張海杰，陳勇波

(浙江富春江水電設(shè)備股份有限公司，浙江桐廬 311504)

目前，國際先進(jìn)的高壓電機(jī)絕緣少膠VPI絕緣體系有:美國西門子西星電力公司、GB公司、瑞士ABB公司、日本Fuji電力系統(tǒng)公司、三菱公司等.真空壓力浸漬(VPI)技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電機(jī)定子線圈制造，可以最低極限地降低定子線圈主絕緣內(nèi)部的氣隙率，從而降低線圈的介質(zhì)損耗，增加主絕緣的電氣強(qiáng)度，提高主絕緣的導(dǎo)熱性，減少環(huán)境、化學(xué)等外因?qū)χ鹘^緣的損傷.目前在國外的大中型發(fā)電機(jī)制造業(yè)中，VPI技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟.國內(nèi)真空壓力浸漬技術(shù)最早是在小型電機(jī)制造業(yè)上應(yīng)用，隨后推廣到了中型電機(jī)，而將VPI技術(shù)應(yīng)用到大型發(fā)電機(jī)的制造中的企業(yè)幾乎是寥寥無幾.

1 概述

達(dá)岱河水電站位于柬埔寨王國達(dá)岱河下游，其壩址位于達(dá)岱河干支流交匯口以上1.4 km處.共有3臺額定容量82 MW水輪發(fā)電機(jī)組.電站總裝機(jī)容量246 MW，保證出力38 MW，年利用小時數(shù)3 488 h，年發(fā)電量85 814萬kW·h.

發(fā)電機(jī)為三相立軸同步發(fā)電機(jī)，采用全空氣冷卻方式.線棒由42股2.4×6/2.6×6.2雙玻璃絲包燒結(jié)線組成，360°全換位方式;絕緣系統(tǒng)采用真空壓力浸漬(Vacuum Pressure Impregnation)技術(shù)(簡稱VPI技術(shù));該技術(shù)的應(yīng)用提高了電機(jī)設(shè)計參數(shù)和電機(jī)絕緣壽命，也提高了線棒的生產(chǎn)能力.

1.1 達(dá)岱河定子參數(shù)介紹

額定電壓13.8 kV;額定電流4 036 A;額定功率因數(shù)(滯后)0.85;額定頻率50 Hz;額定轉(zhuǎn)速375 r/min;定子繞組連接方式為雙Y形連接;繞組絕緣等級為F級;定子鐵心共264槽;定子鐵心外徑Φ5 680 mm，內(nèi)徑 Φ4 750 mm;線棒槽部尺寸19.52 ×65.02.

1.2 定子線棒制作工序流程

落料→編織→換位壓型→直線部熱壓→成型→端部熱壓→端頭整形→焊端部→鋸頭→打磨→機(jī)包絕緣→預(yù)熱→真空浸漬→熱固→端部整形→試驗→油漆→包裝.

2 定子線棒制作特點與難點

定子線棒具有尺寸大、長度較長、絕緣薄等特點，在制造過程中有以下難點:

(1)線棒端部較長，是圓弧形狀，成型時困難.

(2)膠化線棒熱壓時端部容易股線錯位.

(3)線棒過長在浸漬過程中端部容易變形.

3 達(dá)岱河定子制造工藝

3.1 落料編織

按各類型股線分別落料;落料機(jī)設(shè)定好參數(shù)自動落料與刮頭，刮頭長度不能過長也不能過短.

3.2 換位壓型

達(dá)岱河定子線棒換位長度為1 505.7 mm.將編織好的線棒兩層分開，墊入層間絕緣.原來工藝中排間絕緣墊入的是多膠云母板(740-1)，多膠云母板的性能不太理想，經(jīng)研究試驗后進(jìn)行了改進(jìn)，排間絕緣采用了環(huán)氧多膠玻璃氈預(yù)浸料(D230)效果良好.排間絕緣長度要長于窄面半導(dǎo)體膠條長度，排間絕緣D230的尺寸為t1×56×1 646 mm.

線棒兩窄面原是墊換位填充膩子的，由于屏蔽效果不如半導(dǎo)體膠條，故窄面采用半導(dǎo)體膠條.半導(dǎo)體膠條將窄面填充飽滿平整，但量也不能過多，不能蔓延至寬面過多.半導(dǎo)體膠條的長度要稍長于線棒的換位長度，但要短于排間絕緣D230的長度.半導(dǎo)體膠條分別用t2.5、t3.0厚度來試制，最終確定半導(dǎo)體膠條尺寸為 t3×11.6(±0.2)×1 606.

3.3 膠化線棒熱壓

膠化線棒采用整根線棒一次模壓成型［2］，原來的模具是端部和直線部是個整體，線棒成型后一起模壓，經(jīng)常出現(xiàn)股線錯位，尤其是高組部位，錯位嚴(yán)重就導(dǎo)致線棒發(fā)空.基于這些問題，對模具進(jìn)行改進(jìn).將膠化線棒分直線部熱壓和端部熱壓.

將填充好的線棒先放入到直線模中熱壓，防止加壓過程中股線間錯位，將模具外側(cè)不熱壓部分套入限位套固定.直線模設(shè)定好參數(shù)見表1進(jìn)行熱壓.

表1 直線固化模壓參數(shù)

將直線熱壓好后的線棒放到成型機(jī)上成型.由于達(dá)岱河線棒端部是有弧度的，所以端部截距成型時參數(shù)要放長一點.線棒有抬高，又比較寬，成型時端部直線部位難免會有變形和錯位，防止問題發(fā)生，我們將端部安了限位卡套.成后好，大小R處不是很服貼，要在不松開夾具的情況下木榔頭敲服貼，不然端部成型模中放不下去.

達(dá)岱河線棒端部是有弧度的，成型機(jī)成不出弧度，所以端部成型模做成有弧度的，這樣就解決了端部弧度問題.

3.4 端頭整型

為更好利用、節(jié)省時間，將端頭整型模與端部固化模連接在一起，端部固化好后，油缸壓力不要卸掉，直接在端部固化模上將端部整型到位.

3.5 主絕緣包扎

原始的手工包扎主絕緣會出現(xiàn)包扎不緊、直線轉(zhuǎn)角位置有褶皺等問題，模壓后的線棒轉(zhuǎn)角會出現(xiàn)尖角和飛邊，同時影響線棒的電氣性能.為此，我們采用了進(jìn)口包帶機(jī)進(jìn)行包扎，并經(jīng)過多次試驗，確定最佳包扎張力，壓制后取得了良好效果［3］.

包帶機(jī)先確定好包扎張力、包扎層數(shù)和包扎速度，云母帶類型為少膠機(jī)包帶.線棒包扎前要將線棒加熱到一定溫度之后保溫，取出后自然降溫，半疊包云母帶前將線棒擦干凈，云母帶外在高低阻位置包高低阻防暈帶，外再半疊包聚四氟乙烯帶.由于線棒端部不是在模具中固化，所以要在端部大R起弧至小R圓弧止兩寬面覆鋼板，再半疊包熱收縮帶.

3.6 預(yù) 熱

將包好絕緣的線棒裝模，放入固化爐內(nèi)，升溫至100℃.由于達(dá)岱河機(jī)組線棒端部比較長，故應(yīng)在線棒兩端加支撐，支撐規(guī)定位置在端部，有了這個支撐，線棒變形情況大有改善.

3.7 真空浸漬

真空壓力浸漬VPI工藝流程:預(yù)烘除濕→入罐→真空排氣→真空浸漆→壓力浸漬→壓力排漆→卸壓→滴漆→出罐→固化干燥［1］.

線棒絕緣的質(zhì)量很大程度上受到制造過程的影響，包括真空度、溫度、時間、壓力以及固化時的溫度等因素.在制造線棒絕緣的過程中，借助于對模型線棒的性能評估，可以將與絕緣性能相關(guān)的各種因素綜合考慮，以獲得最佳的工藝過程.線棒在放入固化爐內(nèi)加熱的同時，浸漬罐、臺車、儲漆罐內(nèi)加熱至60℃，裝模線棒在固化爐內(nèi)100℃保溫后，打開罐蓋，開出槽車，將裝模線棒吊至槽車內(nèi)，夾上電容測試線，設(shè)置溫度測量點.槽車開進(jìn)浸漬罐內(nèi)，連接好輸膠管，關(guān)上罐門.設(shè)置好自動程序各參數(shù)，運(yùn)行自動程序.

3.8 熱 固

打開浸漬罐，開出槽車，將浸漬好的線棒連同模具一起吊至固化爐內(nèi)，設(shè)置一測溫點，加熱至120℃，保溫;再升溫至160℃，保溫.自然冷卻至70℃以下，取出線棒，拆除覆蓋物，清理余膠.

3.9 試 驗

線棒進(jìn)行耐壓試驗，達(dá)岱河線棒額定電壓是13.8 kV，耐壓值為 44.45 kV，1 min.抽檢介質(zhì)損耗及增量，該線棒的要求是0.2UN介損值≤2，0.2UN～0.6UN間增量≤1.滿足各試驗要求線棒通過，進(jìn)行包裝.

4 結(jié)語

經(jīng)過多臺機(jī)組定子線棒的制造，公司對定子線棒工藝、工具、工裝等進(jìn)行了不斷改進(jìn)，定子線棒的尺寸、電氣性能等都達(dá)到了技術(shù)要求，實踐證明這樣的制造工藝是合理的.

［1］毛繼業(yè).國產(chǎn)化高壓電機(jī)單只VPI定子線棒絕緣系統(tǒng)開發(fā)與研究［C］//中國水力發(fā)電工程學(xué)會水力機(jī)械專業(yè)委員會.第十七次中國水電設(shè)備學(xué)術(shù)討論會論文集:水電設(shè)備的研究與實踐.北京:中國水利水電出版社，2009:299-312.

［2］周光厚.大型水輪發(fā)電機(jī)定子線棒換位方式研究［J］.東方電機(jī)，2004(2):27-30.

［3］侯 力.大型水輪發(fā)電機(jī)定子線棒絕緣厚度減薄研究［J］.防暴電機(jī)，2004(3):24-27.