关于350MW发电机转子嵌线槽底耐压击穿的分析

苍路 包金龙

摘 要 转子作为发电机的心脏，在生产制造过程中容不得半点马虎，本文就发电机转子在制造过程中经常出现的转子嵌线槽耐压不通过或击穿现象进行分析研究，并提供解决方法供参考。

关键词 发电机;转子嵌线槽;耐压击穿

前言

发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件组成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流[1]。

转子作为发电机的心脏，绝缘和耐压问题一直是发电机长久运行的关键。

1装配过程中发现的问题

在350MW发电机转子线圈装配过程中，曾多次发生槽绝缘在槽底斜面拐角处耐压击穿的质量事故。我公司350MW发电机转子嵌线槽共有32槽，其中28槽深度为198mm，其余4槽的深度为174.5mm，嵌线槽长均为6250mm。每个嵌线槽下都有通风副槽，嵌线槽底为45°斜面，与通风副槽R1圆弧过渡。

我们仔细检查耐压击穿的相关部位，电筒照明肉眼检查嵌线槽槽底斜面拐角，没有发现可见毛刺，但转子槽绝缘上有一条明显的通长的直线压痕损伤，与嵌线槽槽底斜面拐角吻合，指尖触感檢查靠近端面的嵌线槽槽底斜面拐角，认定斜面拐角是一条锋线型尖角，有微小毛刺。长6250mm深198mm的嵌线槽槽底斜面拐角只有靠近端面50mm的范围可以采用指尖触感检查。

2分析产生原因

如图所示，因为嵌线槽槽底斜面拐角实体部分是135°，所以在加工过程中形成的拐角实体是一条锋线型尖角，其毛刺极其微小，肉眼不可见。在常温静止状态下，嵌线槽槽底斜面拐角处锋线型尖角和微小毛刺不会引起质量事故。但是转子线圈装配试验过程中极有可能损伤槽绝缘并最终导致耐压击穿的质量事故，因为转子线圈装配试验过程中，槽绝缘与嵌线槽槽底斜面拐角的接触力忽大忽小忽有忽无，另外槽绝缘与嵌线槽槽底斜面拐角存在往复磨损动作。

对此分析，首先，转子在烘压复形过程中铜线、槽绝缘、转子本体的有阶梯性温差，加上三种材料热胀系数各不相同，长6250mm三种材料的轴向长度热胀伸长量或冷缩缩短量不同，形成复杂的往复磨损动作。其次，在动平衡超速和试车过程中，26匝线圈的离心力随着转子转速变化而变化，26匝线圈间的间隙随之变化，导致槽绝缘与嵌线槽槽底斜面拐角的接触力忽大忽小忽有忽无，使得转子槽绝缘上出现直线压痕损伤，耐压击穿。

3解决方案

我公司的350MW发电机转子共有32槽嵌线槽，每个嵌线槽又深又长，数量还多，机械加工所产生的毛刺和切削瘤很难修锉砂磨干净。在转子线圈装配过程中，槽绝缘在45°斜面上承受压力。如果不将槽底45°斜面及圆角修磨干净，则槽绝缘在该处受到压力后容易造成机械损伤，导致耐压不通过或者击穿，产生拆线圈返工及更换槽绝缘的严重后果。所以需要把嵌线槽底砂磨干净，使槽绝缘在槽底不受到机械损伤，确保后续下线过程的顺利进行。

我们需要设计简单便捷的嵌线槽底倒角及圆角的修锉砂磨工装、工具，通过试验寻找切实可行的清理方案，确保嵌线槽槽底砂磨干净，使槽绝缘在槽底不受到机械损伤，从而解决槽绝缘在槽底斜面拐角处耐压击穿问题。

4设计的工装

如图所示，工装分为握柄、工具体和压条三部分组成，砂纸作为修磨材料夹置在工具体和压条之间，握柄和工具体之间可以转动，手卧工装放入长6250mm深198mm的嵌线槽中，稍微施力拖拉一次，就可以修磨斜面拐角成钝角且无毛刺。修磨工装简单实用，操作方便省力，另外将砂纸换成白纸就可以作为检查工具，此方法简单易操作，经济实惠。

工装制作完成后，我们进行了工艺试验，在350MW发电机转子加工去毛刺之前，我们和检验人员将两张白纸装在修磨工装上，放入嵌线槽，在1000mm范围内拖拉一次，取出工装，发现两张白纸被切断。修磨工装装上砂纸，按要求通长拖拉一次。之后再将两张白纸装在修磨工装上，放入嵌线槽，在通长6250mm范围内拖拉一次，取出工装，发现两张白纸完好无损。此后的350MW发电机转子，在嵌线完后耐压未再出现槽绝缘在槽底斜面拐角处耐压击穿问题。

实践证明，槽绝缘在槽底斜面拐角处耐压击穿是由于锋线型尖角和微小毛刺导致，设计的350MW转子嵌线槽底修磨工装达到预期目标，为350MW转子质量增加了安全系数，避免了因为锋线型尖角和微小毛刺造成重大质量事故。