孫吾波（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司,哈爾濱 150040）

對(duì)水輪發(fā)電機(jī)定子線圈模式的研究

孫吾波
（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司,哈爾濱 150040）

摘 要：水電站水輪發(fā)電機(jī)定子線圈質(zhì)量的好壞直接影響著整個(gè)發(fā)電機(jī)的工作情況，本文針對(duì)水輪發(fā)電機(jī)定子線圈固有模式進(jìn)行研究，總結(jié)出合理的新型的工藝方法，主要內(nèi)容包括定子線圈制造工藝，水輪發(fā)電機(jī)定子線圈結(jié)構(gòu)構(gòu)造的設(shè)計(jì)，導(dǎo)線處理工藝，防腐蝕處理以及線圈嵌裝工藝等，在傳統(tǒng)方法之上進(jìn)行改進(jìn)，使發(fā)電機(jī)具有更高的工作效率。

關(guān)鍵詞：水電站;水輪發(fā)電機(jī);定子線圈

0 前言

在水輪發(fā)電機(jī)工作時(shí)，定子線圈可以被看做是核心。所以，定子線圈的工作情況直接影響著整個(gè)發(fā)電機(jī)。而事實(shí)上定子線圈的設(shè)計(jì)及其防腐維護(hù)的工作是很復(fù)雜的。在線圈的設(shè)計(jì)中要考慮到散熱，電導(dǎo)損耗，防腐蝕等多方面因素，并且采用科學(xué)有效的方法來(lái)使定子線圈有很好的散熱性，降低電導(dǎo)損耗，并且可以防腐蝕。這就需要我們對(duì)定子線圈的模式進(jìn)行具體的分析研究。

1 水輪發(fā)電機(jī)定子線圈的特點(diǎn)及工作原理

水電站的水輪發(fā)電機(jī)的定子進(jìn)行繞組為雙層的條形波繞組，其中有三相四支路星形進(jìn)行相連。而在兩層條形波繞組之間有一定的絕緣材料進(jìn)行處理，我們一般是用粉石母帶或者再加上防暈層進(jìn)行絕緣。但是在線圈的內(nèi)部，我們一般就采用質(zhì)量更好一些的槽襯作為了電暈的保護(hù)層，他們的材料一般是碳化硅晶體，這種材料的電阻是非線性的，可以很好的電暈保護(hù)層的作用，這一點(diǎn)我們?cè)谙挛闹性谧鲅芯浚傊姇瀸訉?duì)水輪發(fā)電機(jī)的定子線圈進(jìn)行保護(hù)和絕緣。線圈的連接處理也是很重要的步驟，在連接過(guò)程中要采用頻焊接的方法，這讓就可以讓每一條導(dǎo)線都是經(jīng)過(guò)了匯流環(huán)的集結(jié)排列后在進(jìn)行分支，使得線圈的兩端進(jìn)行了更好的固定[1]。

2 水輪發(fā)電機(jī)定子線圈模式的研究

2.1 導(dǎo)線處理工藝

定子線圈的構(gòu)造中有很多的導(dǎo)線，所以對(duì)導(dǎo)線的一系列處理就成了一個(gè)難題，比如導(dǎo)線的壓制，焊封等。首先，在導(dǎo)線的壓制時(shí)就容易出現(xiàn)很多問(wèn)題，由于線圈中導(dǎo)線的股數(shù)較多，在壓制時(shí)容易造成導(dǎo)線不合攏，有小的彎曲，絕緣層的損傷等問(wèn)題。所以我們采用一種新型的壓制方法，即有底板，定位軸和定位塊共同構(gòu)成的導(dǎo)線壓制系統(tǒng)，這種方法可以使壓制后的導(dǎo)線具有一致性。另外，導(dǎo)線的焊接也是一個(gè)重點(diǎn)，為了使焊接的效率高，效果好，我們采用這種焊封的夾具，就是在線圈的引線上焊接導(dǎo)電塊，當(dāng)兩層線圈下線后在導(dǎo)電塊的對(duì)接處進(jìn)行焊接，當(dāng)然這種方法對(duì)線圈的長(zhǎng)度尺寸等有很嚴(yán)格的要求。但是實(shí)踐證明這種夾具可以高效率的焊封導(dǎo)線。導(dǎo)線處理的最后一道工序就是絕緣包扎，然而在包扎時(shí)，由于云母帶的柔軟性，帶本身的張力等因素會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線包扎的一系列問(wèn)題。所以在包扎時(shí)要注意導(dǎo)線的擺放以及云母帶的預(yù)熱，這樣可以使導(dǎo)線的包扎更加緊密，這樣就完成了導(dǎo)線處理的所有工作。

2.2 線圈端部電位分布的研究

電導(dǎo)損耗在定子線圈中是一定存在不能完全杜絕的，所以我們只能盡量減小損耗。首先我們對(duì)線圈端部電位分布進(jìn)行研究，上文提到的電暈層的材料是我們應(yīng)首先考慮的問(wèn)題，碳化硅作為防暈帶的主要材料，它有隨著場(chǎng)強(qiáng)增加電阻增大的特點(diǎn)，這樣就可以是兩端的電場(chǎng)更加穩(wěn)定。低頻的交變電場(chǎng)下線圈端部的電場(chǎng)穩(wěn)定性是由電阻材料的電阻率決定的，在此過(guò)程中我們也應(yīng)該考慮介電常數(shù)的變化情況[2]。也就是說(shuō)，在線圈端部點(diǎn)位分布的研究中我們要監(jiān)測(cè)電阻率以及介電常數(shù)的變化。

2.3 定子線圈的嵌裝工藝

定子線圈的嵌裝對(duì)于整個(gè)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)是及其重要的一步。水電站水輪發(fā)電機(jī)的定子線圈的嵌裝是在發(fā)電機(jī)定子鐵芯現(xiàn)場(chǎng)裝壓完畢并且在鐵損實(shí)驗(yàn)合格后吊入基坑內(nèi)進(jìn)行的。在定子線圈安裝前，要進(jìn)行一定的準(zhǔn)備工作：對(duì)嵌裝工藝圖紙進(jìn)行熟悉了解，對(duì)工藝用料進(jìn)行準(zhǔn)備及處理，最后進(jìn)行工作防塵臺(tái)的搭建。緊接著進(jìn)行正式的嵌裝工藝，首先要進(jìn)行端箍的裝配，在正式裝配之前要進(jìn)行預(yù)裝，之后要對(duì)線棒進(jìn)行分段的標(biāo)記，卸下端箍理清殘余材料之后再恢復(fù)。測(cè)溫元件是定子線圈中重要的器件，在安裝測(cè)溫元件時(shí)一定要按照?qǐng)D紙嚴(yán)格進(jìn)行。最后要做的就是要將接頭進(jìn)行焊接和絕緣包扎。需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，在絕緣包扎前必須要將接頭打磨平整。在焊接時(shí)要注意千萬(wàn)不要損壞絕緣層，而且要控制好焊接的溫度，若溫度太低，起不到焊接的作用或者焊接不牢固；如溫度過(guò)高則會(huì)損壞線圈。

2.4 定子線圈的防腐蝕處理

定子線圈由于長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)很容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，可能造成線圈腐蝕的原因有很多，比如電磁振動(dòng)磨損，電暈腐蝕，絕緣層老化等，無(wú)論是那種原因造成的腐蝕，最終都會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)安全問(wèn)題。所以我們就要針對(duì)這幾種可能的因素來(lái)進(jìn)行防治。

電磁振動(dòng)磨損腐蝕是造成絕緣層腐蝕的最主要因素，電磁振動(dòng)會(huì)使線圈在槽內(nèi)振動(dòng)，不僅會(huì)損壞絕緣層，還會(huì)導(dǎo)致線圈匝與匝之間的松散甚至震動(dòng)摩擦產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致線圈部分短路。為了防止這樣的問(wèn)題發(fā)生，在線圈的導(dǎo)線處理時(shí)我們就應(yīng)該注意將線圈的股與股之間壓制好，使其整齊一致排列，另外，要防止匝與匝之間，股與股之間出現(xiàn)小間隙，應(yīng)當(dāng)使絕緣層有一定的聯(lián)合性，減少電磁振動(dòng)磨損。

電暈腐蝕是防暈層與電子鐵芯接觸不良造成的，線圈震動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)絕緣防暈層造成一定程度的磨損，這之后絕緣層和鐵芯之間就會(huì)產(chǎn)生電位而在磨損處放點(diǎn)，帶來(lái)局部瞬間高溫，灼燒線圈絕緣層。而針對(duì)這種現(xiàn)象，我們應(yīng)該增加絕緣層材料的耐高溫性，在使用前對(duì)定子線圈進(jìn)行試驗(yàn)，評(píng)價(jià)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以保證電動(dòng)機(jī)的正常安全工作。另外在線圈安裝完之后一定要嚴(yán)格檢查清理槽內(nèi)雜志，防止磁性雜志的殘留而影響絕緣效果。

3 結(jié)語(yǔ)

定子線圈是水輪電機(jī)的核心，它的工作效率直接影響整個(gè)電機(jī)的工作。而在定子線圈的設(shè)計(jì)以及制造工藝中有許多值得我們注意的地方。上文就對(duì)定子線圈的模式進(jìn)行了研究，主要從導(dǎo)線處理技術(shù)，端部電位研究，線圈的嵌裝以及防腐四方面作出具體研究，提出了新型的定子線圈生產(chǎn)及安裝運(yùn)行中的改進(jìn)措施，使定子線圈以至電機(jī)設(shè)備可以高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，電機(jī)應(yīng)定期的檢修和維護(hù)，從各方面減少安全問(wèn)題的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳笑竹,楊珍珠.700MW空冷水輪發(fā)電機(jī)定子線圈制造工藝研究[J].大電機(jī)技術(shù),2013,04(12):34-35.

[2]徐俊紅.水輪發(fā)電機(jī)定子線圈腐蝕原因分析[J].大電機(jī)技術(shù),2011,12(06):70-72.

作者簡(jiǎn)歷：孫吾波(1980-)，男，研究方向：發(fā)電機(jī)線圈制造工藝。