對水輪發電機定子線圈模式的研究

孫吾波（哈爾濱電機廠有限責任公司,哈爾濱 150040）

對水輪發電機定子線圈模式的研究

孫吾波
（哈爾濱電機廠有限責任公司,哈爾濱 150040）

摘 要：水電站水輪發電機定子線圈質量的好壞直接影響著整個發電機的工作情況，本文針對水輪發電機定子線圈固有模式進行研究，總結出合理的新型的工藝方法，主要內容包括定子線圈制造工藝，水輪發電機定子線圈結構構造的設計，導線處理工藝，防腐蝕處理以及線圈嵌裝工藝等，在傳統方法之上進行改進，使發電機具有更高的工作效率。

關鍵詞：水電站;水輪發電機;定子線圈

0 前言

在水輪發電機工作時，定子線圈可以被看做是核心。所以，定子線圈的工作情況直接影響著整個發電機。而事實上定子線圈的設計及其防腐維護的工作是很復雜的。在線圈的設計中要考慮到散熱，電導損耗，防腐蝕等多方面因素，并且采用科學有效的方法來使定子線圈有很好的散熱性，降低電導損耗，并且可以防腐蝕。這就需要我們對定子線圈的模式進行具體的分析研究。

1 水輪發電機定子線圈的特點及工作原理

水電站的水輪發電機的定子進行繞組為雙層的條形波繞組，其中有三相四支路星形進行相連。而在兩層條形波繞組之間有一定的絕緣材料進行處理，我們一般是用粉石母帶或者再加上防暈層進行絕緣。但是在線圈的內部，我們一般就采用質量更好一些的槽襯作為了電暈的保護層，他們的材料一般是碳化硅晶體，這種材料的電阻是非線性的，可以很好的電暈保護層的作用，這一點我們在下文中在做研究，總之電暈層對水輪發電機的定子線圈進行保護和絕緣。線圈的連接處理也是很重要的步驟，在連接過程中要采用頻焊接的方法，這讓就可以讓每一條導線都是經過了匯流環的集結排列后在進行分支，使得線圈的兩端進行了更好的固定[1]。

2 水輪發電機定子線圈模式的研究

2.1 導線處理工藝

定子線圈的構造中有很多的導線，所以對導線的一系列處理就成了一個難題，比如導線的壓制，焊封等。首先，在導線的壓制時就容易出現很多問題，由于線圈中導線的股數較多，在壓制時容易造成導線不合攏，有小的彎曲，絕緣層的損傷等問題。所以我們采用一種新型的壓制方法，即有底板，定位軸和定位塊共同構成的導線壓制系統，這種方法可以使壓制后的導線具有一致性。另外，導線的焊接也是一個重點，為了使焊接的效率高，效果好，我們采用這種焊封的夾具，就是在線圈的引線上焊接導電塊，當兩層線圈下線后在導電塊的對接處進行焊接，當然這種方法對線圈的長度尺寸等有很嚴格的要求。但是實踐證明這種夾具可以高效率的焊封導線。導線處理的最后一道工序就是絕緣包扎，然而在包扎時，由于云母帶的柔軟性，帶本身的張力等因素會導致導線包扎的一系列問題。所以在包扎時要注意導線的擺放以及云母帶的預熱，這樣可以使導線的包扎更加緊密，這樣就完成了導線處理的所有工作。

2.2 線圈端部電位分布的研究

電導損耗在定子線圈中是一定存在不能完全杜絕的，所以我們只能盡量減小損耗。首先我們對線圈端部電位分布進行研究，上文提到的電暈層的材料是我們應首先考慮的問題，碳化硅作為防暈帶的主要材料，它有隨著場強增加電阻增大的特點，這樣就可以是兩端的電場更加穩定。低頻的交變電場下線圈端部的電場穩定性是由電阻材料的電阻率決定的，在此過程中我們也應該考慮介電常數的變化情況[2]。也就是說，在線圈端部點位分布的研究中我們要監測電阻率以及介電常數的變化。

2.3 定子線圈的嵌裝工藝

定子線圈的嵌裝對于整個發電機來說是及其重要的一步。水電站水輪發電機的定子線圈的嵌裝是在發電機定子鐵芯現場裝壓完畢并且在鐵損實驗合格后吊入基坑內進行的。在定子線圈安裝前，要進行一定的準備工作：對嵌裝工藝圖紙進行熟悉了解，對工藝用料進行準備及處理，最后進行工作防塵臺的搭建。緊接著進行正式的嵌裝工藝，首先要進行端箍的裝配，在正式裝配之前要進行預裝，之后要對線棒進行分段的標記，卸下端箍理清殘余材料之后再恢復。測溫元件是定子線圈中重要的器件，在安裝測溫元件時一定要按照圖紙嚴格進行。最后要做的就是要將接頭進行焊接和絕緣包扎。需要強調的一點是，在絕緣包扎前必須要將接頭打磨平整。在焊接時要注意千萬不要損壞絕緣層，而且要控制好焊接的溫度，若溫度太低，起不到焊接的作用或者焊接不牢固；如溫度過高則會損壞線圈。

2.4 定子線圈的防腐蝕處理

定子線圈由于長期的運轉很容易發生腐蝕現象，可能造成線圈腐蝕的原因有很多，比如電磁振動磨損，電暈腐蝕，絕緣層老化等，無論是那種原因造成的腐蝕，最終都會導致電動機出現安全問題。所以我們就要針對這幾種可能的因素來進行防治。

電磁振動磨損腐蝕是造成絕緣層腐蝕的最主要因素，電磁振動會使線圈在槽內振動，不僅會損壞絕緣層，還會導致線圈匝與匝之間的松散甚至震動摩擦產生高溫，導致線圈部分短路。為了防止這樣的問題發生，在線圈的導線處理時我們就應該注意將線圈的股與股之間壓制好，使其整齊一致排列，另外，要防止匝與匝之間，股與股之間出現小間隙，應當使絕緣層有一定的聯合性，減少電磁振動磨損。

電暈腐蝕是防暈層與電子鐵芯接觸不良造成的，線圈震動時會對絕緣防暈層造成一定程度的磨損，這之后絕緣層和鐵芯之間就會產生電位而在磨損處放點，帶來局部瞬間高溫，灼燒線圈絕緣層。而針對這種現象，我們應該增加絕緣層材料的耐高溫性，在使用前對定子線圈進行試驗，評價內部結構，以保證電動機的正常安全工作。另外在線圈安裝完之后一定要嚴格檢查清理槽內雜志，防止磁性雜志的殘留而影響絕緣效果。

3 結語

定子線圈是水輪電機的核心，它的工作效率直接影響整個電機的工作。而在定子線圈的設計以及制造工藝中有許多值得我們注意的地方。上文就對定子線圈的模式進行了研究，主要從導線處理技術，端部電位研究，線圈的嵌裝以及防腐四方面作出具體研究，提出了新型的定子線圈生產及安裝運行中的改進措施，使定子線圈以至電機設備可以高效率的運轉。另外，電機應定期的檢修和維護，從各方面減少安全問題的出現。

參考文獻：

[1]陳笑竹,楊珍珠.700MW空冷水輪發電機定子線圈制造工藝研究[J].大電機技術,2013,04(12):34-35.

[2]徐俊紅.水輪發電機定子線圈腐蝕原因分析[J].大電機技術,2011,12(06):70-72.

作者簡歷：孫吾波(1980-)，男，研究方向：發電機線圈制造工藝。