關于350MW發電機轉子嵌線槽底耐壓擊穿的分析

蒼路 包金龍

摘 要 轉子作為發電機的心臟，在生產制造過程中容不得半點馬虎，本文就發電機轉子在制造過程中經常出現的轉子嵌線槽耐壓不通過或擊穿現象進行分析研究，并提供解決方法供參考。

關鍵詞 發電機;轉子嵌線槽;耐壓擊穿

前言

發電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件組成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結構件組成。 轉子由轉子鐵芯（或磁極、磁扼）繞組、護環、中心環、滑環、風扇及轉軸等部件組成。 由軸承及端蓋將發電機的定子，轉子連接組裝起來，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產生了電流[1]。

轉子作為發電機的心臟，絕緣和耐壓問題一直是發電機長久運行的關鍵。

1裝配過程中發現的問題

在350MW發電機轉子線圈裝配過程中，曾多次發生槽絕緣在槽底斜面拐角處耐壓擊穿的質量事故。我公司350MW發電機轉子嵌線槽共有32槽，其中28槽深度為198mm，其余4槽的深度為174.5mm，嵌線槽長均為6250mm。每個嵌線槽下都有通風副槽，嵌線槽底為45°斜面，與通風副槽R1圓弧過渡。

我們仔細檢查耐壓擊穿的相關部位，電筒照明肉眼檢查嵌線槽槽底斜面拐角，沒有發現可見毛刺，但轉子槽絕緣上有一條明顯的通長的直線壓痕損傷，與嵌線槽槽底斜面拐角吻合，指尖觸感檢查靠近端面的嵌線槽槽底斜面拐角，認定斜面拐角是一條鋒線型尖角，有微小毛刺。長6250mm深198mm的嵌線槽槽底斜面拐角只有靠近端面50mm的范圍可以采用指尖觸感檢查。

2分析產生原因

如圖所示，因為嵌線槽槽底斜面拐角實體部分是135°，所以在加工過程中形成的拐角實體是一條鋒線型尖角，其毛刺極其微小，肉眼不可見。在常溫靜止狀態下，嵌線槽槽底斜面拐角處鋒線型尖角和微小毛刺不會引起質量事故。但是轉子線圈裝配試驗過程中極有可能損傷槽絕緣并最終導致耐壓擊穿的質量事故，因為轉子線圈裝配試驗過程中，槽絕緣與嵌線槽槽底斜面拐角的接觸力忽大忽小忽有忽無，另外槽絕緣與嵌線槽槽底斜面拐角存在往復磨損動作。

對此分析，首先，轉子在烘壓復形過程中銅線、槽絕緣、轉子本體的有階梯性溫差，加上三種材料熱脹系數各不相同，長6250mm三種材料的軸向長度熱脹伸長量或冷縮縮短量不同，形成復雜的往復磨損動作。其次，在動平衡超速和試車過程中，26匝線圈的離心力隨著轉子轉速變化而變化，26匝線圈間的間隙隨之變化，導致槽絕緣與嵌線槽槽底斜面拐角的接觸力忽大忽小忽有忽無，使得轉子槽絕緣上出現直線壓痕損傷，耐壓擊穿。

3解決方案

我公司的350MW發電機轉子共有32槽嵌線槽，每個嵌線槽又深又長，數量還多，機械加工所產生的毛刺和切削瘤很難修銼砂磨干凈。在轉子線圈裝配過程中，槽絕緣在45°斜面上承受壓力。如果不將槽底45°斜面及圓角修磨干凈，則槽絕緣在該處受到壓力后容易造成機械損傷，導致耐壓不通過或者擊穿，產生拆線圈返工及更換槽絕緣的嚴重后果。所以需要把嵌線槽底砂磨干凈，使槽絕緣在槽底不受到機械損傷，確保后續下線過程的順利進行。

我們需要設計簡單便捷的嵌線槽底倒角及圓角的修銼砂磨工裝、工具，通過試驗尋找切實可行的清理方案，確保嵌線槽槽底砂磨干凈，使槽絕緣在槽底不受到機械損傷，從而解決槽絕緣在槽底斜面拐角處耐壓擊穿問題。

4設計的工裝

如圖所示，工裝分為握柄、工具體和壓條三部分組成，砂紙作為修磨材料夾置在工具體和壓條之間，握柄和工具體之間可以轉動，手臥工裝放入長6250mm深198mm的嵌線槽中，稍微施力拖拉一次，就可以修磨斜面拐角成鈍角且無毛刺。修磨工裝簡單實用，操作方便省力，另外將砂紙換成白紙就可以作為檢查工具，此方法簡單易操作，經濟實惠。

工裝制作完成后，我們進行了工藝試驗，在350MW發電機轉子加工去毛刺之前，我們和檢驗人員將兩張白紙裝在修磨工裝上，放入嵌線槽，在1000mm范圍內拖拉一次，取出工裝，發現兩張白紙被切斷。修磨工裝裝上砂紙，按要求通長拖拉一次。之后再將兩張白紙裝在修磨工裝上，放入嵌線槽，在通長6250mm范圍內拖拉一次，取出工裝，發現兩張白紙完好無損。此后的350MW發電機轉子，在嵌線完后耐壓未再出現槽絕緣在槽底斜面拐角處耐壓擊穿問題。

實踐證明，槽絕緣在槽底斜面拐角處耐壓擊穿是由于鋒線型尖角和微小毛刺導致，設計的350MW轉子嵌線槽底修磨工裝達到預期目標，為350MW轉子質量增加了安全系數，避免了因為鋒線型尖角和微小毛刺造成重大質量事故。