三峡ALSTOM发电机定子绕组安装（转）
2011-07-30 10:55阅读：
三峡ALSTOM发电机定子绕组安装
於少良
(葛洲坝集团机电建设有限公司，湖北宜昌443133)
摘要：三峡左岸电站共安装14台单机容量700MW立轴混流式水轮发电机组，其中8台由ALTOM集团供货。对三峡首台ALSTOM水轮发电机组(5＃机)定子绕组安装工艺作了介绍。
关键词：发电机；定子下线；定子水内冷
1 概述
发电机定子绕组为三相五支路星形联接，绕组形式为双层条形波绕组。线棒由42股2.12×13.5mm2包玻璃丝铜导线和6股空心的不锈钢导线组成，罗贝尔360°换位编织，线棒绝缘采用Micadur®环氧云母绝缘系统，绝缘等级为F级。绕组上下端部各布置一个支撑环，支撑环采用φ50玻璃丝绳注胶固化工艺。嵌线时，在线棒直线段绕包填充有硅有机树脂半导体胶的半导体聚脂无纺布，线棒上下层之间安装表面涂有半导体漆的梯形截面层压板垫条或嵌有RTD元件的层压板垫条。绕组端部斜边垫块及槽口垫块均采用包有环氧适形材料的层压板垫块，线棒电接头采用中频银铜钎焊工艺。三相五支路引出采用φ45/φ15(外径／内径)汇流铜环集中引至定子机座引出口处，汇流环共9层，分布在定子机座上部整个圆周上。绕组接头端部绝缘采用浸胶玻璃丝绳固定绝缘盒工艺，极间连线和汇流环接头绝缘采用屑状少胶粉云母带手工包扎。定子绕组采用水内冷冷却方式，每6根线棒连成一个水支路，共有180个水支路；汇流环共有30个水支路，在定子机座上端布置两圈冷却用纯水环管，对外与纯水装置相连，对内与每个支路的进出口用聚四氟乙稀塑料管相连，支路内绕组间水接头用聚四氟乙稀“U”型塑料短管相连。
发电机定子绕组参数：
型号
SMVl880/295/80
额定容量
777.8MVA/700MW
额定电
20kV
额定电流
22453A
额定功率因数
0.9
额定频率
50Hz
额定转速
75rpm
定子铁芯内径
18800mm
定子铁芯高度
2954mm
定子铁芯槽数
540
定子绕组相数
3
极数
2P=80
每极每相槽数
2
1/4
绕组节距
1-8-14
线槽尺寸
38.3
0＋0.30×182
0＋0.2
每槽线棒根数
2
线棒单根重量
90kg
主引出线顺序
俯视逆时针方向
2 定子绕组安装主要工序
施下准备→绕组基础焊接、电缆槽安装→铁芯清理、下层线棒安装、端箍安装、耐压→嵌上层线棒，打槽楔→电接头焊接、汇流环安装及气密试验→纯水环管安装→聚四氟乙烯塑料管安装、密封试验→绝缘盒安装→绕组整体喷漆→各相无水交直流耐压试验水压试验，流量试验→各相有水交流耐压试验
2.1 定子下线场地的环境条件
(1)设置定子下线防尘作业区，在发电机层沿定子机坑周围用铁栅栏和篷布围起一道高2m的封闭棚屋，以防止金属粉尘、灰尘、杂物等进入下线作业区，这对保证定子下线安装质量，提高整机的防电晕性能和绝缘水平是极为重要的。在顶部安装环形轨道及吊车，便于下线时定子线棒的运输和嵌装．在定子机座连接环外侧搭设环形平台，便于行走和设备的运输，在定子铁芯内圆搭设三层环形定子下线施工平台。
(2)在机坑旁设置线棒绕包房和漆胶配方房，以防止灰尘。配方房设专人负责定子下线所有化学制品的配制，并作好记录。每天配置当天所需数量的化学品，确保正确无误且无浪费现象。
(3)为保持定子机坑内空气干燥，在发电机机坑内安装
定数量的除湿机，经常投入使用，保证空气相对湿度不高于70％。
(4)作业区内设置严格的保卫制度，无关人员不得入内，施工人员进入作业区内必须换装(换于净鞋、衣帽等)。设专人负责作业区的清洁卫生，用吸尘器吸尘，并拖洗地面。
2.2 嵌装线棒
下线前，对线槽、通风沟、齿压板下及铁芯背后仔细检查、清扫。用医用胶布封堵上端齿压板之间及背后的间隙，以防止杂物落入。用干净白布清洁每一个铁芯槽，消除一切影响下线质量的因素。将每天所需线棒抬至绕包房进行外观检查，包括颜色、形状、表面状况。整个线棒主绝缘表面应乎整光滑，无任何损伤。
用游标卡尺测量线棒和铁芯槽的尺寸，计算配合间隙的大小，以确定外包硅胶的厚度。线棒嵌入铁芯槽前，须在线棒直线段缠绕半导体聚脂无纺布带。在对折的绕包带内填充有适当厚度微膨胀型硅有机树脂半导体胶。绕包时，绕包带不得叠压，间距为1～3mm。
(1)下层线棒嵌入按逆时针方向进行，每天下线前在槽口两侧粘贴透明胶带，以防止线棒入槽时绕包带不被铁芯边缘划伤。用砂纸打磨线棒电接头焊接面，焊接面应无灰尘油渍，检查线棒水盒内应干净无杂质，密封锥面光洁无划痕，用螺母检查水盒螺纹应无损伤。用环形吊车将线棒吊运至线槽，将线棒轴向对好标高后，用入力将其平行推人槽底，除去透明胶带，并清理铁芯面多余硅胶，然后垫入梯形半导体垫条或RTD垫条后，在硅胶尚未固化前，迅速使用压线木板和临时槽楔将下层线棒紧紧楔入槽中，用临时槽楔在全槽内固定5占，间距为400～500mm，待硅胶完全固化后，方可拆卸临时槽楔和压线木板。半导体硅胶固化后略膨胀，并呈弹性，故能使线棒与铁芯槽壁保证良好接触，从而有效降低槽电位。
下层线棒嵌入后需对其端部进行固定。定子绕组上下端部各有一个由φ50玻璃丝绳构成的支撑环。安装间隔垫块时，将支撑环、间隔垫块、线棒绑扎在一起。最后，向φ50玻璃丝绳内注入环氧胶EP310。环氧胶固化后支撑环与线棒、间隔垫块相互联结形成牢固可靠的整体。
下层线棒全部安装完毕后，进行52kV，lmin工频交流耐压试验，顺利通过。
(2)上层线棒嵌入按顺时针方向进行，嵌装工序与下层线棒基本相同。将线槽清理干净，将上层线棒嵌入槽中，调整高程，使上层线棒电接头与下层线棒电接头对齐，误差控制在允许范围内，然后在不松开吊绳的情况下，开始从下端往上端逐段打人槽楔以固定线棒。首先，在上层线棒绝缘表面放上适当厚度的保护垫条，再在保护垫条外面放一层弹性波形垫条，槽楔放在线槽最外面，将内楔插入弹性波形垫条和保护垫条之间后，将槽楔与垫条打紧。保护垫条共六种厚度，分别为0.1，0.2，0.3，0.5，1，1.5mm，其厚度的选用，应使弹性波形垫条压紧度达85％为准。线槽结构如下图所示。
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2.3 绕组电接头焊接
线棒电接头焊接采用两台MFG一50型中频焊机分两个作业面进行银铜钎焊。用整形工具将上下层线棒电接头调整对齐，相互偏差上下不超过4mm，左右不超过1.5mm。将剪成长条的湿布(浸水不滴为宜)缠绕在靠近线棒电接头端部绝缘上，以保护焊接时线棒绝缘不受损伤。在上下层线棒电接头之间插入截面与电接头尺寸相同的银焊片后，用“G”型夹将上下层线棒电接头夹紧，并套人加热用感应圈，并在焊接头的线棒另—端安装空冷装置。
取下线棒端头水盒上塑料帽，将电接头通电加热，当接头达到焊接温度时(约710℃)在焊缝中预放的焊片开始熔化，此时可迅速使用φ2银焊丝(L一Agl5P)向焊缝中填加焊料，当焊缝全部填满无间隙后，可停掉电源，通风冷却。当电接头达室温后，再重新盖上水盒塑料帽，为保证焊接质量和焊缝的外观，可在停掉电源后的短时间内再次向焊缝填加焊料。
接头焊接完毕后，用锉刀、砂布、电磨头清除焊接头表面焊料、焊瘤及氧化物，使焊接头呈显本色，再用丙酮、白布擦洗干净后进行焊接质量检查，对不合格的焊头须重新焊接。
2.4 绕组引出线端头焊接、汇流环安装
按图纸拼装定子主引出线、中性点引出线端子板，并将其焊接在定子机座上端出口处。在绕组引线头和出线端子之间按顺序逐段连接汇流环管。从下往上逐层安装汇流铜管，汇流铜管和线棒引接头焊接工艺同普通头；汇流铜管接头对接时，先插入连接套管和环形银焊片，再用夹紧工具将待焊接头固定，接触面间隙小于0.1mm，套人感应圈后，启动中频焊机施焊。每根汇流环焊接完且外观检查合格后，应对其进行压力试验：向汇流环管中充人15bar氮气，30min应无泄漏。试验合格后，可对接头进行绝缘包扎，旧绝缘烧伤处用刀片切除，要求新旧绝缘搭接坡口长度≮55mm。用白布、丙酮清理干净后，用屑状干云母带半迭绕包，层间涂刷环氧胶EPl39，最外层绕包一层玻璃丝带，汇流环安装完毕后，用φ16玻璃丝绳将其绑扎在汇流环绝缘支架上，并注入环氧胶EPll8。
2.5 聚四氟乙烯塑料管安装
定子线圈水支路的连接采用聚四氟乙烯塑料管，大致分两种形式，线棒间的连接和线棒与纯水环管的连接。
(1)检查定子线棒水盒内有无异物后，根据图纸要求，按照下列步骤安装下端聚四氟乙烯塑料管：①将聚四氟乙烯塑料管在烘箱中加热至50±5℃；②用干燥无油高压风吹扫线棒水盒；③清扫和检查水盒上的螺纹和密封锥有无损伤或划痕；④用内窥镜检查水盒内有无杂质；⑤用干净白布丙酮清扫水盒密封锥；⑥水盒螺纹上涂抹树脂MOLYKOTE
DX；⑦取出烘箱中软管，并用高压风吹出软管中杂物；⑧用丙酮清洁密封圈，并套人软管锥体凹槽中；⑨在软管尚未完全冷却下安装软管，并用力矩板手旋紧软管接头。
(2)上端聚四氟乙烯塑料管安装：根据图纸安装纯水环管支撑及进出水环管，在汇流环水支路的进水环管连接头内安装节流孔板后，连接上端聚四氟乙烯塑料管，安装方法同下端软管安装。
2.6 绕组密封试验
在定子绕组、纯水环管、聚四氟乙烯塑料管安装完毕，套绝缘盒前，需对水支路进行密封试验，以避免定子纯水系统充入纯水后出现渗漏现象。试验时临时封闭定子绕组冷却水环管的进口和出口管道。在定子绕组上、下端相对180°布置4支1/10℃刻度的温度计，测量绕组温度。另用一支温度计测量环境温度。用一只精密压力表测量大气压力(精度≤0.05％)充人0.45～0.55MPa左右压力的干燥空气后，每小时记录测量读数，试验延续时间24h以上，填充后的前12h为适应时间，后12h或更多为有效试验时间。首台机(5#机)定子绕组纯水系统密封试验压降值的确定如下：
ΔP(％)=ΔP(mm)×100/p
α(mm)=0.086％
允许压降ΔP＇（％）＝0.2％。ΔP(％)＜ΔP＇(％)，为合格。
其中：
ΔP＝在12h内以mm汞柱为单位的压降值；
t＝试验时间；
pa＝初始表压mmHg(t＝0时)；
pe＝最终表压mmHg(t＝24h时)；
Ba＝气压计读数mmHg(t＝0时)；
Be＝气压计读数mmHg(t＝24h时)；
＝平均气温℃(t＝0时)；
＝平均气温℃(t＝24 h时)。
2.7 绝缘盒安装
绝缘盒由环氧树脂添加玻璃丝压制而成，分普通型和开口型两种，盒内涂刷低阻防晕漆LLl7和高阻防晕漆LL16，以改善盒内电场分布。
安装前将各种规格的玻璃丝绳剪成适当长度后浸入环氧胶EPll8中半小时后待用。用丙酮、白布清洗线棒电接头和聚四氟乙烯塑料管以及绝缘盒内、外侧。
(1)普通绝缘盒安装
按图纸，将浸胶后的φ9玻璃丝绳缠绕在上下层线棒电接头之间后，将φ25玻璃丝绳径向穿入上下层线棒之间后压紧在线棒端部水盒上。套入普通绝缘盒，并将其调整到规定位置，绝缘盒之间的间距均等，高度一致。
(2)开口绝缘盒安装
将浸胶φ11玻璃丝绳空心套管顺时针缠绕在下层线棒聚四氟乙烯塑料管螺母上以锁定螺母后，将玻璃丝绳缠绕在上下层线棒电接头之间。将浸胶后的φ25玻璃丝绳空心套管顺时针缠绕在上层线棒聚四氟乙烯塑料管螺母上，玻璃丝绳压在上层线棒水盒上后，套上开口绝缘盒，在绝缘盒开口处装入瓷套管，并用φ5玻璃丝绳穿入瓷套管及绝缘盒孔内，将绝缘盒开口拉紧，并绑扎固定。调整绝缘盒之间的间距和高度，使之一致，并用木楔临时固定，待环氧胶固化后方可拆除。
绝缘盒安装完毕后，在绝缘盒内壁LL17段和线棒水盒之间的玻璃丝绳上涂刷低阻防晕漆层LL17，以沟通导体和绝缘盒，使电场分布均匀，减少放电。
2.8 绕组整体喷漆、耐压
定子绕组安装完成且清理干净后，进行整体喷漆。先喷一遍GKl28底漆，再喷一遍DK222面漆。喷漆工作完成后，根据检查和验收方案进行46kV，1min无水交流耐压试验和60kV直流泄漏电流试验。在定子绕组和纯水系统的连接工作完成充入纯水，且水系统检查试验全部合格后，再进行43kV，1min带水交流耐压试验。
3 施工中遇到的主要问题
(1)定子线棒在工地开箱检查时，发现一些线棒主绝缘表面存在压痕，最深达1.5mm，系模具清扫不彻底所致。后经业主方与外方研究后决定：对于压痕深度超过0.9mm的线棒，全部返厂处理；对于压痕深度在0.5～0.9mm之间的线棒，由厂家派专业人员到现场修理；对于压痕深度低于0.5mm的线棒，同意现场不做处理。
(2)汇流铜环安装时，第一层汇流环引接头处铜环与极间连线距离太近。现场对汇流环接头进行了修整处理，使间距保持30mm以上。
(3)绕组密封试验时，因Teflon软管金属接头的锥体凹槽内“O”型密封圈直径太小((2.64mm)，造成渗漏，后将密封圈直径改为3mm。更换密封圈后密封试验顺利通过。
(4)定子机座主引出线、中性点引出线附近的汇流环绝缘支撑工字钢，由于不是非磁性材料，在大电流、强磁场作用下，产生涡流导致温度过高。当时因条件限制，只能将上字钢支撑上部位于引出线周围的部分切除。10#机此处支撑均改为不锈钢角铁。
4 结束语
三峡左岸电站ALSTOM机组定子绕组安装中采用了多项新技术、新工艺和新材料，值得国内同行学习和借鉴。
(1)定子线棒嵌入线槽前，在线棒直线段缠绕填充硅有机树脂半导体胶的绕包带。硅有机树脂半导体胶固化后略膨胀并呈弹性，保证厂线棒防晕层与铁芯良好的接触，有效降低了槽电位。
(2)端箍采用(50玻璃丝绳注胶固化工艺。端箍在轴向无绝缘支撑架，且上下层线棒之间五层间端箍结构。该工艺安装简单，线棒紧靠端箍，且和槽内半导体硅胶联合受力，抗机械应力性能好。
(3)绝缘盒均为敞开式绝缘盒。安装时，采用浸胶玻璃丝绳缠绕在电接头周围以固定绝缘盒，胶体固化后与绝缘盒形成牢靠的整体。该工艺与国内传统的绝缘盒内灌注填充胶工艺相比，操作简单快捷、清洁美观且便于检修中对电接头的检杏。
(编辑：胡少华)
收稿日期：2003-12-09
作者简介：於少良，葛洲坝集团机电建设有限公司，工程师。
