达岱河水轮发电机定子线棒制作工艺

张海杰，陈勇波

(浙江富春江水电设备股份有限公司，浙江桐庐 311504)

目前，国际先进的高压电机绝缘少胶VPI绝缘体系有:美国西门子西星电力公司、GB公司、瑞士ABB公司、日本Fuji电力系统公司、三菱公司等.真空压力浸渍(VPI)技术应用于发电机定子线圈制造，可以最低极限地降低定子线圈主绝缘内部的气隙率，从而降低线圈的介质损耗，增加主绝缘的电气强度，提高主绝缘的导热性，减少环境、化学等外因对主绝缘的损伤.目前在国外的大中型发电机制造业中，VPI技术的应用已经相当成熟.国内真空压力浸渍技术最早是在小型电机制造业上应用，随后推广到了中型电机，而将VPI技术应用到大型发电机的制造中的企业几乎是寥寥无几.

1 概述

达岱河水电站位于柬埔寨王国达岱河下游，其坝址位于达岱河干支流交汇口以上1.4 km处.共有3台额定容量82 MW水轮发电机组.电站总装机容量246 MW，保证出力38 MW，年利用小时数3 488 h，年发电量85 814万kW·h.

发电机为三相立轴同步发电机，采用全空气冷却方式.线棒由42股2.4×6/2.6×6.2双玻璃丝包烧结线组成，360°全换位方式;绝缘系统采用真空压力浸渍(Vacuum Pressure Impregnation)技术(简称VPI技术);该技术的应用提高了电机设计参数和电机绝缘寿命，也提高了线棒的生产能力.

1.1 达岱河定子参数介绍

额定电压13.8 kV;额定电流4 036 A;额定功率因数(滞后)0.85;额定频率50 Hz;额定转速375 r/min;定子绕组连接方式为双Y形连接;绕组绝缘等级为F级;定子铁心共264槽;定子铁心外径Φ5 680 mm，内径 Φ4 750 mm;线棒槽部尺寸19.52 ×65.02.

1.2 定子线棒制作工序流程

落料→编织→换位压型→直线部热压→成型→端部热压→端头整形→焊端部→锯头→打磨→机包绝缘→预热→真空浸渍→热固→端部整形→试验→油漆→包装.

2 定子线棒制作特点与难点

定子线棒具有尺寸大、长度较长、绝缘薄等特点，在制造过程中有以下难点:

(1)线棒端部较长，是圆弧形状，成型时困难.

(2)胶化线棒热压时端部容易股线错位.

(3)线棒过长在浸渍过程中端部容易变形.

3 达岱河定子制造工艺

3.1 落料编织

按各类型股线分别落料;落料机设定好参数自动落料与刮头，刮头长度不能过长也不能过短.

3.2 换位压型

达岱河定子线棒换位长度为1 505.7 mm.将编织好的线棒两层分开，垫入层间绝缘.原来工艺中排间绝缘垫入的是多胶云母板(740-1)，多胶云母板的性能不太理想，经研究试验后进行了改进，排间绝缘采用了环氧多胶玻璃毡预浸料(D230)效果良好.排间绝缘长度要长于窄面半导体胶条长度，排间绝缘D230的尺寸为t1×56×1 646 mm.

线棒两窄面原是垫换位填充腻子的，由于屏蔽效果不如半导体胶条，故窄面采用半导体胶条.半导体胶条将窄面填充饱满平整，但量也不能过多，不能蔓延至宽面过多.半导体胶条的长度要稍长于线棒的换位长度，但要短于排间绝缘D230的长度.半导体胶条分别用t2.5、t3.0厚度来试制，最终确定半导体胶条尺寸为 t3×11.6(±0.2)×1 606.

3.3 胶化线棒热压

胶化线棒采用整根线棒一次模压成型［2］，原来的模具是端部和直线部是个整体，线棒成型后一起模压，经常出现股线错位，尤其是高组部位，错位严重就导致线棒发空.基于这些问题，对模具进行改进.将胶化线棒分直线部热压和端部热压.

将填充好的线棒先放入到直线模中热压，防止加压过程中股线间错位，将模具外侧不热压部分套入限位套固定.直线模设定好参数见表1进行热压.

表1 直线固化模压参数

将直线热压好后的线棒放到成型机上成型.由于达岱河线棒端部是有弧度的，所以端部截距成型时参数要放长一点.线棒有抬高，又比较宽，成型时端部直线部位难免会有变形和错位，防止问题发生，我们将端部安了限位卡套.成后好，大小R处不是很服贴，要在不松开夹具的情况下木榔头敲服贴，不然端部成型模中放不下去.

达岱河线棒端部是有弧度的，成型机成不出弧度，所以端部成型模做成有弧度的，这样就解决了端部弧度问题.

3.4 端头整型

为更好利用、节省时间，将端头整型模与端部固化模连接在一起，端部固化好后，油缸压力不要卸掉，直接在端部固化模上将端部整型到位.

3.5 主绝缘包扎

原始的手工包扎主绝缘会出现包扎不紧、直线转角位置有褶皱等问题，模压后的线棒转角会出现尖角和飞边，同时影响线棒的电气性能.为此，我们采用了进口包带机进行包扎，并经过多次试验，确定最佳包扎张力，压制后取得了良好效果［3］.

包带机先确定好包扎张力、包扎层数和包扎速度，云母带类型为少胶机包带.线棒包扎前要将线棒加热到一定温度之后保温，取出后自然降温，半叠包云母带前将线棒擦干净，云母带外在高低阻位置包高低阻防晕带，外再半叠包聚四氟乙烯带.由于线棒端部不是在模具中固化，所以要在端部大R起弧至小R圆弧止两宽面覆钢板，再半叠包热收缩带.

3.6 预 热

将包好绝缘的线棒装模，放入固化炉内，升温至100℃.由于达岱河机组线棒端部比较长，故应在线棒两端加支撑，支撑规定位置在端部，有了这个支撑，线棒变形情况大有改善.

3.7 真空浸渍

真空压力浸渍VPI工艺流程:预烘除湿→入罐→真空排气→真空浸漆→压力浸渍→压力排漆→卸压→滴漆→出罐→固化干燥［1］.

线棒绝缘的质量很大程度上受到制造过程的影响，包括真空度、温度、时间、压力以及固化时的温度等因素.在制造线棒绝缘的过程中，借助于对模型线棒的性能评估，可以将与绝缘性能相关的各种因素综合考虑，以获得最佳的工艺过程.线棒在放入固化炉内加热的同时，浸渍罐、台车、储漆罐内加热至60℃，装模线棒在固化炉内100℃保温后，打开罐盖，开出槽车，将装模线棒吊至槽车内，夹上电容测试线，设置温度测量点.槽车开进浸渍罐内，连接好输胶管，关上罐门.设置好自动程序各参数，运行自动程序.

3.8 热 固

打开浸渍罐，开出槽车，将浸渍好的线棒连同模具一起吊至固化炉内，设置一测温点，加热至120℃，保温;再升温至160℃，保温.自然冷却至70℃以下，取出线棒，拆除覆盖物，清理余胶.

3.9 试 验

线棒进行耐压试验，达岱河线棒额定电压是13.8 kV，耐压值为 44.45 kV，1 min.抽检介质损耗及增量，该线棒的要求是0.2UN介损值≤2，0.2UN～0.6UN间增量≤1.满足各试验要求线棒通过，进行包装.

4 结语

经过多台机组定子线棒的制造，公司对定子线棒工艺、工具、工装等进行了不断改进，定子线棒的尺寸、电气性能等都达到了技术要求，实践证明这样的制造工艺是合理的.

［1］毛继业.国产化高压电机单只VPI定子线棒绝缘系统开发与研究［C］//中国水力发电工程学会水力机械专业委员会.第十七次中国水电设备学术讨论会论文集:水电设备的研究与实践.北京:中国水利水电出版社，2009:299-312.

［2］周光厚.大型水轮发电机定子线棒换位方式研究［J］.东方电机，2004(2):27-30.

［3］侯 力.大型水轮发电机定子线棒绝缘厚度减薄研究［J］.防暴电机，2004(3):24-27.