發電機定子取消整浸槽內線棒固定改進方案

齊瑞鵬

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

近年來，在國家政策支持下，生物質發電建設規模持續增加，項目建設有助于構建清潔低碳、安全高效能源體系，對各地處理農林廢棄物及生活垃圾發揮了重要的作用。以空氣為冷卻介質的汽輪發電機組，因其結構相對簡單、運行及維護成本低、安全可靠性更高的特點，在國內得到了快速的發展。

由于項目工期、效率和成本等問題，部分空冷發電機組定子取消整浸結構。本文介紹的是150 MW等級空冷汽輪發電機定子取消整浸結構，在原有定子鐵心結構基礎上槽內線棒固定結構改進的方案，并通過相關試驗證明了改進方案的可行性。

1 定子整浸槽內固定方案

原有定子整浸槽內固定方案為：定子槽內線棒與鐵心鋪墊槽底墊條；定子下線時須實測槽與線棒尺寸，若間隙過大可配墊低阻玻璃帶，避免磨損定子線棒；定子上、下層線棒間鋪墊層間墊條；槽楔固定采用槽楔與斜楔的固定結構。定子裝配結束后，按照公司工藝守則要求對定子裝配進行整浸。

圖1 定子整浸槽內固定方案

2 定子線棒槽內固定改進方案

根據我們已有的制造經驗，汽輪發電機槽內線棒固定改進方案為：取消原槽楔及斜楔，徑向采用平槽楔加波紋板固定，切向配墊半導體墊條；為防止發電機槽內側面墊條在運行期間竄出，同時增強發電機定子繞組端部整體性，定子繞組端部增加槽口塊設計。

2.1 方案可行性

在汽輪發電機取消整浸結構，槽內線棒側面配墊半導體墊條后，該發電機定子需滿足線棒槽內防暈的要求。在改進方案執行前，定子試下嵌幾根線棒進行測量驗證，線棒表面電阻對比測量結果見表1。

表1 定子線棒表面電阻對比測量結果 單位：kΩ

從上表測量結果看，定子采用側面墊條固定時，定子線棒表面電阻滿足公司規范的要求(平均值在0.2～30 kΩ之間)。即定子線棒槽內固定改進方案滿足線棒槽內防暈的需要。

在汽輪發電機取消整浸結構，槽內線棒側面配墊半導體墊條后，發電機定子繞組需滿足定子溫升要求。在改進方案執行前，對定子溫升進行計算驗證，定子溫升計算結果：150 MW 汽輪發電機在額定工況下，定子繞組最高溫升為87.53 K，層間RTD位置平均溫升為67.03 K，定子鐵心最高溫度出現在42 mm厚鐵心段上，最高溫升為63.17 K，定子鐵心平均溫升為44.86 K。即定子線棒槽內固定改進方案滿足定子溫升要求。

2.2 線棒槽內固定改進方案

發電機定子槽底采用適性材料軟墊條，保證定子線棒與鐵心無硬接觸，避免磨損定子線棒；槽楔采用楔下波紋板和調整墊條結構，并打緊槽楔，避免頂部波紋板的橫向串動；槽內側面采用側面墊條和刷低阻半導體漆。具體結構設計如圖2所示。

圖2 發電機定子槽內改進方案

為防止發電機槽內側面墊條在運行期間竄出，同時增強發電機定子繞組整體性，定子繞組端部增加槽口塊設計。具體結構設計如圖3所示。

圖3 定子繞組端部槽口塊結構設計

3 定子線棒槽內固定改進方案試驗驗證

定子槽底墊適形材料軟墊條，槽內涂刷低阻半導體漆后定子線棒下線，并用側面墊條塞實。從發電機勵端出槽口到汽端出槽口間的低阻區域，均勻選取10點測量槽電位，下線后進行槽電位和表面電阻試驗。

3.1 槽電位測試

表2 改進方案定子槽內槽電位測量結果 單位：V

從下表試驗結果看，滿足標準T/CSEE 0008—2016、T/CEEIA 260—2016《大中型電機定子繞組絕緣性能檢測方法》的規定。在汽輪發電機機組安裝、局部更換線棒時，進行槽電位和槽內接觸電阻試驗，選用其中一種試驗即可，選用哪種試驗方法由制造廠選擇。定子線棒下線后槽部與鐵心應低阻緊密接觸，定子線棒表面的電壓通過半導體槽襯或墊條被限制在一個較小的電壓范圍(0～10 V)，定子線棒表面的電壓就是泄露電流通過半導體墊條所產生的電壓。

3.2 表面電阻測試

測量定子試下線棒表面電阻定子鐵心溫度為30.5 ℃；環境溫度為24.5 ℃；濕度為20%。改進方案定子線棒表面電阻測量結果見表3。

表3 改進方案定子線棒表面電阻測量結果 單位：kΩ

從上表試驗結果看，定子槽內采用刷低阻漆塞緊側面墊條固定時，定子線棒表面電阻滿足公司規范的要求(平均值在0.2～30 kΩ之間)；即定子線棒槽內固定改進方案滿足線棒槽內防暈的需要。

從定子槽內槽電位和定子線棒表面電阻試驗結果，可以看出定子線棒槽內固定改進方案的可行性。

4 結論

(1) 發電機定子取消整浸結構，在原有定子鐵心結構基礎上，槽內線棒固定結構改進方案的首臺產品已完成生產制造。各項試驗數據表明其性能指標優異，滿足設計和運行要求。

(2) 空冷汽輪發電機組定子線棒槽內固定改進方案，結構設計合理，電氣性能優異，整體性好，能滿足冷汽輪發電機的配套需求。