浅谈发电机定子绕组现场嵌装工艺及试验

刘建成

（中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁沈阳 110179）

0.概述

思林电站位于贵州省铜仁市思南县境内，电站装有4台水轮发电机组，单机容量262.5MW，总容量1050MW，年发电量40.64亿kWh，是乌江干流的主要电源点之一。水轮发电机定子绕组的嵌装是在定子铁芯装压完毕，并试验检测合格后吊入机坑内进行。发电机定子型号为SF262.5-64/15000，定子铁芯外径15000mm、定子铁芯内径14200mm、定子铁芯槽数624槽、每极每相槽数q=3+1/4、每相并联支路数a=4、绕组节距Y=1-12-21、极数2P=64、线槽尺寸28.5mm×162.6mm、绝缘等级F级。

1.绕组嵌装工艺流程

线棒抽样试验→铁芯清理、喷漆、编号→端箍安装→测温元件安装→嵌下层线棒、绑扎、耐压、端部喷漆→嵌上层线棒、绑扎、打槽楔及安装槽口垫块→上、下层线棒耐压试验→线棒端头中频焊接→并头套接触电阻测试→浇灌绝缘盒填充胶→汇流母线及引出线安装→绕组干燥处理→整体直流电阻测试及交、直流耐压试验。

2.施工前期准备工作

（1）检查单个定子线圈在冷态下的直线段宽度尺寸，应符合设计规定[1]。

（2）清理定子铁芯，将毛刺凸片修磨平整，并用干燥高压风吹扫。

（3）按绕组接线展开图确定铁芯槽位置，并标注测温电阻、引出线、大小过桥。

（4）按线棒弯曲形状制作堆放架，将线棒放置在垫有橡皮垫的清洁木制搁架上。

3.嵌装工艺及质量控制

（1）端箍装配，按导则要求间隔26槽数嵌入线棒，并调整线棒的中线与铁芯中心线应对齐，用垫条压紧线棒并紧靠槽底，将端箍预先固定在支撑架上，然后调整端箍和线棒间隙，端箍圆度调整好后将搭块点焊，端箍接头焊接、绝缘包扎，并经1.25Ue耐压合格。

（2）测温元件安装，安装前应对其试验检测，涂刷半导体漆，晾干后用玻璃丝垫条制作的框架将电阻安放好后，埋入槽底、上下层间及齿压板内，随后用兆欧表测量其电阻值应不低于20MΩ。

（3）线棒嵌装，下层嵌装顺序为反槽号方向进行，嵌装应以定子的中心线和线棒中线为准，并按照线棒斜边间隙与上、下露出槽口长度进行调整，线棒嵌装入槽后。检查线棒中间段是否压紧槽底，按导则要求将线棒绑扎在上下端箍环上；在线棒斜边间的标注位置处塞入垫块，用玻璃丝带将垫块与线棒绑扎牢固；对下层线棒槽电位测试和耐压试验。上层线棒嵌装是按照顺时针方向进行，铺设层间适形材料，配装层间端箍环，其嵌装工艺与下层相同。

（4）槽楔装配，安装时先由最下端主槽偰定位，副槽楔和波纹板塞入主槽楔下1/2～1/3，然后用工具敲击副槽楔塞紧，并按自下而上的顺序依次进行槽偰的装配。用0.5kg小锤敲击检查安装紧密度，导则要求铁芯上、下端槽楔无空声，其他槽楔有空声长度不允许超过槽楔自身长度的1/3，相邻槽楔空声部位不能为连续的[2]，对上、下层线棒进行交流耐压试验。

（5）接头焊接，用夹紧工具把中频焊机感应圈夹紧在线棒并头板上，当钎焊加热至钎料融化后，旋紧感应圈夹紧工具，先对并头板下部焊缝添加钎料，再对上部焊缝和立缝添加钎料，经复查钎料填满并呈R状后停止加热，以此保证焊接质量。

（6）绝缘盒套装，将双组份胶液搅拌均匀，迅速灌注到调整好的下端绝缘盒内，待其固化后对凹陷部位再次补加胶液使之填满。上端绝缘盒是将封口腻子揉和均匀，在套装通底绝缘盒的封口位置处涂抹腻子后，进行灌注。

（7）汇流母线及引出线安装，确定汇流母线圆周位置，并将支架垫块均匀布置后点焊在齿压板上；将各层间铜排选择分类，对曲率半径进行测量，符合图纸要求后，对汇流排进行预装；安装顺序是由下而上逐层进行，汇流母线安装完毕后，检查各支路及各相直流电阻应平衡，其偏差值应小于平均值的2%。

4.下线工装设计应用

（1）下线平台优化，定子下线所用的施工平台为环形钢结构，分为上、下两层，由12瓣组合而成，利用钢管做主支撑，在钢管顶部及管中位置处装焊槽钢，作为上、下两层环形踏板托臂，并利用扁钢制作防护围栏，挂设安全网。因本电站工期比较紧，我方在设计制作平台时，考虑在线棒嵌装的同时可进行导水机构及下机架预装工作，因此平台设计内圆尺寸可满足最大件吊装通过，由此缩短了机组安装直线工期。

（2）防尘棚方案改进，根据机坑内上机架环形基础与定子下线平台支撑架的位置关系，设计制作了定子下线防尘棚。其材料主要使用了有机玻璃板，将有机玻璃板配割成多个梯形板，嵌装于木框内作为防尘棚整体的一瓣，由每瓣拼装起来组成一个环形平面棚。此棚安装、拆卸简便，既保证了现场安装的亮度，又防止了下线期间灰尘的侵蚀，提高了线棒的绝缘强度。

（3）绝缘盒支撑架设计，利用定子基础与定子机座伸出来的穿心螺杆固定的方法，设计制作了下端绝缘盒支撑架。使用的主要材料有角钢、全螺纹螺杆等，制作成“F”形状支架，每隔30槽安装一个，在螺杆上端铺设木板，并把绝缘盒摆放在木板上，上、下调节螺杆选择适当位置后对绝缘盒进行灌注。由此解决了绝缘盒安装中调整难度大，改变了以往使用千斤顶做为调整支持的历史，提高了效率和缩短了工期。

5.定子绕组现场试验

（1）单根及上、下层线棒试验，在定子下线前，应对线棒进行5%抽样试验并检查起晕电压[3]。上、下层线棒嵌装完毕后，应对其进行耐压试验，以检测线棒的绝缘性能。在耐压试验之前，应测试其线棒的槽电位，检查槽内线棒的绝缘外表面与槽壁之间的接触情况是否良好，有无电腐蚀现象，以预防运行期间因电腐蚀损坏绝缘。

（2）接触电阻测试，因定子绕组并联支路数目较多，线圈的接头也较多，个别接头电阻较大，在以后运行中焊缝的接触电阻会增大，其结果导致接头局部过热、开裂，严重时将造成外部绝缘的损坏，因此应尽早发现缺陷并及时处理。

（3）直流电阻测试，通过此试验可发现线棒在制造过程中的断线缺陷，也可发现现场安装过程中造成的并头套焊接缺陷，在发电机运行过程中受电动力或电流冲击，使得并头套焊接缺陷恶化，进一步导致过热开焊，尽早发现问题及时采取有力措施。

（4）直流耐压和泄漏电流测试，此试验可有效的发现绕组贯穿性缺陷和端部缺陷，按照各阶段试验的电压和泄漏电流值，分析泄漏电流的趋势变化，如线圈的某个部位绝缘较低或受潮，通过试验在绝缘还未击穿前，可发现其绝缘的薄弱位置，及时采取有效办法进行处理，排除隐患。

（5）工频耐压试验，是考核定子线圈的整体绝缘强度，可有效的发现线圈局部绝缘受损情况，特别是线圈槽内与槽口处的绝缘不良问题，如机械损伤及绝缘劣化现象。此试验是考核绕组安装质量最严格的一项，更接近于发电机运行工况，因试验电压值高于运行电压，因此更能发现绕组绝缘不良局部及集中型的缺陷。工频试验电压值：U=15.75kV，2U＋3kV=2×15.75+3=34.5kV。

6.结语

结合上述试验，我方在施工中积极找出影响绕组绝缘性能的几个关键工序要点，并严格加以控制，制止了绝缘不良隐患发生，保证了安装整体质量，4台机定子绕组整体交流耐压试验均一次性顺利通过。施工过程中在不断总结经验的同时，大胆改进施工工艺，应用有利于施工的工装设计方案，提高了工作效率，加快了安装进度。希望本文粗浅总结能为以后水电站发电机定子绕组嵌装积累经验，提供参考与借鉴。