魯地拉電站定子下線工藝技術

周若愚，劉加華（.中國水利水電第三工程局有限公司制造安裝分局，陜西 西安 7003；.中國水利電力對外公司，北京 000）

魯地拉電站定子下線工藝技術

周若愚1，劉加華2
（1.中國水利水電第三工程局有限公司制造安裝分局，陜西 西安 710032；2.中國水利電力對外公司，北京 100120）

摘要：云南魯地拉水電站發電機定子下線在定子疊片及磁化試驗完成后在機坑進行，整個下線工藝復雜。作為發電機的核心設備，定子繞組安裝的質量控制，直接關系到發電機組運行工況的好壞以及機組的安全運行，所以發電機定子下線施工工藝是發電機組安裝過程中的重中之重。本文從魯地拉電站360 MW發電機定子下線的施工工藝角度，重點介紹了魯地拉水電站發電機定子的下線準備與主要工藝特點，以及定子繞組電氣試驗的結果，同時根據現場實際情況對控制發電機電暈電壓采取的施工措施提出了一些見解。

關鍵詞：發電機；定子下線；施工工藝；電氣試驗；魯地拉電站

0　引言

魯地拉水電站位于云南省大理州賓川縣與麗江地區永勝縣交界的金沙江中游河段上，為金沙江中游水電規劃8個梯級電站中的第7個電站，電站以發電為主，裝設6臺單機容量360MW的混流式水輪發電機組，電站保證出力為946.5MW，多年平均發電量為99.57億kW·h，年利用小時數4 610 h。

發電機定子由ALSTOM制造供貨，定子繞組為空氣冷卻線棒，F級桐馬環氧粉云母多膠帶主絕緣，全模壓一次成形，雙層波繞組。繞組形式為條形波繞組，共4個并聯支路，極數為60，繞組節距為1-11-19，每極每相槽數為3，繞組循環序數為3。定子繞組所有接頭和連接采用銀銅焊工藝，端部絕緣結構為絕緣盒封口后灌注膠填充，共1 080根線棒。線棒在槽內部分采用360Roebel換位，定子線棒采用半導體硅膠裹包下線技術，保證線棒絕緣不受損傷。

發電機定子繞組參數見表1。

表1　發電機定子繞組參數

1　定子下線工藝流程

定子下線工藝流程見圖1。

圖1　定子下線工藝流程圖

2　定子下線準備

2.1施工現場布置

魯地拉電站定子下線機坑布置圖見圖2。

（1）下線機組的定子機坑及發電機層+X、-X軸線至下游墻，作為定子下線的作業區，下線機坑實行封閉管理，有利于保證施工環境的清潔。

（2）作業區作為線棒、極間連接線、銅排引出線、絕緣盒等設備的現場開箱檢查、臨時存放場地，設備、材料擺放有序。

（3）在作業區內設置工具房、工作臺、絕緣膠、漆的現場配制間等。沿定子機坑四周布置適當數量和型號的消防滅火器材。

（4）在機坑四周1m范圍內，作為現場安全應急及消防通道。

（5）將壓力不低于0.5MPa的干凈水源、干燥氣源、以及足夠容量的三相交流動力引致定子機坑外發電機層。

圖2　定子下線機坑布置圖

2.2施工平臺的設計、制作及布置

（1）定子下線機坑內布置兩層作業平臺。

（2）布置在定子鐵芯內圓環形鋼平臺，平臺內圓尺寸能滿足吊裝水輪機最大件及下機架的尺寸要求，在鋼平臺上，布置兩臺移動式操作臺，以方便嵌線棒、打槽楔及控制標高及端部綁扎等。

（3）在定子外側風洞內設置風洞鋼平臺。

（4）在定子繞組下端部設置線棒支撐平臺，該平臺設計輕便，便于人工搬運，且便于調整線棒上下端尺寸。

3　定子下線工藝

3.1線棒抽檢及線槽編號、標示

單根定子線棒在嵌線前，根據要求進行抽樣耐壓試驗，試驗電壓52 kV（2.75Un+2.5），時間1min。試驗宜在暗處進行，抽查5%的線棒觀察起暈情況，在1.5倍額定線電壓時應無明顯可見電暈現象。

按定子繞組接線圖，以順時針按1槽為單位標記鐵芯槽號。－Y方向處于1槽位置，從－Y方向開始按俯視順時針方向編號。用不干膠貼紙將槽號貼于鐵芯內表面，同時用鋼字碼在定子上、下端部齒壓板上線槽對應位置打上鋼字碼的槽號。

用不干膠貼紙標示出繞組底層、繞組層間安裝有RTD的線槽、極間及引出線棒的所在線槽，相應地粘貼于鐵芯端面上及對應線槽鐵芯端面上端部。

3.2線棒嵌裝

（1）下層線棒嵌裝

下層線棒按俯視順時針方向嵌線。將線棒外包的半導體布放置在工作臺上，根據線槽及線棒寬度，估計線棒裹包硅膠的厚度。下線時將涂有半導體硅膠的0.1×100半導體坯布對折后對線棒進行平包，平包間隙為1～3mm,兩端各比鐵芯長約15mm。線棒進槽前，用電工膠帶包住線槽邊角以防劃傷半導體布。線棒先人工推入槽內，再用一根專用木條墊在線棒外表面，用橡膠錘在線棒上、中、下三處均勻敲擊木條，使線棒均勻進入，并與線槽底完全接觸。再次檢查線棒上、下端部伸出長度，必要時重新調整線棒。

線棒嵌入后，用下端部支撐平臺支撐在線棒下端以防止線棒在線槽內的下滑位移，支撐點可選在線棒下端部電接頭處。

安裝槽內層間墊條、測溫墊條，用玻璃絲帶將層間墊條和下層線棒綁扎在一起，注意墊條兩端伸出槽口長度應一致。

用木條替代上層線棒，并用臨時壓緊工具壓緊木條以楔緊下層線棒。

下層線棒嵌裝完畢后，安裝斜邊墊塊和絕緣端箍，需要注意的是，所有線圈斜邊部分墊塊的軸向位置高應一致，位置高低偏差小于±2mm。端箍綁扎過程中，注意用力要適當，不可將φ50玻璃纖維繩擠壓變形。斜邊墊塊塞入過程中，注意檢查線棒兩端接頭的對正情況。綁繩涂刷環氧膠后，綁繩表面不得有尖點及毛刺。

下層線棒嵌裝完成后，按規定做交流耐壓試驗，試驗電壓為47 kV（2.5Un+2.0），時間1min。

（2）上層線棒嵌裝及槽楔裝配

上層線棒按俯視逆時針（逆槽號）方向嵌線，嵌上層線棒的工藝過程與下層線棒相同。裝配層間墊條時，有繞組測溫元件的線槽，用測溫墊條替代層間墊條，為了防止墊條下滑碰傷線棒，將其用膠帶粘于上齒壓板上，同時，對線棒下端部“R”彎處用數層破布包繞進行保護。線棒入槽前，注意調整找正上、下層線棒的電接頭。嵌入后上、下線棒接頭前后距離偏差應在并頭片連接長度范圍之內。

上層線棒嵌入后，清掃線槽，將多余的硅膠清理干凈隨即打入永久槽楔。每槽12塊槽楔，從下端第一塊檢測槽楔打起，從下往上逐個打緊槽楔，直至上端第一塊檢測槽楔。槽楔上的通風溝與鐵芯通風溝的方向一致，中心應對齊，偏差不大于2mm；同時，槽楔間的空隙長度不應超過槽楔長度的1/3，所有槽楔伸出鐵芯槽口的長度相互高差不大于5mm，槽楔表面不應高出鐵芯內圓表面。最后進行上層線棒端部綁扎及止沉塊的安裝。

3.3匯流銅環裝配

定子匯流銅環裝配在定子上端，銅環為外徑φ50mm，內徑φ25mm的空心紫銅管，按從下往上的順序依次進行安裝。按出廠標記及從下往上的順序依次預裝匯流銅環及引出銅排，劃線確定需工地切割的多余長度。取下預裝的銅排，用有色金屬切割機從劃線處割去銅排長出部分，并將切割面毛刺清理干凈。依次安裝各層各段引出銅排、匯流銅排、銅排連接軟接頭、匯流銅排與出線端子連接線、中性點并聯短接板及連接線、中性點CT。在安裝中性點分組并聯短接板及中性點CT前，CT要經檢查試驗合格。

按要求進行各接頭銀銅焊。焊接完成后，清理干凈銅焊接頭，按絕緣規范進行接頭處絕緣包扎處理。綁扎及絕緣包扎后抹光滑綁繩或綁帶表面，包扎處表面應光滑、無毛刺。

3.4繞組、銅環接頭銅焊

定子繞組、銅環接頭焊接采用銀銅焊機，定子繞組銀銅焊接頭包括：線棒之間的連接電接頭、引出線棒與銅排連接的電接頭、極間連接線與線棒之間連接的電接頭；銅排之間連接接頭。均采用感應釬焊連接，焊接工藝也基本相同。

接頭銅焊的順序為：上端部普通接頭→下端部普通接頭→極間連接線安裝銀銅焊→銅排引線安裝銀銅焊。

按照銀銅焊操作工藝規程，裝配銀焊片，用專用自鎖夾鉗夾緊接頭，使接頭在焊接過程中維持較小的間隙，以防止焊料流失。操作銀焊機，按照試焊確定的焊接工藝參數，通電對接頭加熱，每個接頭通電加熱焊接的時間不得超過2分鐘，溫度達到焊料熔化溫度（約710℃）后，用φ2mm銀焊條向焊接處填補焊料，至焊縫處填滿無氣隙。為了確保焊接質量和焊縫的外觀，可在停電后的短時間內再次向焊縫填補焊料；如有過量的殘余焊料存在，可在焊料沒有完全結晶的情況下，用焊絲將過量的殘余焊料撥掉，以免給清理工作增加難度。接頭銀銅焊完成后，立即用冷卻裝置冷卻銀銅焊接頭。

清除電接頭表面的殘余焊料、焊瘤、毛刺及表面氧化物，用酒精布擦洗干凈接頭，使接頭光亮。焊接接頭清洗干凈后，用肉眼目視檢查焊接部位，焊縫不得有氣孔、裂縫、未焊透、未焊滿、毛刺及尖銳棱角等。焊接接頭檢查合格后，拆除濕防火布等防護設施，用干燥壓縮空氣徹底吹掃干凈定子鐵芯及繞組端部。

3.5絕緣包扎及絕緣盒安裝

線棒之間接頭焊接并檢查合格后，即可開始絕緣盒安裝。安裝前，徹底清掃干凈鐵芯、繞組端部、接頭和絕緣盒及其附件。絕緣盒安裝先裝上端，再裝下端。上端絕緣盒安裝時，套上絕緣盒，調整絕緣盒的位置、高度等符合設計要求，用木楔子將絕緣盒臨時卡固牢固，用固化后的環氧填料封堵絕緣盒底部，先往盒內灌注少量填料，并立即檢查絕緣盒封堵情況，若無滲漏，即可將盒內填料加滿。下端絕緣盒安裝時，從下往上套入線棒之間接頭，絕緣盒套入后，用臨時支架支撐，盒與盒之間間距用木楔子調整均勻，同時注意調整各絕緣盒的分布半徑應基本一致。然后根據確定的用量，往盒內灌注填料。盒內環氧填料固化后，根據盒內填料固化收縮情況，適當進行補膠。

包扎絕緣時新舊絕緣的搭接長度應滿足設計要求，新包扎的絕緣應密實、無鼓包；絕緣包扎好后，清理干凈表面毛刺及多余樹脂，抹光滑表面，并清理干凈包扎絕緣處附近其它部位的樹脂。

4　定子繞組整體試驗

4.1絕緣電阻測量

用2 500 V兆歐表測量繞組各相絕緣電阻。絕緣電阻標準：定子繞組每相絕緣電阻值，在換算至100℃時，不低于4 MΩ；在40℃以下時，測得的絕緣電阻吸收比R 60“/R 15”，對環氧粉云母絕緣吸收比一般不小于1.6或極化系數R10min/R1min不小于2.0。

對于環氧粉云母絕緣的水輪發電機，在室溫t（℃）下的定子繞組絕緣電阻，可按下式修正：Rt=R×1.6（100-t）/10，式中：

Rt--室溫t(℃)下的定子繞組絕緣電阻，MΩ；

R--對應溫度為100℃的繞組熱態絕緣電阻計算值（MΩ）。

4.2耐壓試驗

交流耐壓試驗前，應分相分階段進行3倍定子線圈額定線電壓的直流耐壓試驗。定子線圈直流耐壓試驗應符合下列要求：各相泄漏電流不隨時間的延長而增大；在規定的試驗電壓下，各相泄漏電流的差別不應大于最小值的50%。試驗時電壓按每級0.5倍額定電壓值分階段升高，每階段應預停留，讀取泄漏電流值。

直流耐壓試驗合格后，對定子繞組進行39kV/1min（2.0Un+3 kV）整體交流耐壓試驗。定子繞組整體交流耐壓時，觀察繞組端部電暈情況，在1.1倍額定線電壓下，其端部應無明顯的暈帶和持續的金黃色亮點。

魯地拉電站6臺機定子整體試驗均為一次試驗通過，試驗結果良好。

整體試驗結束后，對整個定子機座、鐵芯及繞組進行徹底的清掃、檢查，用干凈白布擦去繞組端部、銅排引線等各部位的灰塵。定子清理干凈后，進行整體噴漆。先噴一遍GKl28底漆，再噴一遍DK222面漆。

5　控制電暈措施

發電機投入運行后,由于受濕度和絕緣內部氣孔的影響,線棒容易發生放電現象,這將改變絕緣材料的內部結構,降低絕緣使用壽命。在線棒出槽口處、定子通風溝硅鋼片尖角處、線棒的寬面和鐵芯之間、線圈端部間隔墊塊綁扎處以及線棒端部和端箍接觸處等位置易出現電暈。為了控制發電機定子電暈的出現,在施工中可采取以下措施：

（1）定子下線前，用壓縮空氣對定子及線圈進行整體清掃，尤其是線棒端部和槽口位置；

（2）線棒在搬運、下線和綁扎中，注意防止擦傷，以免損壞防暈層；

（3）槽楔裝配時，保證槽楔和線棒之間填實，如安裝時損傷鐵芯通風槽，應進行修理，保證鐵芯通風槽的平整；

（4）下線時線棒應標高一致，注意線棒間的側面間隙，綁線應修整，防止尖端放電；

（5）絕緣盒安裝時，灌注膠應攪拌均勻及填滿，避免凝固后出現氣泡、開裂等現象；

（6）定子噴漆前對定子進行全面清掃,將雜物及灰塵清除干凈,剪去多余的綁扎物。

6　結語

魯地拉電站ALSTOM機組定子下線安裝中采用了多項新技術和新工藝，下線工裝設計合理，操作方便，節省了工期和人力；線棒采用半導體坯布包繞線棒的新工藝，線棒直線段與鐵芯槽結合緊密，有效降低線棒槽電位；同時，墊塊及端箍采用玻璃絲繩注膠固化工藝，以及線棒和槽楔之間敷有彈性波紋墊條。機組運行后，運行狀況良好，表明定子下線工藝是合理有效的。

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中圖分類號：TM303.1

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）02-0041-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.02.011

收稿日期：2014-09-11

作者簡介：周若愚（1983-），男，工程師，從事機電安裝技術管理工作。