GE公司大型水轮发电机定子绕组结构设计及安装特点

GE 公司大型水轮发电机定子绕组

结构设计及安装特点

The Characteristics of the Structure Design and Installation for Large

Water Turbine Stator Winding Made By GE

苏树昕

(哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江　哈尔滨　150040)

摘要:以加拿大GE 公司设计的二滩水电厂水轮发电机为例,重点阐述了加拿大GE 公司大型水轮发电机定子绕组的结构设计及安装特点。

关键词:水轮发电机;定子绕组;结构;安装

[中图分类号]T M312.03[文献标识码]B [文章编号]1004-7913(2003)04-0046-03

加拿大GE 公司是世界上知名的水轮发电机组制造商之一,

作为主承包商先后承担制造了我国二滩水电厂550MW 、18kV ,刘家峡水电厂320MW 、18kV 和三峡水电厂700MW 、20kV 水轮发电机,

其大型水轮发电机组结构设计与国内制造商的传统设计结构有很大差别,特别是定子绕组部分有其特别之处,值得我们借鉴。现以安装在雅砻江上的二滩水电厂三相竖轴半伞式水轮发电机的定子绕组的结构设计、安装为例,介绍和分析加拿大GE 公司大型水轮发电机组定子绕组的结构设计、安装的特点。

1　定子绕组参数及结构特点

发电机额定电压18kV ,额定电流19630A ,

额定功率因数(滞后)019,定子绕组为3相双层6支路Y 形联接,单匝叠形绕,绕组槽节距1-11槽,槽数486,绝缘等级F 级。定子线棒为66股8100mm ×2124mm 双玻璃丝包扁铜线,罗贝尔换

位,电磁线双边绝缘厚度为012mm ,主绝缘材料为环氧粉云母,定子线棒防晕采用T win -T one 涂料RT V (连续室温固化涂料)和CRT V (导电室温固化硅涂料),高温液压一次成型。定子线棒直线段尺寸2619mm ×92177mm 。定子线棒单根重量62kg 。定子线棒与铁心槽间采用过盈配合,最大设计

紧量0105mm 。定子线棒槽底、层间垫环氧半导体垫条。定子线棒的槽内固定,采用槽楔、斜楔、垫条、波纹板结构。定子线棒嵌装采用液压下线机。

支持环采用 2514mm 高强度无磁性合金钢弯制,

外包F 级绝缘而成。汇流环与定子线棒采用多股铜线软连接。定子线棒接头银磷铜钎焊工艺。定子线棒上下端头的绝缘采用绝缘盒灌注三组份环氧腻子。

2　定子绕组安装主要工艺步骤

主要工艺步骤见图1。

图1　主要工艺步骤

3　定子绕组的结构设计、安装特点分析

311　槽部电晕的防止

在机组运行中,定子绕组因线棒的主绝缘表面

低电阻半导体层的电阻值不同,及下线后由于线棒

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与铁心槽侧面因间隙不均而接触不良等原因,将产生槽电位,槽电位过高将产生电晕腐蚀线棒的主绝缘,使定子绕组的绝缘强度降低。按国家标准G B8564—88《水轮发电机组安装技术规范》的规定:线圈主绝缘采用环氧粉云母,电压等级在1015kV级以上的机组,线圈嵌装后一般应在额定电压下测定表面槽电位,最大值应尽量控制在10 V以内。

国内的制造商槽部防晕目前多采用定子线棒与铁心槽间间隙配合结构,用0130mm厚的塞尺检查定子线棒与铁心槽间间隙,间隙大于100mm时,用刷环氧半导体漆的半导体环氧层压玻璃布板塞实的办法降低槽电位。此外,哈电公司已开发和应用了在定子线棒与铁心槽间用半导体无纺布材料的槽衬结构,在定子线棒槽内固定和控制槽电位的效果方面优于在定子线棒与铁心槽间塞半导体环氧层压玻璃布板的结构。

加拿大GE公司在防止电晕腐蚀线棒主绝缘方面与国际其他知名水轮发电机组制造商一样,采取控制定子线棒与铁心接触电阻。在定子线棒的结构上采用GE公司特有的在防晕层两侧压有双重T win2 T one涂料RT V/CRT V胶层结构。RT V/CRT V是一种弹性室温固化的硅橡胶/半导体硅橡胶,具有很好的弹性和导热性,下线后由硅橡胶的弹性在线棒表面与线槽壁间产生预压力,这样定子线棒与铁心槽紧密配合,形成接地通路以防止电晕,既加强了机械固定,改善了热传导,又降低了接触电阻(槽电位)。对此,定子线棒的安装工艺也有一些不同之处。首先,在下线前对铁心槽两侧用固定在木板上的80号金刚砂纸由下向上进行打磨5次左右。随后用洁净的高压风去掉定子上所有的灰尘和打磨产生的颗粒。测量线槽侧面铁心对定子机座的电阻值,要求至少任意6个线槽,每个线槽侧面有10处电阻值小于2Ω。合格后在线槽底部和两侧喷半导体漆。国内的水轮发电机组都没有采用这个工艺,只是在线槽底部和两侧喷半导体漆。其次,使用GE公司提供的液压下线压力机平稳地将具有一定压缩紧量的定子线棒压入槽内,检查线棒两侧面和线槽间的间隙不超过0113×100mm。合格后用槽楔(或临时槽楔)固定住定子线棒。国内常用的塞半导体环氧层压玻璃布板的结构是间隙配合,不须专用的下线机,但塞半导体环氧层压玻璃布板的工作量很大,受玻璃布板加工最薄不超过0150mm的限制,施工时需对玻璃布板人工分层破开使用,所产生的粉尘对施工者的身体健康有很大危害。最后,测量定子线棒的对地电阻,限值为3000Ω(个别点不超过5000Ω)。而国内设计是按国标的要求测量额定电压下的表面槽电位不高于10V。因此,从设计概念、

安装工艺的复杂程度、所需的试验设备、安全性等方面考虑,应多采用定子线棒弹性防晕段与线槽过盈配合结构和以控制接触电阻方法代替槽电位方法来实现槽部防晕。

312　定子绕组槽内固定

二滩水电厂水轮发电机定子线棒的槽内固定,加拿大GE公司采用槽楔、斜楔、垫条、波纹板结构,见图2。国内制造商一般采用槽楔、斜楔、垫条结构,波纹板多用于高转速的汽轮发电机上。安装中,GE公司要求装槽楔前先在线棒上装入保护垫条,放入波纹板、槽楔。波纹板的长度应大于4块槽楔的长度。实际安装对2段波纹板的接头必须与垫条的接头错开。应注意槽楔通风槽口方向要全部朝向俯视顺时针方向,且同铁心内圆表面平齐,不能突出铁心。两端也不能长出铁心,否则要进行处理。然后在斜楔与槽楔接触面上涂抹一层RT V-108胶,打入斜楔。为防止槽楔窜动,在铁心两端的槽楔与槽鸽尾接触面上涂抹RT V-108胶,将槽楔粘在定子铁心上。槽楔装完后可用GE公司提供的测隙规检查定子铁心通风槽口处波纹板压缩量是否达到113mm,来确定槽楔是否打紧。

GE公司在定子线棒的槽内固定中采用波纹板,通过斜楔打紧使波纹板达到一定的压缩量从而压紧线棒。当定子线棒或槽内部件因温度变化等原因而产生变形时,利用波纹板因压缩而产生的弹性有效地防止机组长期运行可能造成的槽楔松脱现象。此结构对定子线棒的固定效果明显好于没有波纹板的

图2　定子线棒槽内固定结构

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2003年第4期 东北电力技术