灯泡机组发电机定子铁心测温元件预埋结构浅析

郑觉平，杨桂周

（东芝水电设备（杭州）有限公司，浙江 杭州 310020）

1 概述

定子是发电机的核心部件之一，定子铁心的温升和振动等直接关系到机组的安全稳定运行，如果定子铁心温度超过标准或出现异常，很可能是铁心出现了短路，将导致一系列问题发生,引发相关事故。因此，机组运行中对定子铁心进行相关的温度监测十分必要。为了测量发电机定子铁心的温度，一般是在预计有较高温度的地方埋设测温元件进行监测。电站在机组运行过程中对铁心的这些测温点进行监控，根据其温度高低和变化做出相应判断并采取一定措施，避免发电机事故发生。

考虑到温度分布和安装的便利性，定子铁心测温元件一般预埋在定子铁心槽底或者定子铁心背部等位置。由于灯泡贯流式机组的定子结构的特殊性（灯泡机整个定子浸泡在水中，定子机座外侧板为封闭式结构），因此铁心测温元件埋设更需要适应这些特殊性。灯泡贯流式机组定子铁心测温元件预埋结构一般有如下三种形式：1、定子铁心背部埋设结构，2、定子铁心槽底安装结构，3、定子铁心槽底轭部埋设结构。本文将对其优缺点进行简单分析，为后续灯泡贯流式机组测温电阻埋设结构设计提供参考。

2 定子铁心背部埋设结构

定子铁心背部埋设结构是将定子铁心测温元件埋置在定子铁心背部的适当位置，参见图1，测温元件引出线朝向定子铁心外径侧，经线夹固定后沿适当方位和位置经过定子机座环板通风孔直接引出至发电机端子箱。

图1

此结构的测温电阻安装用孔个数是在设计阶段根据设计标准和业主需求进行确定的，铁心冲片制造过程中将需要的槽形二次冲制而成，测温孔是在叠片时将已冲制完成的定子冲片根据设计要求进行叠装而成，一般测温电阻埋设在定子铁心轴向中间位置。测温孔的大小和形式根据测温电阻的形状确定，背部测温电阻可采用扁平形或者圆柱形，对应的测温孔为扁平形或正方形。同时，叠片过程中将制作完成的测温电阻放置于已完成的测温孔内，为了保证测温电阻的可靠性，在安装前测温电阻需要进行2 000 V（1 min，短时上升法）耐压试验，安装时用环氧胶粘接和封堵，避免运行过程中测温电阻脱落，同时将引线按方位引出，引线固定在焊接于定子机组环板上的固定座上，按照设计图纸描述的位置经过定子机座环板通风孔之间引出。安装完成后再进行1 500 V（1 min，短时上升法）耐压试验。相对于立式机组而言，灯泡贯流式水轮发电机定子机座外壁为封闭式结构，无法在定子机座开设引出线孔或者检修用孔，运行后如果测温电阻损坏将不具备更换条件，无法进行更换作业。优点是安装作业时简单、方便，操作性强。前期大部分灯泡机都采用此结构进行设计。

3 定子铁心槽底安装结构

定子铁心槽底安装结构是将定子铁心测温电阻元件埋置在定子槽底半导体垫条中，参见图2，测温元件引出线通过半导体垫条侧边通路，轴向引出，从定子铁心端部引出，经线夹固定后沿设计位置引出至发电机端子箱。

图2

此结构测温元件埋设在槽底半导体垫条中，与半导体垫条在厂内做成一个整体，在机组下层线棒下线前装入定子铁心槽底，利用粘胶带临时固定在铁心槽底，下层线棒下线完成后靠下层定子线棒与定子铁心之间的紧力固定。此测温电阻由于安装位置的特殊性，只能选择扁平形。同样，为了保证测温电阻的可靠性，在安装前测温电阻需要进行2 000 V（1 min，短时上升法）耐压试验，安装完成后再进行1 500 V（1 min，短时上升法）耐压试验。此结构缺点如下：①测温电阻所测量的温度值受线棒温度的影响，不能准确反映定子铁心的实际温度；②此结构形式的测温垫条一定程度降低了定子槽的利用率，对发电机性能和参数设计产生一定的影响，如果对应减薄槽内上下层线棒间的层间垫条的厚度，会使得上下层线棒距离太近，定子线棒易产生电晕；③测温电阻抗冲击能力差。优点是测温电阻出现异常后，如果拆除定子线棒可以对测温电阻进行更换作业。此结构形式一般应用于原设计没有设置定子铁心测温电阻的老机组改造，定子铁心测温作为参考还是有一定的意义。

4 定子铁心槽底轭部埋设结构

铁心槽底轭部埋设结构是将测温元件预埋在靠近定子槽底的铁心轭部，参见图3，测温元件引出线通过测温电阻铁心安装孔，将引线引至层间垫条位置，沿层间垫条轴向引出，从定子铁心端部引出后经线夹固定引出至发电机端子箱。

图3

此结构的测温电阻安装用孔个数是在设计阶段根据设计标准和业主需求进行确定的，铁心冲片制造过程中将需要的槽形二次冲制而成，测温孔是在叠片时将已冲制完成的定子冲片根据设计要求进行叠装而成，一般测温电阻埋设在定子铁心轴向中间位置。测温孔的大小和形式根据测温电阻的形状确定，槽底轭部测温电阻可采用扁平形或者圆柱形，对应的测温孔为扁平形或正方形。同样，为了保证测温电阻的可靠性，在安装前测温电阻需要进行2 000 V（1 min，短时上升法）耐压试验，安装完成后再进行1 500 V（1 min，短时上升法）耐压试验。下层线棒下线前将制作完成的测温电阻放入安装孔并将测温引线引至层间垫条位置，下层线棒下线完成后，测温电阻引线经层间垫条开槽处引出至定子铁心端部，在定子机座固定后引出至发电机端子箱。安装孔在不影响线棒安装的情况下用环氧胶将测温元件及槽形填满，避免运行过程中测温电阻脱落。

此测温结构优点如下：①简单、抗冲击、可更换，更换测温元件时需将上下层线棒拆除，解决了定子铁心背部埋设结构中测温电阻一旦损坏不可更换的问题；②不影响定子槽利用率，安装方便，运行可靠；③所测温度也是铁心的实际温度，不受线棒温度影响。

5 结语

上述3种灯泡贯流式机组定子铁心测温电阻预埋结构，目前在灯泡机中都有大量成功应用实例，文中所列优缺点仅供参考借鉴，实际可根据设计、业主的想法和要求进行结构选择。希望本文所述能够为类似灯泡贯流式机组定子铁心测温设计提供参考。