齊瑞鵬

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

近年來，在國家政策支持下，生物質(zhì)發(fā)電建設規(guī)模持續(xù)增加，項目建設有助于構(gòu)建清潔低碳、安全高效能源體系，對各地處理農(nóng)林廢棄物及生活垃圾發(fā)揮了重要的作用。以空氣為冷卻介質(zhì)的汽輪發(fā)電機組，因其結(jié)構(gòu)相對簡單、運行及維護成本低、安全可靠性更高的特點，在國內(nèi)得到了快速的發(fā)展。

由于項目工期、效率和成本等問題，部分空冷發(fā)電機組定子取消整浸結(jié)構(gòu)。本文介紹的是150 MW等級空冷汽輪發(fā)電機定子取消整浸結(jié)構(gòu)，在原有定子鐵心結(jié)構(gòu)基礎上槽內(nèi)線棒固定結(jié)構(gòu)改進的方案，并通過相關(guān)試驗證明了改進方案的可行性。

1 定子整浸槽內(nèi)固定方案

原有定子整浸槽內(nèi)固定方案為：定子槽內(nèi)線棒與鐵心鋪墊槽底墊條；定子下線時須實測槽與線棒尺寸，若間隙過大可配墊低阻玻璃帶，避免磨損定子線棒；定子上、下層線棒間鋪墊層間墊條；槽楔固定采用槽楔與斜楔的固定結(jié)構(gòu)。定子裝配結(jié)束后，按照公司工藝守則要求對定子裝配進行整浸。

圖1 定子整浸槽內(nèi)固定方案

2 定子線棒槽內(nèi)固定改進方案

根據(jù)我們已有的制造經(jīng)驗，汽輪發(fā)電機槽內(nèi)線棒固定改進方案為：取消原槽楔及斜楔，徑向采用平槽楔加波紋板固定，切向配墊半導體墊條；為防止發(fā)電機槽內(nèi)側(cè)面墊條在運行期間竄出，同時增強發(fā)電機定子繞組端部整體性，定子繞組端部增加槽口塊設計。

2.1 方案可行性

在汽輪發(fā)電機取消整浸結(jié)構(gòu)，槽內(nèi)線棒側(cè)面配墊半導體墊條后，該發(fā)電機定子需滿足線棒槽內(nèi)防暈的要求。在改進方案執(zhí)行前，定子試下嵌幾根線棒進行測量驗證，線棒表面電阻對比測量結(jié)果見表1。

表1 定子線棒表面電阻對比測量結(jié)果 單位：kΩ

從上表測量結(jié)果看，定子采用側(cè)面墊條固定時，定子線棒表面電阻滿足公司規(guī)范的要求(平均值在0.2～30 kΩ之間)。即定子線棒槽內(nèi)固定改進方案滿足線棒槽內(nèi)防暈的需要。

在汽輪發(fā)電機取消整浸結(jié)構(gòu)，槽內(nèi)線棒側(cè)面配墊半導體墊條后，發(fā)電機定子繞組需滿足定子溫升要求。在改進方案執(zhí)行前，對定子溫升進行計算驗證，定子溫升計算結(jié)果：150 MW 汽輪發(fā)電機在額定工況下，定子繞組最高溫升為87.53 K，層間RTD位置平均溫升為67.03 K，定子鐵心最高溫度出現(xiàn)在42 mm厚鐵心段上，最高溫升為63.17 K，定子鐵心平均溫升為44.86 K。即定子線棒槽內(nèi)固定改進方案滿足定子溫升要求。

2.2 線棒槽內(nèi)固定改進方案

發(fā)電機定子槽底采用適性材料軟墊條，保證定子線棒與鐵心無硬接觸，避免磨損定子線棒；槽楔采用楔下波紋板和調(diào)整墊條結(jié)構(gòu)，并打緊槽楔，避免頂部波紋板的橫向串動；槽內(nèi)側(cè)面采用側(cè)面墊條和刷低阻半導體漆。具體結(jié)構(gòu)設計如圖2所示。

圖2 發(fā)電機定子槽內(nèi)改進方案

為防止發(fā)電機槽內(nèi)側(cè)面墊條在運行期間竄出，同時增強發(fā)電機定子繞組整體性，定子繞組端部增加槽口塊設計。具體結(jié)構(gòu)設計如圖3所示。

圖3 定子繞組端部槽口塊結(jié)構(gòu)設計

3 定子線棒槽內(nèi)固定改進方案試驗驗證

定子槽底墊適形材料軟墊條，槽內(nèi)涂刷低阻半導體漆后定子線棒下線，并用側(cè)面墊條塞實。從發(fā)電機勵端出槽口到汽端出槽口間的低阻區(qū)域，均勻選取10點測量槽電位，下線后進行槽電位和表面電阻試驗。

3.1 槽電位測試

表2 改進方案定子槽內(nèi)槽電位測量結(jié)果 單位：V

從下表試驗結(jié)果看，滿足標準T/CSEE 0008—2016、T/CEEIA 260—2016《大中型電機定子繞組絕緣性能檢測方法》的規(guī)定。在汽輪發(fā)電機機組安裝、局部更換線棒時，進行槽電位和槽內(nèi)接觸電阻試驗，選用其中一種試驗即可，選用哪種試驗方法由制造廠選擇。定子線棒下線后槽部與鐵心應低阻緊密接觸，定子線棒表面的電壓通過半導體槽襯或墊條被限制在一個較小的電壓范圍(0～10 V)，定子線棒表面的電壓就是泄露電流通過半導體墊條所產(chǎn)生的電壓。

3.2 表面電阻測試

測量定子試下線棒表面電阻定子鐵心溫度為30.5 ℃；環(huán)境溫度為24.5 ℃；濕度為20%。改進方案定子線棒表面電阻測量結(jié)果見表3。

表3 改進方案定子線棒表面電阻測量結(jié)果 單位：kΩ

從上表試驗結(jié)果看，定子槽內(nèi)采用刷低阻漆塞緊側(cè)面墊條固定時，定子線棒表面電阻滿足公司規(guī)范的要求(平均值在0.2～30 kΩ之間)；即定子線棒槽內(nèi)固定改進方案滿足線棒槽內(nèi)防暈的需要。

從定子槽內(nèi)槽電位和定子線棒表面電阻試驗結(jié)果，可以看出定子線棒槽內(nèi)固定改進方案的可行性。

4 結(jié)論

(1) 發(fā)電機定子取消整浸結(jié)構(gòu)，在原有定子鐵心結(jié)構(gòu)基礎上，槽內(nèi)線棒固定結(jié)構(gòu)改進方案的首臺產(chǎn)品已完成生產(chǎn)制造。各項試驗數(shù)據(jù)表明其性能指標優(yōu)異，滿足設計和運行要求。

(2) 空冷汽輪發(fā)電機組定子線棒槽內(nèi)固定改進方案，結(jié)構(gòu)設計合理，電氣性能優(yōu)異，整體性好，能滿足冷汽輪發(fā)電機的配套需求。