魯?shù)乩娬径ㄗ酉戮€工藝技術(shù)

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?shù)乩娬径ㄗ酉戮€工藝技術(shù)

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?shù)乩娬景l(fā)電機(jī)定子下線在定子疊片及磁化試驗(yàn)完成后在機(jī)坑進(jìn)行，整個(gè)下線工藝復(fù)雜。作為發(fā)電機(jī)的核心設(shè)備，定子繞組安裝的質(zhì)量控制，直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組運(yùn)行工況的好壞以及機(jī)組的安全運(yùn)行，所以發(fā)電機(jī)定子下線施工工藝是發(fā)電機(jī)組安裝過程中的重中之重。本文從魯?shù)乩娬?60 MW發(fā)電機(jī)定子下線的施工工藝角度，重點(diǎn)介紹了魯?shù)乩娬景l(fā)電機(jī)定子的下線準(zhǔn)備與主要工藝特點(diǎn)，以及定子繞組電氣試驗(yàn)的結(jié)果，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對控制發(fā)電機(jī)電暈電壓采取的施工措施提出了一些見解。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；定子下線；施工工藝；電氣試驗(yàn)；魯?shù)乩娬?/p>

0　引言

魯?shù)乩娬疚挥谠颇鲜〈罄碇葙e川縣與麗江地區(qū)永勝縣交界的金沙江中游河段上，為金沙江中游水電規(guī)劃8個(gè)梯級電站中的第7個(gè)電站，電站以發(fā)電為主，裝設(shè)6臺(tái)單機(jī)容量360MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，電站保證出力為946.5MW，多年平均發(fā)電量為99.57億kW·h，年利用小時(shí)數(shù)4 610 h。

發(fā)電機(jī)定子由ALSTOM制造供貨，定子繞組為空氣冷卻線棒，F(xiàn)級桐馬環(huán)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(gè)并聯(lián)支路，極數(shù)為60，繞組節(jié)距為1-11-19，每極每相槽數(shù)為3，繞組循環(huán)序數(shù)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(jié)構(gòu)為絕緣盒封口后灌注膠填充，共1 080根線棒。線棒在槽內(nèi)部分采用360Roebel換位，定子線棒采用半導(dǎo)體硅膠裹包下線技術(shù)，保證線棒絕緣不受損傷。

發(fā)電機(jī)定子繞組參數(shù)見表1。

表1　發(fā)電機(jī)定子繞組參數(shù)

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(zhǔn)備

2.1施工現(xiàn)場布置

魯?shù)乩娬径ㄗ酉戮€機(jī)坑布置圖見圖2。

（1）下線機(jī)組的定子機(jī)坑及發(fā)電機(jī)層+X、-X軸線至下游墻，作為定子下線的作業(yè)區(qū)，下線機(jī)坑實(shí)行封閉管理，有利于保證施工環(huán)境的清潔。

（2）作業(yè)區(qū)作為線棒、極間連接線、銅排引出線、絕緣盒等設(shè)備的現(xiàn)場開箱檢查、臨時(shí)存放場地，設(shè)備、材料擺放有序。

（3）在作業(yè)區(qū)內(nèi)設(shè)置工具房、工作臺(tái)、絕緣膠、漆的現(xiàn)場配制間等。沿定子機(jī)坑四周布置適當(dāng)數(shù)量和型號的消防滅火器材。

（4）在機(jī)坑四周1m范圍內(nèi)，作為現(xiàn)場安全應(yīng)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(dòng)力引致定子機(jī)坑外發(fā)電機(jī)層。

圖2　定子下線機(jī)坑布置圖

2.2施工平臺(tái)的設(shè)計(jì)、制作及布置

（1）定子下線機(jī)坑內(nèi)布置兩層作業(yè)平臺(tái)。

（2）布置在定子鐵芯內(nèi)圓環(huán)形鋼平臺(tái)，平臺(tái)內(nèi)圓尺寸能滿足吊裝水輪機(jī)最大件及下機(jī)架的尺寸要求，在鋼平臺(tái)上，布置兩臺(tái)移動(dòng)式操作臺(tái)，以方便嵌線棒、打槽楔及控制標(biāo)高及端部綁扎等。

（3）在定子外側(cè)風(fēng)洞內(nèi)設(shè)置風(fēng)洞鋼平臺(tái)。

（4）在定子繞組下端部設(shè)置線棒支撐平臺(tái)，該平臺(tái)設(shè)計(jì)輕便，便于人工搬運(yùn)，且便于調(diào)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(biāo)示

單根定子線棒在嵌線前，根據(jù)要求進(jìn)行抽樣耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓52 kV（2.75Un+2.5），時(shí)間1min。試驗(yàn)宜在暗處進(jìn)行，抽查5%的線棒觀察起暈情況，在1.5倍額定線電壓時(shí)應(yīng)無明顯可見電暈現(xiàn)象。

按定子繞組接線圖，以順時(shí)針按1槽為單位標(biāo)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(shí)針方向編號。用不干膠貼紙將槽號貼于鐵芯內(nèi)表面，同時(shí)用鋼字碼在定子上、下端部齒壓板上線槽對應(yīng)位置打上鋼字碼的槽號。

用不干膠貼紙標(biāo)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(yīng)地粘貼于鐵芯端面上及對應(yīng)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(shí)針方向嵌線。將線棒外包的半導(dǎo)體布放置在工作臺(tái)上，根據(jù)線槽及線棒寬度，估計(jì)線棒裹包硅膠的厚度。下線時(shí)將涂有半導(dǎo)體硅膠的0.1×100半導(dǎo)體坯布對折后對線棒進(jìn)行平包，平包間隙為1～3mm,兩端各比鐵芯長約15mm。線棒進(jìn)槽前，用電工膠帶包住線槽邊角以防劃傷半導(dǎo)體布。線棒先人工推入槽內(nèi)，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(jìn)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(shí)重新調(diào)整線棒。

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

安裝槽內(nèi)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(yīng)一致。

用木條替代上層線棒，并用臨時(shí)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(yīng)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(dāng)，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(huán)氧膠后，綁繩表面不得有尖點(diǎn)及毛刺。

下層線棒嵌裝完成后，按規(guī)定做交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓為47 kV（2.5Un+2.0），時(shí)間1min。

（2）上層線棒嵌裝及槽楔裝配

上層線棒按俯視逆時(shí)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(shí)，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(shí)，對線棒下端部“R”彎處用數(shù)層破布包繞進(jìn)行保護(hù)。線棒入槽前，注意調(diào)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(yīng)在并頭片連接長度范圍之內(nèi)。

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(gè)打緊槽楔，直至上端第一塊檢測槽楔。槽楔上的通風(fēng)溝與鐵芯通風(fēng)溝的方向一致，中心應(yīng)對齊，偏差不大于2mm；同時(shí)，槽楔間的空隙長度不應(yīng)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(yīng)高出鐵芯內(nèi)圓表面。最后進(jìn)行上層線棒端部綁扎及止沉塊的安裝。

3.3匯流銅環(huán)裝配

定子匯流銅環(huán)裝配在定子上端，銅環(huán)為外徑φ50mm，內(nèi)徑φ25mm的空心紫銅管，按從下往上的順序依次進(jìn)行安裝。按出廠標(biāo)記及從下往上的順序依次預(yù)裝匯流銅環(huán)及引出銅排，劃線確定需工地切割的多余長度。取下預(yù)裝的銅排，用有色金屬切割機(jī)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(diǎn)并聯(lián)短接板及連接線、中性點(diǎn)CT。在安裝中性點(diǎn)分組并聯(lián)短接板及中性點(diǎn)CT前，CT要經(jīng)檢查試驗(yàn)合格。

按要求進(jìn)行各接頭銀銅焊。焊接完成后，清理干凈銅焊接頭，按絕緣規(guī)范進(jìn)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(yīng)光滑、無毛刺。

3.4繞組、銅環(huán)接頭銅焊

定子繞組、銅環(huán)接頭焊接采用銀銅焊機(jī)，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(yīng)釬焊連接，焊接工藝也基本相同。

接頭銅焊的順序?yàn)椋荷隙瞬科胀ń宇^→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(guī)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(jī)，按照試焊確定的焊接工藝參數(shù)，通電對接頭加熱，每個(gè)接頭通電加熱焊接的時(shí)間不得超過2分鐘，溫度達(dá)到焊料熔化溫度（約710℃）后，用φ2mm銀焊條向焊接處填補(bǔ)焊料，至焊縫處填滿無氣隙。為了確保焊接質(zhì)量和焊縫的外觀，可在停電后的短時(shí)間內(nèi)再次向焊縫填補(bǔ)焊料；如有過量的殘余焊料存在，可在焊料沒有完全結(jié)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(hù)設(shè)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(shí)，套上絕緣盒，調(diào)整絕緣盒的位置、高度等符合設(shè)計(jì)要求，用木楔子將絕緣盒臨時(shí)卡固牢固，用固化后的環(huán)氧填料封堵絕緣盒底部，先往盒內(nèi)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(nèi)填料加滿。下端絕緣盒安裝時(shí)，從下往上套入線棒之間接頭，絕緣盒套入后，用臨時(shí)支架支撐，盒與盒之間間距用木楔子調(diào)整均勻，同時(shí)注意調(diào)整各絕緣盒的分布半徑應(yīng)基本一致。然后根據(jù)確定的用量，往盒內(nèi)灌注填料。盒內(nèi)環(huán)氧填料固化后，根據(jù)盒內(nèi)填料固化收縮情況，適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)膠。

包扎絕緣時(shí)新舊絕緣的搭接長度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，新包扎的絕緣應(yīng)密實(shí)、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(yàn)

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(biāo)準(zhǔn)：定子繞組每相絕緣電阻值，在換算至100℃時(shí)，不低于4 MΩ；在40℃以下時(shí)，測得的絕緣電阻吸收比R 60“/R 15”，對環(huán)氧粉云母絕緣吸收比一般不小于1.6或極化系數(shù)R10min/R1min不小于2.0。

對于環(huán)氧粉云母絕緣的水輪發(fā)電機(jī)，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(yīng)溫度為100℃的繞組熱態(tài)絕緣電阻計(jì)算值（MΩ）。

4.2耐壓試驗(yàn)

交流耐壓試驗(yàn)前，應(yīng)分相分階段進(jìn)行3倍定子線圈額定線電壓的直流耐壓試驗(yàn)。定子線圈直流耐壓試驗(yàn)應(yīng)符合下列要求：各相泄漏電流不隨時(shí)間的延長而增大；在規(guī)定的試驗(yàn)電壓下，各相泄漏電流的差別不應(yīng)大于最小值的50%。試驗(yàn)時(shí)電壓按每級0.5倍額定電壓值分階段升高，每階段應(yīng)預(yù)停留，讀取泄漏電流值。

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

魯?shù)乩娬?臺(tái)機(jī)定子整體試驗(yàn)均為一次試驗(yàn)通過，試驗(yàn)結(jié)果良好。

整體試驗(yàn)結(jié)束后，對整個(gè)定子機(jī)座、鐵芯及繞組進(jìn)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(jìn)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(fā)電機(jī)投入運(yùn)行后,由于受濕度和絕緣內(nèi)部氣孔的影響,線棒容易發(fā)生放電現(xiàn)象,這將改變絕緣材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu),降低絕緣使用壽命。在線棒出槽口處、定子通風(fēng)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(xiàn)電暈。為了控制發(fā)電機(jī)定子電暈的出現(xiàn),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(jìn)行整體清掃，尤其是線棒端部和槽口位置；

（2）線棒在搬運(yùn)、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(shí)，保證槽楔和線棒之間填實(shí)，如安裝時(shí)損傷鐵芯通風(fēng)槽，應(yīng)進(jìn)行修理，保證鐵芯通風(fēng)槽的平整；

（4）下線時(shí)線棒應(yīng)標(biāo)高一致，注意線棒間的側(cè)面間隙，綁線應(yīng)修整，防止尖端放電；

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

（6）定子噴漆前對定子進(jìn)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(jié)語

魯?shù)乩娬続LSTOM機(jī)組定子下線安裝中采用了多項(xiàng)新技術(shù)和新工藝，下線工裝設(shè)計(jì)合理，操作方便，節(jié)省了工期和人力；線棒采用半導(dǎo)體坯布包繞線棒的新工藝，線棒直線段與鐵芯槽結(jié)合緊密，有效降低線棒槽電位；同時(shí)，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(jī)組運(yùn)行后，運(yùn)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(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jī)電安裝技術(shù)管理工作。