大型水轮发电机定子绕组安装新工艺

靳涛

摘 要：随着水利事业的发展，我国水电站装机容量也在不断增加，大型水轮发电机组应运而生，它们的定子绕组安装工艺与中小型水轮发电机相比，采用了一些新的安装工艺，本研究先简单介绍定子绕组的概念，分析定子绕组的大体安装程序，又对目前大型水轮发电机定子绕组的安装新工艺进行了分析研究。

关键词：水轮发电机；定子绕组；安装工艺

对大型水轮发电机定子绕组的结构、材料和安装工艺的研究可以提高水利事业的发展效率，定子线棒在安装过程中，涉及的工序比较多，工艺过程也较复杂，相应的安装质量控制要求也相应的提高，所有工序都必须进行严格把关。近年来，大型水轮发电机的定子绕组安装有许多新的工艺，这些新工艺在水轮发电机的发展方面提供了借鉴和参考，同时也需要在实践中进一步的验证和改善。

1 定子绕组

电动机分为固定部分的定子和旋转部分的转子，定子繞组根据线圈绕制的形状和嵌装布线方式的不同又可分为集中式和分布式两种形式，集中式绕组的绕制较嵌装式简单但是效率比较低，运行性能也不高，现在被广泛使用的是应用分布式绕组形式。根据不同机种、型号及线圈嵌绕的工艺条件，电动机各自设计采用不同的绕组型式和规格，故其绕组的技术参数也不相同，与定子绕组相对的是转子绕组。

定子绕组是发电机的动脉，定子绕组的绝缘应该达到一定的耐热等级和足够的介电强度，并保证在运行期间不会出现异常现象，定子在使用时要保证其不会出现损坏现象，使用前要开箱进行检查，查看线棒是否出现变形、受损现象。

2 定子绕组的安装程序

定子绕组在安装时大体经历了施工准备、绕组基础焊接、下层线棒安装、气密性和密封试验等程序，定子绕组的下线场地应该是防尘的，这样可以提高定子的安装质量，提高发电机的放电晕性和绝缘性能，可以在顶部安装环形的轨道和吊车，以方便定子线棒的运输和嵌装过程；下线前应该对线槽等处进行仔细的清扫，防止杂物的落入，保证线棒的表面应该是平整光滑的，没有出现损坏的情况；绕组电接头焊接完成后，应该用锉刀或者砂布等磨平焊接头表面的焊料，对不合格的接头应该进行二次焊接；定子绕组、纯水环管在安装完成后还要进行密封性能试验，以避免在运行之后出现定子纯水系统充入纯水后出现渗漏的现象。

3 大型水轮发电机定子绕组安装新工艺

3.1 定子绕组的嵌线工艺

现在我国生产的大型水轮发电机定子绕组嵌线常采用的是手工嵌线的方式，就是用橡皮榔头和打板把线棒慢慢的打入到槽内，再使用浸过胶的定向玻璃丝带将其绑扎起来，以世界上知名的水轮发电机组制造商加拿大GE公司来说，其公司的水轮发电机定子绕组采用的是下线机进行嵌线工作，把线棒推入到槽内后也是采用一种浸过胶的玻璃纤维绑扎，其中使用的下线机是由电动液压装置、推进板和支臂等部件构成的，在嵌线时要把线棒和定子的线槽对准，再推入到槽内，由线棒推入到槽内的深度和下线机的压力表读数就可以推断线棒是否推入到位，线棒到达合适的位置后，液压装置就会退出推进板，以下线机嵌线的工艺，线棒入槽时所受的推力比较均匀，而且线棒和槽壁、槽底的接触紧密无缝，嵌线工艺的质量比较高，提高了工作效率，也在一定程度上减轻了安装人员的劳动强度。

3.2 定子槽楔的装配工艺

在定子槽楔的上下两端各设置一个半椭圆形的缺口，这种结构设计的好处就是便于机组运行时线棒可以很好的散热，同时这种结构的缺点是在打槽楔时降低了槽楔本身的强度，槽楔很容易被打坏，设想若将缺口设置在槽楔的中间部位再提高槽楔材质的强度，是否可以提高槽楔的强度，不会轻易的被打坏。槽楔在装配的过程中增加了弹性垫条，保证槽楔在打紧后，这个弹性垫条可以被压平，但其不会失去弹性，弹性也不会随着外界条件的变化而消除或减弱，定子槽楔的紧度得到了保证，有利于改善机组运行后槽楔易松动的现象。在打上、下槽楔时，在垫条上涂环氧树脂后，可以保证其牢固性。

3.3 线棒的接头焊接工艺

现行的大型水轮发电机定子绕组线棒接头焊接工艺有两种形式，即大电流碳阻发热硬钎焊和中频感应式硬钎焊。前者的工作原理是在碳精块通入大电流后就可发热，并将热量传递给焊接元件，使其温度瞬间升高，焊料被迅速的熔化掉，在其冷却后线棒就可以和并头板牢固的焊接在一起，这种焊接工艺具有噪音小、操作简单、焊接容量大的特点，可以提高焊接质量，唯一存在的缺点是辅助控制元件的性能较差；中频感应式硬钎焊接的焊接设备是中频焊接机，这种焊机是由中频机、中频变压器和感应线圈构成的，其工作原理是中频机可以供给中频电源，焊接接头可以在感应线圈的作用下发热，这种工艺的优点是具有加热面积大、加热速度快、受热均匀、焊接能力强的特点，这种工艺尤其要注意线棒端的绝缘处理，可以采用绝缘性能好的材料。

3.4 软连接铜辫子工艺

铜辫子软连接主要应用于电厂、电站、电解铝厂、有色金属、石墨碳素、化工冶金等行业。用于发电机与母线，母线与变压器与整流柜，整流柜与隔离开关之间的连接及母线之间的连接。铜软连接，铜铝过渡软连接，铜伸缩节间的伸缩起弹性保护作用，可调整设备安装误差，同时起（减震）工作补偿作用、方便试验和设备检修等作用。 加拿大的GE公司生产的三台水轮发电机定子在汇流环与线棒、汇流环与主引出线和中性点引出线处都采用了软连接铜辫子，铜辫子在两端都设有一个矩形的铜帽，由银铜材质的焊接材料对铜帽进行封焊，进而将其连接成一体，这项工作是在工厂完成的，其他的焊接工作在施工现场完成。铜辫子是由多股辫子组成的，焊接时很容易被氧化变脆，折断也很容易发生，铜帽的厚度不大，当遇到局部过热或者加热时间过长时就会出现烧穿的现象，焊接铜辫子前要全面检查碳精块，并对铜辫子的铜帽和线棒端进行打磨，以确保这几处的表面平整，不会出现毛刺和凸起的现象。

3.5 定子绕组的试验和测试

定子绕组的试验合格后，可以为下一步的安装工作提供有力的保障，以确保发电机组运行的安全稳定性。对定子绕组进行整体试验的内容包括直流电阻测试、绝缘电阻吸收比和极化指数的测量等，全部试验内容还包括气密性、密封性的试验，试验之前要保证接线的正确性和可靠性；试验之前可以先不接绕组，升高直流电压到试验的电压值，校对各表读数，并进行过流保护；要保证泄漏电流不随时间的延长而增加；每相耐压完成后要缓慢的降低电压，待试验电压降到一定数值后，再经过放电电阻放电，放电的时间要保证在半个小时以上。

4 结束语

定子绕组是发电机的核心部件，其安装质量直接影响到发电机的技术参数和运行的可靠性，提高定子绕组的安装质量就显得尤为重要，目前发展起来的大型水轮发电机定子绕组的安装新工艺在技术方面提高了定子绕组的安装质量，与此同时大型水轮发电机对安装工艺的熟练性也有了更高的要求，还需要在实践运行中进一步的完善和改进，通过借鉴国外先进的安装技术，研究其定子绕组的结构和安装特点，进而提高自身的安装质量。

参考文献

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