是發電機的動脈，定子繞組的絕緣應該達到一定的耐熱等級和足夠的介電強度，并保證在運行期間不會出現異常現象，定子在使用時要保證其不會出現損壞現象，使用前要開箱進行檢查，查看線棒是否出現變形、受損現象。

2 定子繞組的安裝程序

定子繞組在安裝時大體經歷了施工準備、繞組基礎焊接、下層線棒安裝、氣密性和密封試驗等程序，定子繞組的下線場地應該是防塵的，這樣可以提高定子的安裝質量，提高發電機的放電暈性和絕緣性能，可以在頂部安裝環形的軌道和吊車，以方便定子線棒的運輸和嵌裝過程；下線前應該對線槽等處進行仔細的清掃，防止雜物的落入，保證線棒的表面應該是平整光滑的，沒有出現損壞的情況；繞組電接頭焊接完成后，應該用銼刀或者砂布等磨平焊接頭表面的焊料，對不合格的接頭應該進行二次焊接；定子繞組、純水環管在安裝完成后還要進行密封性能試驗，以避免在運行之后出現定子純水系統充入純水后出現滲漏的現象。

3 大型水輪發電機定子繞組安裝新工藝

3.1 定子繞組的嵌線工藝

現在我國生產的大型水輪發電機定子繞組嵌線常采用的是手工嵌線的方式，就是用橡皮榔頭和打板把線棒慢慢的打入到槽內，再使用浸過膠的定向玻璃絲帶將其綁扎起來，以世界上知名的水輪發電機組制造商加拿大GE公司來說，其公司的水輪發電機定子繞組采用的是下線機進行嵌線工作，把線棒推入到槽內后也是采用一種浸過膠的玻璃纖維綁扎，其中使用的下線機是由電動液壓裝置、推進板和支臂等部件構成的，在嵌線時要把線棒和定子的線槽對準，再推入到槽內，由線棒推入到槽內的深度和下線機的壓力表讀數就可以推斷線棒是否推入到位，線棒到達合適的位置后，液壓裝置就會退出推進板，以下線機嵌線的工藝，線棒入槽時所受的推力比較均勻，而且線棒和槽壁、槽底的接觸緊密無縫，嵌線工藝的質量比較高，提高了工作效率，也在一定程度上減輕了安裝人員的勞動強度。

3.2 定子槽楔的裝配工藝

在定子槽楔的上下兩端各設置一個半橢圓形的缺口，這種結構設計的好處就是便于機組運行時線棒可以很好的散熱，同時這種結構的缺點是在打槽楔時降低了槽楔本身的強度，槽楔很容易被打壞，設想若將缺口設置在槽楔的中間部位再提高槽楔材質的強度，是否可以提高槽楔的強度，不會輕易的被打壞。槽楔在裝配的過程中增加了彈性墊條，保證槽楔在打緊后，這個彈性墊條可以被壓平，但其不會失去彈性，彈性也不會隨著外界條件的變化而消除或減弱，定子槽楔的緊度得到了保證，有利于改善機組運行后槽楔易松動的現象。在打上、下槽楔時，在墊條上涂環氧樹脂后，可以保證其牢固性。

3.3 線棒的接頭焊接工藝

現行的大型水輪發電機定子繞組線棒接頭焊接工藝有兩種形式，即大電流碳阻發熱硬釬焊和中頻感應式硬釬焊。前者的工作原理是在碳精塊通入大電流后就可發熱，并將熱量傳遞給焊接元件，使其溫度瞬間升高，焊料被迅速的熔化掉，在其冷卻后線棒就可以和并頭板牢固的焊接在一起，這種焊接工藝具有噪音小、操作簡單、焊接容量大的特點，可以提高焊接質量，唯一存在的缺點是輔助控制元件的性能較差；中頻感應式硬釬焊接的焊接設備是中頻焊接機，這種焊機是由中頻機、中頻變壓器和感應線圈構成的，其工作原理是中頻機可以供給中頻電源，焊接接頭可以在感應線圈的作用下發熱，這種工藝的優點是具有加熱面積大、加熱速度快、受熱均勻、焊接能力強的特點，這種工藝尤其要注意線棒端的絕緣處理，可以采用絕緣性能好的材料。

3.4 軟連接銅辮子工藝

銅辮子軟連接主要應用于電廠、電站、電解鋁廠、有色金屬、石墨碳素、化工冶金等行業。用于發電機與母線，母線與變壓器與整流柜，整流柜與隔離開關之間的連接及母線之間的連接。銅軟連接，銅鋁過渡軟連接，銅伸縮節間的伸縮起彈性保護作用，可調整設備安裝誤差，同時起（減震）工作補償作用、方便試驗和設備檢修等作用。 加拿大的GE公司生產的三臺水輪發電機定子在匯流環與線棒、匯流環與主引出線和中性點引出線處都采用了軟連接銅辮子，銅辮子在兩端都設有一個矩形的銅帽，由銀銅材質的焊接材料對銅帽進行封焊，進而將其連接成一體，這項工作是在工廠完成的，其他的焊接工作在施工現場完成。銅辮子是由多股辮子組成的，焊接時很容易被氧化變脆，折斷也很容易發生，銅帽的厚度不大，當遇到局部過熱或者加熱時間過長時就會出現燒穿的現象，焊接銅辮子前要全面檢查碳精塊，并對銅辮子的銅帽和線棒端進行打磨，以確保這幾處的表面平整，不會出現毛刺和凸起的現象。

3.5 定子繞組的試驗和測試

定子繞組的試驗合格后，可以為下一步的安裝工作提供有力的保障，以確保發電機組運行的安全穩定性。對定子繞組進行整體試驗的內容包括直流電阻測試、絕緣電阻吸收比和極化指數的測量等，全部試驗內容還包括氣密性、密封性的試驗，試驗之前要保證接線的正確性和可靠性；試驗之前可以先不接繞組，升高直流電壓到試驗的電壓值，校對各表讀數，并進行過流保護；要保證泄漏電流不隨時間的延長而增加；每相耐壓完成后要緩慢的降低電壓，待試驗電壓降到一定數值后，再經過放電電阻放電，放電的時間要保證在半個小時以上。

4 結束語

定子繞組是發電機的核心部件，其安裝質量直接影響到發電機的技術參數和運行的可靠性，提高定子繞組的安裝質量就顯得尤為重要，目前發展起來的大型水輪發電機定子繞組的安裝新工藝在技術方面提高了定子繞組的安裝質量，與此同時大型水輪發電機對安裝工藝的熟練性也有了更高的要求，還需要在實踐運行中進一步的完善和改進，通過借鑒國外先進的安裝技術，研究其定子繞組的結構和安裝特點，進而提高自身的安裝質量。

參考文獻

[1]李陳新，王益民.大型水輪發電機定子繞組安裝新工藝淺析[J].湖北水力發電，2001（1）.

[2]劉立.水輪發電機定子繞組絕緣材料的選擇[J].絕緣材料通訊，1994（6）.

[3]王樹清.水輪發電機定子繞組絕緣的運行經驗[J].水利水電快報，1995（10）.