大型水輪發(fā)電機(jī)定子繞組安裝新工藝

靳濤

摘 要：隨著水利事業(yè)的發(fā)展，我國水電站裝機(jī)容量也在不斷增加，大型水輪發(fā)電機(jī)組應(yīng)運(yùn)而生，它們的定子繞組安裝工藝與中小型水輪發(fā)電機(jī)相比，采用了一些新的安裝工藝，本研究先簡單介紹定子繞組的概念，分析定子繞組的大體安裝程序，又對(duì)目前大型水輪發(fā)電機(jī)定子繞組的安裝新工藝進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)；定子繞組；安裝工藝

對(duì)大型水輪發(fā)電機(jī)定子繞組的結(jié)構(gòu)、材料和安裝工藝的研究可以提高水利事業(yè)的發(fā)展效率，定子線棒在安裝過程中，涉及的工序比較多，工藝過程也較復(fù)雜，相應(yīng)的安裝質(zhì)量控制要求也相應(yīng)的提高，所有工序都必須進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。近年來，大型水輪發(fā)電機(jī)的定子繞組安裝有許多新的工藝，這些新工藝在水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展方面提供了借鑒和參考，同時(shí)也需要在實(shí)踐中進(jìn)一步的驗(yàn)證和改善。

1 定子繞組

電動(dòng)機(jī)分為固定部分的定子和旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)子，定子繞組根據(jù)線圈繞制的形狀和嵌裝布線方式的不同又可分為集中式和分布式兩種形式，集中式繞組的繞制較嵌裝式簡單但是效率比較低，運(yùn)行性能也不高，現(xiàn)在被廣泛使用的是應(yīng)用分布式繞組形式。根據(jù)不同機(jī)種、型號(hào)及線圈嵌繞的工藝條件，電動(dòng)機(jī)各自設(shè)計(jì)采用不同的繞組型式和規(guī)格，故其繞組的技術(shù)參數(shù)也不相同，與定子繞組相對(duì)的是轉(zhuǎn)子繞組。

定子繞組是發(fā)電機(jī)的動(dòng)脈，定子繞組的絕緣應(yīng)該達(dá)到一定的耐熱等級(jí)和足夠的介電強(qiáng)度，并保證在運(yùn)行期間不會(huì)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，定子在使用時(shí)要保證其不會(huì)出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，使用前要開箱進(jìn)行檢查，查看線棒是否出現(xiàn)變形、受損現(xiàn)象。

2 定子繞組的安裝程序

定子繞組在安裝時(shí)大體經(jīng)歷了施工準(zhǔn)備、繞組基礎(chǔ)焊接、下層線棒安裝、氣密性和密封試驗(yàn)等程序，定子繞組的下線場(chǎng)地應(yīng)該是防塵的，這樣可以提高定子的安裝質(zhì)量，提高發(fā)電機(jī)的放電暈性和絕緣性能，可以在頂部安裝環(huán)形的軌道和吊車，以方便定子線棒的運(yùn)輸和嵌裝過程；下線前應(yīng)該對(duì)線槽等處進(jìn)行仔細(xì)的清掃，防止雜物的落入，保證線棒的表面應(yīng)該是平整光滑的，沒有出現(xiàn)損壞的情況；繞組電接頭焊接完成后，應(yīng)該用銼刀或者砂布等磨平焊接頭表面的焊料，對(duì)不合格的接頭應(yīng)該進(jìn)行二次焊接；定子繞組、純水環(huán)管在安裝完成后還要進(jìn)行密封性能試驗(yàn)，以避免在運(yùn)行之后出現(xiàn)定子純水系統(tǒng)充入純水后出現(xiàn)滲漏的現(xiàn)象。

3 大型水輪發(fā)電機(jī)定子繞組安裝新工藝

3.1 定子繞組的嵌線工藝

現(xiàn)在我國生產(chǎn)的大型水輪發(fā)電機(jī)定子繞組嵌線常采用的是手工嵌線的方式，就是用橡皮榔頭和打板把線棒慢慢的打入到槽內(nèi)，再使用浸過膠的定向玻璃絲帶將其綁扎起來，以世界上知名的水輪發(fā)電機(jī)組制造商加拿大GE公司來說，其公司的水輪發(fā)電機(jī)定子繞組采用的是下線機(jī)進(jìn)行嵌線工作，把線棒推入到槽內(nèi)后也是采用一種浸過膠的玻璃纖維綁扎，其中使用的下線機(jī)是由電動(dòng)液壓裝置、推進(jìn)板和支臂等部件構(gòu)成的，在嵌線時(shí)要把線棒和定子的線槽對(duì)準(zhǔn)，再推入到槽內(nèi)，由線棒推入到槽內(nèi)的深度和下線機(jī)的壓力表讀數(shù)就可以推斷線棒是否推入到位，線棒到達(dá)合適的位置后，液壓裝置就會(huì)退出推進(jìn)板，以下線機(jī)嵌線的工藝，線棒入槽時(shí)所受的推力比較均勻，而且線棒和槽壁、槽底的接觸緊密無縫，嵌線工藝的質(zhì)量比較高，提高了工作效率，也在一定程度上減輕了安裝人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2 定子槽楔的裝配工藝

在定子槽楔的上下兩端各設(shè)置一個(gè)半橢圓形的缺口，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好處就是便于機(jī)組運(yùn)行時(shí)線棒可以很好的散熱，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是在打槽楔時(shí)降低了槽楔本身的強(qiáng)度，槽楔很容易被打壞，設(shè)想若將缺口設(shè)置在槽楔的中間部位再提高槽楔材質(zhì)的強(qiáng)度，是否可以提高槽楔的強(qiáng)度，不會(huì)輕易的被打壞。槽楔在裝配的過程中增加了彈性墊條，保證槽楔在打緊后，這個(gè)彈性墊條可以被壓平，但其不會(huì)失去彈性，彈性也不會(huì)隨著外界條件的變化而消除或減弱，定子槽楔的緊度得到了保證，有利于改善機(jī)組運(yùn)行后槽楔易松動(dòng)的現(xiàn)象。在打上、下槽楔時(shí)，在墊條上涂環(huán)氧樹脂后，可以保證其牢固性。

3.3 線棒的接頭焊接工藝

現(xiàn)行的大型水輪發(fā)電機(jī)定子繞組線棒接頭焊接工藝有兩種形式，即大電流碳阻發(fā)熱硬釬焊和中頻感應(yīng)式硬釬焊。前者的工作原理是在碳精塊通入大電流后就可發(fā)熱，并將熱量傳遞給焊接元件，使其溫度瞬間升高，焊料被迅速的熔化掉，在其冷卻后線棒就可以和并頭板牢固的焊接在一起，這種焊接工藝具有噪音小、操作簡單、焊接容量大的特點(diǎn)，可以提高焊接質(zhì)量，唯一存在的缺點(diǎn)是輔助控制元件的性能較差；中頻感應(yīng)式硬釬焊接的焊接設(shè)備是中頻焊接機(jī)，這種焊機(jī)是由中頻機(jī)、中頻變壓器和感應(yīng)線圈構(gòu)成的，其工作原理是中頻機(jī)可以供給中頻電源，焊接接頭可以在感應(yīng)線圈的作用下發(fā)熱，這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是具有加熱面積大、加熱速度快、受熱均勻、焊接能力強(qiáng)的特點(diǎn)，這種工藝尤其要注意線棒端的絕緣處理，可以采用絕緣性能好的材料。

3.4 軟連接銅辮子工藝

銅辮子軟連接主要應(yīng)用于電廠、電站、電解鋁廠、有色金屬、石墨碳素、化工冶金等行業(yè)。用于發(fā)電機(jī)與母線，母線與變壓器與整流柜，整流柜與隔離開關(guān)之間的連接及母線之間的連接。銅軟連接，銅鋁過渡軟連接，銅伸縮節(jié)間的伸縮起彈性保護(hù)作用，可調(diào)整設(shè)備安裝誤差，同時(shí)起（減震）工作補(bǔ)償作用、方便試驗(yàn)和設(shè)備檢修等作用。 加拿大的GE公司生產(chǎn)的三臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)定子在匯流環(huán)與線棒、匯流環(huán)與主引出線和中性點(diǎn)引出線處都采用了軟連接銅辮子，銅辮子在兩端都設(shè)有一個(gè)矩形的銅帽，由銀銅材質(zhì)的焊接材料對(duì)銅帽進(jìn)行封焊，進(jìn)而將其連接成一體，這項(xiàng)工作是在工廠完成的，其他的焊接工作在施工現(xiàn)場(chǎng)完成。銅辮子是由多股辮子組成的，焊接時(shí)很容易被氧化變脆，折斷也很容易發(fā)生，銅帽的厚度不大，當(dāng)遇到局部過熱或者加熱時(shí)間過長時(shí)就會(huì)出現(xiàn)燒穿的現(xiàn)象，焊接銅辮子前要全面檢查碳精塊，并對(duì)銅辮子的銅帽和線棒端進(jìn)行打磨，以確保這幾處的表面平整，不會(huì)出現(xiàn)毛刺和凸起的現(xiàn)象。

3.5 定子繞組的試驗(yàn)和測(cè)試

定子繞組的試驗(yàn)合格后，可以為下一步的安裝工作提供有力的保障，以確保發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。對(duì)定子繞組進(jìn)行整體試驗(yàn)的內(nèi)容包括直流電阻測(cè)試、絕緣電阻吸收比和極化指數(shù)的測(cè)量等，全部試驗(yàn)內(nèi)容還包括氣密性、密封性的試驗(yàn)，試驗(yàn)之前要保證接線的正確性和可靠性；試驗(yàn)之前可以先不接繞組，升高直流電壓到試驗(yàn)的電壓值，校對(duì)各表讀數(shù)，并進(jìn)行過流保護(hù)；要保證泄漏電流不隨時(shí)間的延長而增加；每相耐壓完成后要緩慢的降低電壓，待試驗(yàn)電壓降到一定數(shù)值后，再經(jīng)過放電電阻放電，放電的時(shí)間要保證在半個(gè)小時(shí)以上。

4 結(jié)束語

定子繞組是發(fā)電機(jī)的核心部件，其安裝質(zhì)量直接影響到發(fā)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)和運(yùn)行的可靠性，提高定子繞組的安裝質(zhì)量就顯得尤為重要，目前發(fā)展起來的大型水輪發(fā)電機(jī)定子繞組的安裝新工藝在技術(shù)方面提高了定子繞組的安裝質(zhì)量，與此同時(shí)大型水輪發(fā)電機(jī)對(duì)安裝工藝的熟練性也有了更高的要求，還需要在實(shí)踐運(yùn)行中進(jìn)一步的完善和改進(jìn)，通過借鑒國外先進(jìn)的安裝技術(shù)，研究其定子繞組的結(jié)構(gòu)和安裝特點(diǎn)，進(jìn)而提高自身的安裝質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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