发电机定子取消整浸槽内线棒固定改进方案

齐瑞鹏

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

0 引言

近年来，在国家政策支持下，生物质发电建设规模持续增加，项目建设有助于构建清洁低碳、安全高效能源体系，对各地处理农林废弃物及生活垃圾发挥了重要的作用。以空气为冷却介质的汽轮发电机组，因其结构相对简单、运行及维护成本低、安全可靠性更高的特点，在国内得到了快速的发展。

由于项目工期、效率和成本等问题，部分空冷发电机组定子取消整浸结构。本文介绍的是150 MW等级空冷汽轮发电机定子取消整浸结构，在原有定子铁心结构基础上槽内线棒固定结构改进的方案，并通过相关试验证明了改进方案的可行性。

1 定子整浸槽内固定方案

原有定子整浸槽内固定方案为：定子槽内线棒与铁心铺垫槽底垫条；定子下线时须实测槽与线棒尺寸，若间隙过大可配垫低阻玻璃带，避免磨损定子线棒；定子上、下层线棒间铺垫层间垫条；槽楔固定采用槽楔与斜楔的固定结构。定子装配结束后，按照公司工艺守则要求对定子装配进行整浸。

图1 定子整浸槽内固定方案

2 定子线棒槽内固定改进方案

根据我们已有的制造经验，汽轮发电机槽内线棒固定改进方案为：取消原槽楔及斜楔，径向采用平槽楔加波纹板固定，切向配垫半导体垫条；为防止发电机槽内侧面垫条在运行期间窜出，同时增强发电机定子绕组端部整体性，定子绕组端部增加槽口块设计。

2.1 方案可行性

在汽轮发电机取消整浸结构，槽内线棒侧面配垫半导体垫条后，该发电机定子需满足线棒槽内防晕的要求。在改进方案执行前，定子试下嵌几根线棒进行测量验证，线棒表面电阻对比测量结果见表1。

表1 定子线棒表面电阻对比测量结果 单位：kΩ

从上表测量结果看，定子采用侧面垫条固定时，定子线棒表面电阻满足公司规范的要求(平均值在0.2～30 kΩ之间)。即定子线棒槽内固定改进方案满足线棒槽内防晕的需要。

在汽轮发电机取消整浸结构，槽内线棒侧面配垫半导体垫条后，发电机定子绕组需满足定子温升要求。在改进方案执行前，对定子温升进行计算验证，定子温升计算结果：150 MW 汽轮发电机在额定工况下，定子绕组最高温升为87.53 K，层间RTD位置平均温升为67.03 K，定子铁心最高温度出现在42 mm厚铁心段上，最高温升为63.17 K，定子铁心平均温升为44.86 K。即定子线棒槽内固定改进方案满足定子温升要求。

2.2 线棒槽内固定改进方案

发电机定子槽底采用适性材料软垫条，保证定子线棒与铁心无硬接触，避免磨损定子线棒；槽楔采用楔下波纹板和调整垫条结构，并打紧槽楔，避免顶部波纹板的横向串动；槽内侧面采用侧面垫条和刷低阻半导体漆。具体结构设计如图2所示。

图2 发电机定子槽内改进方案

为防止发电机槽内侧面垫条在运行期间窜出，同时增强发电机定子绕组整体性，定子绕组端部增加槽口块设计。具体结构设计如图3所示。

图3 定子绕组端部槽口块结构设计

3 定子线棒槽内固定改进方案试验验证

定子槽底垫适形材料软垫条，槽内涂刷低阻半导体漆后定子线棒下线，并用侧面垫条塞实。从发电机励端出槽口到汽端出槽口间的低阻区域，均匀选取10点测量槽电位，下线后进行槽电位和表面电阻试验。

3.1 槽电位测试

表2 改进方案定子槽内槽电位测量结果 单位：V

从下表试验结果看，满足标准T/CSEE 0008—2016、T/CEEIA 260—2016《大中型电机定子绕组绝缘性能检测方法》的规定。在汽轮发电机机组安装、局部更换线棒时，进行槽电位和槽内接触电阻试验，选用其中一种试验即可，选用哪种试验方法由制造厂选择。定子线棒下线后槽部与铁心应低阻紧密接触，定子线棒表面的电压通过半导体槽衬或垫条被限制在一个较小的电压范围(0～10 V)，定子线棒表面的电压就是泄露电流通过半导体垫条所产生的电压。

3.2 表面电阻测试

测量定子试下线棒表面电阻定子铁心温度为30.5 ℃；环境温度为24.5 ℃；湿度为20%。改进方案定子线棒表面电阻测量结果见表3。

表3 改进方案定子线棒表面电阻测量结果 单位：kΩ

从上表试验结果看，定子槽内采用刷低阻漆塞紧侧面垫条固定时，定子线棒表面电阻满足公司规范的要求(平均值在0.2～30 kΩ之间)；即定子线棒槽内固定改进方案满足线棒槽内防晕的需要。

从定子槽内槽电位和定子线棒表面电阻试验结果，可以看出定子线棒槽内固定改进方案的可行性。

4 结论

(1) 发电机定子取消整浸结构，在原有定子铁心结构基础上，槽内线棒固定结构改进方案的首台产品已完成生产制造。各项试验数据表明其性能指标优异，满足设计和运行要求。

(2) 空冷汽轮发电机组定子线棒槽内固定改进方案，结构设计合理，电气性能优异，整体性好，能满足冷汽轮发电机的配套需求。