三峡电厂发电机定子线棒固定技术

发电机定子线棒在铁芯线槽内的防晕处理及固定是发电机制造的关键技术之一，ALSTOM的发电机线棒在线槽内采用了硅脂复合胶弹性固定技术，端部采用了玻璃纤维绳注胶成型的工艺。VGS发电机线棒则采用了导电纸裹半导体胶的固定方式，端部采用的也是非金属材料。二者都采用了带波纹弹簧垫条的弹性槽楔固定系统。对槽楔单节长度和定子下线前铁芯线槽内表面处理应根据实际情况制定。

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　　三峡机组的容量和部件尺寸都居世界最大，其中发电机定子机座外径为21.42/20.9 m，定子铁芯内径为18.5/18.8 m，铁芯高度为3.13/2.95 m，定子电流达22453A，在如此大的电流和高电压作用下，发电机的核心部件——定子线圈也即定子线棒，在铁芯槽内的固定就显得尤为重要。在发电机运行及起、停过程中，线棒承受电磁力、热效应和机械应力的综合作用，还有在严重的短路情况下可能发生的振动和冲击变形。怎样解决发电机运行中绕组的可靠固定和长期运行中可能存在的线棒下沉、磨损及电晕、电腐蚀等问题，是设计发电机绕组线棒的槽部固定和端部固定结构时须着重考虑的。

1  线棒在线槽段的防晕处理

　　线棒直线段嵌入铁芯槽中，必须使线棒表面与铁芯槽壁之间有良好的机械接触，同时为了防止电晕，又必须使线棒外表面和铁芯槽壁之间有良好的电气接触。如何解决防晕问题，ALSTOM和VGS(均是生产厂家)采用了不同的处理方式。

　　传统的方法是在线棒的外表面缠绕低阻铁质石棉带或低阻带直接与线棒主绝缘一起成型，而线棒与槽壁之间的空隙，在安装线棒时，用半导体板将其塞满，总体而言，是属于刚体间的连接；但如果塞之不紧，就有可能使线棒与铁芯槽壁的两个侧面接触不良从而可能导致不良后果。另一个方法是采用槽底、层间和楔下半导体适形毡工艺，也可有效地解决大型立式机组发电机线棒的机械固定和防电晕问题，但其安装工艺比较复杂，半导体浸胶毡固化前的压缩量较大，其“火候”较难掌握，且长期运行后发电机线棒的可修性较低。

　　ALSTOM采用了线棒弹性固定工艺。首先将一定宽度的半导体纸对折，然后在对折的半导体纸内利用专用设备均匀涂上室温固化的具有弹性的胶状硅脂复合胶，以夹胶后的半导体纸作缠绕带，均匀地缠绕在线棒直线段上（即所有与铁芯壁接触的部分）。

　　在胶未固化的情况下，快速下入铁芯线槽。该胶的最大特点是具有自行膨胀性能，固化后也有一定弹性，因此线棒与铁芯的尺寸配合可以稍大，包绕后的线棒可以很容易下入铁芯槽，一定时间后，胶膨胀固化，使线棒与铁芯有很好的机械接触，这种弹性材料可以补偿因温度变化引起的热膨胀和运行中可能出现的位移，有利于发电机的安全运行。胶被半导体纸所覆盖，故线棒屏蔽表面与铁芯槽壁是通过半导体纸连接，较好地保证了电气接触以有效地防止槽部电晕。在安装线棒的过程中，都要求严格保证线棒垂直高度的定位，特别是上、下层线棒安装中要求电接头严格对正，采用这种工艺的线棒可轻易地在铁芯槽中作少许的垂直移动以定位及对正上、下层线棒的电接头，因此线棒的安装也较为方便。

　　VGS采用的是在定子线棒直线段包敷半导体纸裹半导体胶的方法。即在专用工具上，铺好与线棒直线段长度相当的一定宽度的半导体纸，然后在纸上相对线棒宽面的对应部分均匀涂敷一定厚度的半导体胶，在涂好胶的包敷纸上夹好线棒，在胶未固化时下入铁芯线槽。半导体胶在室温固化的过程中，没有自行膨胀的能力。这种工艺的优点是：线棒本身的防晕层与涂裹的半导体胶有很好的接触，可以有效地避免可能发生的槽内电晕。线棒表层通过胶、纸与铁芯壁接触，待胶固化后，使线棒表面与铁芯壁有很好的机械和电气接触。这种工艺操作上相对比较复杂，在下入线槽后线棒不能上下移动，否则会拉坏半导体包敷纸，造成返工。因此，在下入线棒前应仔细确定线棒垂直高度，尤其是下入上层线棒时更应仔细对正电接头，否则就需要返工，造成材料和工时的浪费。由于裹胶后线棒厚度增加，线棒下入线槽时也极易刮坏半导体纸而造成返工。

　　VGS和ALSTOM的线棒的这两种固定方式都能有效地保证线棒在线槽内的防晕要求，线棒和铁芯槽壁都有很好的电气接触，基本可以消除二者之间的气隙。由于胶固化前本身的可塑性，即使铁芯线槽壁表面存在机械公差也没有关系，同时也可以有效地抵消由于铁芯槽段不平在线棒外绝缘表面产生的局部机械应力。