三峡电厂发电机定子线棒固定技术

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发电机定子线棒在铁芯线槽内的防晕处理及固定是发电机制造的关键技术之一，ALSTOM的发电机线棒在线槽内采用了硅脂复合胶弹性固定技术，端部采用了玻璃纤维绳注胶成型的工艺。VGS发电机线棒则采用了导电纸裹半导旋回破碎机体胶的固定方式，端部采用的也是非金属材料。二者都采用了带波纹弹簧垫条的弹性槽楔固定系统。对槽楔单节长度和定子下线前铁芯线槽内表面处理应根据实际情况制定。
　关键词：三峡电厂； 发电机定子线棒； SZZ自定中心振动筛固定； 技术

　　中给料机图分类号：TM 312      文献标识码：B

　　三峡机组的容量和部件尺寸都居世界最大，其中发电机定子机座锰钢双辊破碎机外径为21.42/20.9 m，定子铁芯内径为18.5/18.8 m，铁芯高度为3.13/2.95 m，定子电流达22453A，在如此大的电流和高电压作用下，发电机的核心部件——定子线圈也即定子线棒，在铁芯槽内的固定就显得尤为重要。在发电机运行及起、停过程中，线棒承受电磁力、热效应和机械应力的综合作用，还有在严重的短路情况下可能发生的振动和冲击变形。怎样解决发电机运行中绕组的可靠固定和长期运行中可能存在的线棒下沉、磨损及电晕、电腐蚀等问题，是设计发电机绕组线棒的槽部固定和端部固定结构时须着重考虑的。

1 &nb摆式给料机sp;线棒在线槽段的防晕处理

　　线棒直线段嵌入铁芯槽中，必须使线棒表面与铁芯槽壁之间有良好的机械接触，同时为了防止电晕，又必须使线棒外表面和铁芯槽壁之间有良好的电气接触。如何解决防晕问题，ALSTOM煤粉振动筛和VGS(均是生产厂家)采用了不同的处理方式。

　　传统的方法是在线棒的外表面缠绕低阻铁质石棉带或低阻带直接与线棒主绝缘一起成型，而线棒与槽壁之间的空隙，在安装线棒时，用半导体板将其塞满，总体而言，是属于刚体间的连接；但如果塞之不紧，就有可能使线棒与给料机铁芯槽壁的两个侧面接触不良从而可能导致不良后果。另一个方法是采用槽底、层间和楔下半导体适形毡工艺，也可有效地解决大型立式机组发电机线棒的机械固定和防电晕问题，但其安装工艺比较复杂，半导体浸胶毡固化前的压缩量较大，其“火候”较难掌握，且长期运行后发电机线棒的可修性较低。

　　ALSTOM采用了线棒弹性固定工艺。首先将一定宽度的半导体纸对折，然后在对折的半导体纸内利用专用设备均匀涂上室温固化的具有弹性的胶状硅脂复合胶，以夹胶后的半导体纸作缠绕带，均匀地缠绕在线棒直线小型皮带输送机段上（即所有与铁芯壁接触的部分）。

　　在胶未固化的情况下，快速下入铁芯线槽。该胶的最大特点是具有自行膨胀性能，固化后也有一定弹性，因此线棒与铁芯的尺寸配合可以稍大，包绕后的线棒可以很容易下入铁芯槽，一定时间后，胶膨胀固化，使线棒与铁芯有很好的机械接触，这种弹性材料可以补偿因温度变化引起的热膨胀和运斗提行中可能出现的位移，有利于发电机的安全运行。胶被半导体纸所覆盖，故线棒屏蔽表面与铁芯槽壁是通过半导体纸连接，较好地保证了电气接触以有效地防止槽部电晕。在安装线棒的过程中，都要求严格保证线棒垂直高度的定位，特别是上、下层线棒安装中要求电接头严格对正，采用这种工艺的线棒可轻易地在铁芯槽中作少许的垂直移动以定位及对正上、下层线棒的电接头，因此线棒的安装也较为方便。

　　VGS采用的是在定子线棒直线段包敷半导体纸裹半导体胶的方法。即在专用工具上，铺好与线棒直线段长度相当的一定宽度的半导体纸，然后在纸上相对线棒宽面的对应部分均匀涂敷一定厚度的半导体胶，在涂好胶的包敷纸上夹好线棒，在胶未固化时下入铁芯线槽。半导体胶在室温固化的过程中，没有自行膨胀的能力。这种工艺的震动筛分机优点是：线棒本身的防晕层与涂裹的半导体胶有很好的接触，可以有效地避免可能发生的槽内电晕。线棒表层通过胶、纸与铁芯壁接触，待胶固化后，使线棒表面与铁芯壁有很好的机械和电气接触。这种工艺操作上相对比较复杂，在下入线槽后线棒不能上下移动，否则会拉坏半导体包敷纸，造成返工。因此，在下入线棒前应仔细确定线棒垂直高度，尤其是下入上层线棒时更应仔细对正电接头，否则就需要返工，造成材料和工时的浪费。由于裹胶后线棒厚度增加，线棒下入线槽时也极易刮坏半导体纸而造成返工。

　　VGS双齿辊破碎机和ALSTOM的线棒的这两种固定方式都能有效地保证线棒在线槽内的防晕要求，线棒和铁芯槽壁都有很好的电气接触，基本可以消除二者之间的气隙。由于胶固化前本身的可塑性，即使铁芯线槽壁表面存在机械公差也没有关系，同时也可以有效地抵消由于铁芯槽段不平在线棒外绝缘表面产生的局部机械应力。

2 &nb震动落砂机sp;固定槽楔

　　发电机线棒在运行中承受电磁力和机械振动，因此有效的线棒紧固系统是十分必要的。槽楔的松紧程度直接关系到线振动筛粉机棒的紧固。因此，在发电机的维护中，槽楔紧固度的检查和处理，一直都是工作重点之一。

　　传统中较为常用的方法是由槽楔（一定斜度）和其下面的斜楔组成楔对，相互楔紧，槽楔与线棒均是硬连接（刚性），由于热胀冷缩输煤皮带机现象和长期运行后绝缘材料一定的收缩，槽楔就会出现松动现象，这就需要在检修中重新楔紧槽楔。

　　ALSTOM和VGS均采用了带波纹弹簧垫条的槽楔紧固系统，这种方式我螺旋给料机国多用于大型汽轮发电机（见图2）。国外的大型发电机定子多采用这种紧固方式。弹性槽楔在国外应用的时间较长，技术相对比较可靠，在长期运行中由于槽楔可能出现的松动由波纹弹簧垫条的伸缩（厚度方向）自动补偿以保持线棒处在紧固状态。显然，这种方式对波纹弹簧垫条的材质要求是很高的，它在长期受压和热胀冷缩的作用下要保持恒久的弹性。

　　
    从三峡机组的安装情况来看，对于槽楔安装后如何有效的检查槽楔的紧度尚缺少很科学的办法。目前基本上是依靠人工用小铜锤敲击的方法来检查紧度。这种方法对老式的斜楔对结构的槽楔还是很灵敏的。但在弹性槽楔系统中，由于波纹弹簧垫条有压缩余量，故敲击声发空，紧与不紧的界限比较模糊。按理应是在槽楔每节装好后检查槽楔与其下部斜楔的间隙应在给定范围之内。但由于槽楔较长，故打入斜楔时用力也较大，不可避免地使斜楔顶部因受击打而少许变形，致使间隙测量不准，因此实际安装时，多采用锤击听音的办法判断紧度。当然，如果一节槽楔敲击后全部为实音即波纹弹簧垫条全部压平，从工艺上厂家也是允许的。但安装阶段是冷态，发电机运行后温度升高会使材料有一定的膨胀，会使波纹弹簧垫条挤压更甚，是否有损其弹性，还需实践的考验。

　　由于三峡机组定子铁芯长约3m，因此，单节槽楔的长度相对也较长。单节槽楔越长，则安装难度越大相应地波纹弹簧的压缩量也就很难测准。究竟单节槽楔选用多长最为合适，这是值得探讨的。笔者认为，单节槽楔长度控制在120 mm左右，安装时比较容易，也便于测量间隙，相应也容易控制槽楔紧度的质量，且安装或以后的检修过程中出现的返工和材料浪费的现象都要少一些。从振动和可能的松动方面看，短节槽楔对机组的长期运行也是有利的，希望能引起重视。

3  线棒的端部固定

　　端部也是发电机运行中的多事区，ALSTOM机组线棒内的冷却水管采用的是6根不锈钢导管，不参与导电，因此线棒设计得较粗，相应的刚性和抗冲击能力较好。在线棒出槽口部位每隔10根线棒才设计了一块口部垫块。

　　在传统的发电机端部绑扎固定中，一般采用非磁性金属材料作端箍。ALSTOM采用了新的技术，其端箍是一条较粗的玻璃纤维绳，开始安装时易于布施和无间隙绑扎，待全部安装绑扎完成后，在这条端箍内注入室温固化的绝缘胶，使之充满玻璃纤维绳，胶固化后，玻璃纤维绳即成为刚体。同样汇流环也是类似的绑扎工艺。值得一提的是，ALSTOM发电机采用了定子端部整体防晕结构，整个端部的线棒部分、口部垫块、斜边垫块（及其适形毡）、端箍等均喷涂高阻半导体漆（定子汇流环也采用了同样的工艺），可有效地防止端部电晕和端部异相间的电晕。可见，ALSTOM对待定子端部防晕考虑得比较周详。

　　VGS发电机线棒内部冷却水导管采用的是铜管，因此冷却水管也参与导电，线棒的体积较ALSTOM要小一些。线棒在出槽口部位也没有采用口部垫块，但在上、下层线棒之间采用了加强固定的方式，以含胶的绝缘材料卷成实心圆柱体绑扎在端部上、下层线棒之间，待胶固化后即成为刚体。线棒的端箍采用的也是非金属材料，但为刚性绝缘材料（见图3），在安装现场拼为整圆。在端箍和线棒间垫以适形毡，待胶固化后成为整体，也能做到使线棒和端箍材料间无间隙。



4  关于铁芯线槽下线前的处理

　　在线棒下入线槽前，VGS工艺中无须再对铁芯线槽表面进行处理，直接下入线棒即可；而ALSTOM工艺则是要求在线槽内喷一层绝缘漆以防锈。

　　笔者认为这两种方式都不妥当。由于宜昌地处温热带，四季中高湿度的天气较多；因线槽是由铁芯片的切面组成，因而难免会在槽内生锈，尤其是机组停运期间；潮气是无孔不入的。对ALSTOM的方式，我方也曾提出过异议，后来也检测过线槽喷漆后的表面电位。厂方认为由于线槽是由切面组成，不可能整齐如平面，喷漆也不可能有很好的附着，因而被认为是不影响线棒防晕层与铁芯壁接触的。