燈泡機組發電機定子鐵心測溫元件預埋結構淺析

鄭覺平，楊桂周

（東芝水電設備（杭州）有限公司，浙江 杭州 310020）

1 概述

定子是發電機的核心部件之一，定子鐵心的溫升和振動等直接關系到機組的安全穩定運行，如果定子鐵心溫度超過標準或出現異常，很可能是鐵心出現了短路，將導致一系列問題發生,引發相關事故。因此，機組運行中對定子鐵心進行相關的溫度監測十分必要。為了測量發電機定子鐵心的溫度，一般是在預計有較高溫度的地方埋設測溫元件進行監測。電站在機組運行過程中對鐵心的這些測溫點進行監控，根據其溫度高低和變化做出相應判斷并采取一定措施，避免發電機事故發生。

考慮到溫度分布和安裝的便利性，定子鐵心測溫元件一般預埋在定子鐵心槽底或者定子鐵心背部等位置。由于燈泡貫流式機組的定子結構的特殊性（燈泡機整個定子浸泡在水中，定子機座外側板為封閉式結構），因此鐵心測溫元件埋設更需要適應這些特殊性。燈泡貫流式機組定子鐵心測溫元件預埋結構一般有如下三種形式：1、定子鐵心背部埋設結構，2、定子鐵心槽底安裝結構，3、定子鐵心槽底軛部埋設結構。本文將對其優缺點進行簡單分析，為后續燈泡貫流式機組測溫電阻埋設結構設計提供參考。

2 定子鐵心背部埋設結構

定子鐵心背部埋設結構是將定子鐵心測溫元件埋置在定子鐵心背部的適當位置，參見圖1，測溫元件引出線朝向定子鐵心外徑側，經線夾固定后沿適當方位和位置經過定子機座環板通風孔直接引出至發電機端子箱。

圖1

此結構的測溫電阻安裝用孔個數是在設計階段根據設計標準和業主需求進行確定的，鐵心沖片制造過程中將需要的槽形二次沖制而成，測溫孔是在疊片時將已沖制完成的定子沖片根據設計要求進行疊裝而成，一般測溫電阻埋設在定子鐵心軸向中間位置。測溫孔的大小和形式根據測溫電阻的形狀確定，背部測溫電阻可采用扁平形或者圓柱形，對應的測溫孔為扁平形或正方形。同時，疊片過程中將制作完成的測溫電阻放置于已完成的測溫孔內，為了保證測溫電阻的可靠性，在安裝前測溫電阻需要進行2 000 V（1 min，短時上升法）耐壓試驗，安裝時用環氧膠粘接和封堵，避免運行過程中測溫電阻脫落，同時將引線按方位引出，引線固定在焊接于定子機組環板上的固定座上，按照設計圖紙描述的位置經過定子機座環板通風孔之間引出。安裝完成后再進行1 500 V（1 min，短時上升法）耐壓試驗。相對于立式機組而言，燈泡貫流式水輪發電機定子機座外壁為封閉式結構，無法在定子機座開設引出線孔或者檢修用孔，運行后如果測溫電阻損壞將不具備更換條件，無法進行更換作業。優點是安裝作業時簡單、方便，操作性強。前期大部分燈泡機都采用此結構進行設計。

3 定子鐵心槽底安裝結構

定子鐵心槽底安裝結構是將定子鐵心測溫電阻元件埋置在定子槽底半導體墊條中，參見圖2，測溫元件引出線通過半導體墊條側邊通路，軸向引出，從定子鐵心端部引出，經線夾固定后沿設計位置引出至發電機端子箱。

圖2

此結構測溫元件埋設在槽底半導體墊條中，與半導體墊條在廠內做成一個整體，在機組下層線棒下線前裝入定子鐵心槽底，利用粘膠帶臨時固定在鐵心槽底，下層線棒下線完成后靠下層定子線棒與定子鐵心之間的緊力固定。此測溫電阻由于安裝位置的特殊性，只能選擇扁平形。同樣，為了保證測溫電阻的可靠性，在安裝前測溫電阻需要進行2 000 V（1 min，短時上升法）耐壓試驗，安裝完成后再進行1 500 V（1 min，短時上升法）耐壓試驗。此結構缺點如下：①測溫電阻所測量的溫度值受線棒溫度的影響，不能準確反映定子鐵心的實際溫度；②此結構形式的測溫墊條一定程度降低了定子槽的利用率，對發電機性能和參數設計產生一定的影響，如果對應減薄槽內上下層線棒間的層間墊條的厚度，會使得上下層線棒距離太近，定子線棒易產生電暈；③測溫電阻抗沖擊能力差。優點是測溫電阻出現異常后，如果拆除定子線棒可以對測溫電阻進行更換作業。此結構形式一般應用于原設計沒有設置定子鐵心測溫電阻的老機組改造，定子鐵心測溫作為參考還是有一定的意義。

4 定子鐵心槽底軛部埋設結構

鐵心槽底軛部埋設結構是將測溫元件預埋在靠近定子槽底的鐵心軛部，參見圖3，測溫元件引出線通過測溫電阻鐵心安裝孔，將引線引至層間墊條位置，沿層間墊條軸向引出，從定子鐵心端部引出后經線夾固定引出至發電機端子箱。

圖3

此結構的測溫電阻安裝用孔個數是在設計階段根據設計標準和業主需求進行確定的，鐵心沖片制造過程中將需要的槽形二次沖制而成，測溫孔是在疊片時將已沖制完成的定子沖片根據設計要求進行疊裝而成，一般測溫電阻埋設在定子鐵心軸向中間位置。測溫孔的大小和形式根據測溫電阻的形狀確定，槽底軛部測溫電阻可采用扁平形或者圓柱形，對應的測溫孔為扁平形或正方形。同樣，為了保證測溫電阻的可靠性，在安裝前測溫電阻需要進行2 000 V（1 min，短時上升法）耐壓試驗，安裝完成后再進行1 500 V（1 min，短時上升法）耐壓試驗。下層線棒下線前將制作完成的測溫電阻放入安裝孔并將測溫引線引至層間墊條位置，下層線棒下線完成后，測溫電阻引線經層間墊條開槽處引出至定子鐵心端部，在定子機座固定后引出至發電機端子箱。安裝孔在不影響線棒安裝的情況下用環氧膠將測溫元件及槽形填滿，避免運行過程中測溫電阻脫落。

此測溫結構優點如下：①簡單、抗沖擊、可更換，更換測溫元件時需將上下層線棒拆除，解決了定子鐵心背部埋設結構中測溫電阻一旦損壞不可更換的問題；②不影響定子槽利用率，安裝方便，運行可靠；③所測溫度也是鐵心的實際溫度，不受線棒溫度影響。

5 結語

上述3種燈泡貫流式機組定子鐵心測溫電阻預埋結構，目前在燈泡機中都有大量成功應用實例，文中所列優缺點僅供參考借鑒，實際可根據設計、業主的想法和要求進行結構選擇。希望本文所述能夠為類似燈泡貫流式機組定子鐵心測溫設計提供參考。