摘要：以真機（jī）試驗（yàn）線棒的製造為基礎，重點對1000MW 的超大容量空冷水輪發電機線圈（quān）直線膠化工藝、成型焊接工藝、導線壓製工（gōng）藝、模壓工藝、絕緣結構應用等方麵進行研究。研究結果完善了薄絕緣、大高寬比模壓（yā）定子線棒生產工（gōng）藝，為今後空冷1000MW 水輪（lún）發電機定（dìng）子線棒正式投產奠定了堅實基礎（chǔ）。

關鍵詞：直線膠化; 成型焊接; 導線壓製; 模壓工藝; 絕緣（yuán）結構

0 引言

      隨著國家電力事業（yè）的發展，20kV 級（jí）700MW空冷水輪發電機已不能滿足需求（qiú），高壓24 /26kV 級1 000MW 的超大容量水輪（lún）發電機的研製已（yǐ）納入國家（jiā）研發計劃（huá）。為滿（mǎn）足市場需求（qiú），在700MW 級機組成功運行的基礎上，展開了對1 000MW 機型的研（yán）製。隨著電壓等級的不斷攀升，對發電機絕緣性能的（de）要（yào）求也越來越（yuè）高。

      1 000MW水（shuǐ）輪發電機定子線棒製造工藝（yì）的研究，為（wéi）今後百萬水電定子線棒正（zhèng）式投產（chǎn）奠定了堅實基礎，完善了大型空冷水電定子線（xiàn）棒生產製（zhì）造工藝技術，具有顯著的經濟效益和廣泛的社會效益。

1 研究內容

      針對大容量、大高寬比、薄絕緣空冷定子線棒製造工藝技術，進行了定子線棒直線膠化、導線成型、導線壓製、絕緣結構、線棒模壓五個（gè）方麵的技術研究。

2 定子（zǐ）線棒製造工藝研究（jiū）

      2． 1 直線膠化技術的研究

      2． 1． 1 電磁線

      電磁線采用F1 Cu C1． 61-DS 漆包單（dān）滌玻包燒結銅扁（biǎn）線，混（hún）合絕緣的（de）溫度指數（shù）是190，絕緣的標稱厚度( 雙麵) 為0． 20mm。

      2． 1． 2 導（dǎo）線（xiàn）排間絕緣、換位絕緣（yuán）和換位填充絕緣( 窄麵墊條) 的確定（dìng）

      導線排間（jiān）絕緣和換位填充絕緣的性（xìng）能直接影響發電機定子繞組的（de）運行壽命。為了提高發電機運行可靠性，排間絕緣采用環氧（yǎng）玻璃粉雲母多（duō）膠板，導線熱壓（yā）固化成整體; 換位（wèi）絕緣采用柔軟（ruǎn）雲母板，該材料是多層片狀雲（yún）母浸漬環氧膠貼服，經高溫烘（hōng）幹呈半（bàn）固化狀態，在導熱熱（rè）壓成型（xíng）時，片雲母層間可相對滑（huá）動，不會造成（chéng）導線股間（jiān）短路現象，且雲母導熱性好於其它材料。直化排間絕緣、換位絕緣和窄麵填充絕緣的墊放工藝按（àn）表（biǎo）1 幾種方案進行了試驗，最終確定方案4 為最佳墊放工藝( 見表1)

      試製後，槽（cáo）部導（dǎo）線截麵尺寸達到圖紙要求，換位（wèi）處填（tián）充飽（bǎo）滿無縫隙，厚度均勻( 見圖1) ; 大麵平整、膠滲（shèn）透均勻，導線剛性滿足要求，鐵心末端爬（pá）膠得到（dào）控製和改（gǎi）善( 見圖2)

      2． 1． 3 直線（xiàn）膠化工藝

      現水電定（dìng）子線棒直線膠化均采用外加熱、一模多壓工藝（yì），因（yīn）此（cǐ）為保證1 000MW 長直線、大高寬比導線壓製溫度均勻，在700MW 線棒直線膠化生產經驗基礎（chǔ）上，設計製造了單（dān）支定子線棒直線膠化模，經對（duì）直化壓製情況（kuàng）跟蹤，確（què）定了保溫時間和保溫溫度參數。壓（yā）製的導線、股線牢固地粘接成一個整體，消除了股線間的間隙，提高（gāo）了線棒（bàng）的剛度，保證了導線截麵尺寸。

      2． 1． 4 換位（wèi）末端工藝（yì）的確定

      導線換位末端即線棒（bàng）出槽口（kǒu）附近，也是電（diàn）場集中的部位，要求換位末端兩排股（gǔ）線平整，換位絕緣末端應平滑過（guò）渡到銅線表麵。因此采用平銼在（zài）窄麵墊條末端小麵修25 ～30mm 錐度，使（shǐ）之均勻過渡。相比常規產品用刀修（xiū）斜麵工藝，避免了損傷電磁線（xiàn）及股間絕緣，降低了清理（lǐ）過程中的毛刺發生率。

      2． 1． 5 角部圓角R 工藝的確定

      角部電場強度高（gāo）於平（píng）均電場強度，角部電場不均勻係數與絕緣（yuán）厚度和導線圓角（jiǎo）半徑有關，通（tōng）過增大導線圓角半徑（jìng）R，可以大大改善導線角部的電場分布，從而提高定子繞組運行壽命。通過計算，對（duì）於24kV 高壓電機定子（zǐ）、單麵絕緣厚度5． 25mm導線，圓角半徑R 為（wéi）2． 5 時（shí），電場畸變係（xì）數為1． 272，這樣可以大大改善導線角部的電場（chǎng）分（fèn）布，保（bǎo）證絕緣性（xìng）能。因此我們首先采用R2的專（zhuān）用雕刻機對導線（xiàn）進行倒角，然後再用砂紙進行（háng）砂光修圓，達到裸手觸摸沒有尖點（diǎn）、毛刺、飛邊。

      2． 2 定子線棒成型技術的（de）研究

      2． 2． 1 線棒（bàng）成型（xíng）工藝研究

      考慮製造（zào）成本， 24kV 和26kV 產（chǎn）品各隻設（shè）計製造了一套成型模壓一體模具，此模具引線定側R 塊設計（jì）成了可拆卸結構，並在端（duān）胎上（shàng）鑽有把合孔( 見圖3) ，卸下引線定側R 塊，可直接安裝成型R 軸 ( 見圖4) ，即成型和熱壓均在同一模具上完成。

      由於線棒截麵高寬比大，成型難（nán）度大，經對首件成型試製，未達到質量要求; 經過研究，成型前必須進行“預（yù）彎”，製作了預彎（wān）U 型塊進行“預彎”成（chéng）型，風動（dòng）成型方式保證了（le）導線（xiàn）的一致性，避免了（le）轉角的摞線、瓢線、絕緣破損等不良現象（xiàng），預彎質量得到了顯著提高。“預彎”後的線棒再次回到成型熱壓一體模具上進行引線R 成型，成（chéng）型質量大（dà）幅提高。

      2． 2． 2 導線壓製工藝研究

      導線是（shì）線（xiàn）棒的“骨架”，不僅尺寸要求完全符合圖（tú）紙，且導線型線應與導線模（mó）服帖，要具有良好的一致性。通過試驗驗證，底墊條與消輔材料的厚度（dù）和應等於或（huò）略小於（yú）線棒單麵絕緣厚度，這樣能夠保證主絕緣壓製後絕緣的密實度和均勻度。高寬比大的（de）線棒（bàng）在進行主絕緣（yuán）壓製時，上麵為主動受壓麵，底麵為被動受壓麵。在壓力傳遞（dì）過程中由於存在阻力，主動受壓麵著壓好於被動受（shòu）壓麵。因此，在壓製導線時可適當將導線型（xíng）線略微下移，以有利於被動受壓麵良好著壓，避免模壓（yā）後主絕（jué）緣偏、底麵（miàn）著壓不實等問（wèn）題，影響電性能。

      2． 3 定（dìng）子線棒絕（jué）緣結構技術的研究

      2． 3． 1 內屏蔽層處理工藝

      均壓（yā）層是在導線窄麵上覆（fù）蓋一層導電或半導體材料，使其與導體（tǐ）連（lián）接，起到均（jun1）勻角部場強的作用（yòng），亦稱“內屏蔽層（céng）”，該結（jié）構的采用一般（bān）可提高線（xiàn）棒耐電壓水平10%。在絕緣日趨減薄的形勢下，該結構（gòu）的（de）作用（yòng）日益引起（qǐ）人（rén）們（men）的重視（shì）。具體方法: 從導線中心線向（xiàng）兩端間隔50mm 打漏銅點，內屏蔽層至高阻末端到（dào）引線絕緣終止處的中間位置; 在該（gāi）長度內（nèi）均勻塗刷線性半導體低阻防暈漆一遍，等電（diàn）位層（céng）與大（dà）麵搭接長度約5 ～ 6mm。幹燥後，再塗刷一遍線性半導體低阻防暈漆，同時並繞一層線性半導體低阻防暈帶，室溫晾幹。

      2． 3． 2 主絕緣包紮

      絕緣包紮采用恒漲力數控包帶機，減少了絕緣帶的損（sǔn）傷，絕緣包紮質量穩定; 材料使用桐馬環氧玻（bō）璃粉雲母帶，經過試製確定包紮層數; 最外（wài）層采用特殊亮麵聚四氟（fú）乙烯帶做為脫模材料，提高線棒外觀質量。

      2． 4 線棒模壓技術的研究

      2． 4． 1 熱（rè）壓模安裝: 執行熱（rè）壓模安裝工藝，重點完善了模具超（chāo）平、模座固定、連接端胎地線; 考慮直線尺寸較長，為保（bǎo）證（zhèng）受力均勻（yún）不變形，直線采用15 個缸座（zuò）; 采用專用（yòng）導電夾子，確保了端部、引線絕緣（yuán）厚度均勻（yún）。

      2． 4． 2 經過試製，確定了最（zuì）佳模壓工藝參數。

      2． 4． 3 模壓時控製升（shēng）溫速度在0． 8 ～ 1． 2℃/min。

      但由於線棒端部尺寸大，且模具兩個端部存在渦流，端部溫度（dù）高於直線溫度（dù）。溫（wēn）度不（bú）均影響絕緣固化的內在質量，並且溫度不均也容易造成線圈截麵尺寸偏大。經過研究和試驗，在兩個模具的端部增加了（le）若幹個冷卻水盒( 見（jiàn）圖5) ，根據模（mó）具升溫情況，適（shì）當增（zēng）加（jiā）水的（de）用量來降低線（xiàn）圈端部溫度，最後完全達到了（le）產（chǎn）品（pǐn）要求，取得了成功。

      2． 4． 4 雲母帶膠化（huà）時間略長，有利於（yú）提（tí）高（gāo）大高寬比模（mó）壓定子線圈截麵尺寸合格率。針對不同膠化時間的雲（yún）母帶，在模壓順序操作中應適當提前或（huò）拖後加壓。

      2． 5 電性能試驗

      2． 5． 1 線棒股間絕緣滿足試驗條件: 110V/70ms不（bú）短路。

      2． 5． 2 線棒絕緣介質損耗滿足優等（děng）品（pǐn）( 見表2)

      2． 5． 5 單根定子線棒在空氣中的閃絡（luò）電壓和線棒（bàng）瞬（shùn）時工頻擊穿電壓≥5． 0UN。

      實際電性能試驗（yàn）情況: 擊穿電（diàn）壓分散性小，擊穿點集中在（zài）直線槽口低（dī）阻末端（duān）與高阻搭接處; 解剖（pōu）後測量各部絕（jué）緣厚度均勻，滿足要求( 見圖6) 。

3 結語

      3． 1 通過研（yán）究，我們成功製造了1 000MW 空冷定子線棒，線棒的外觀、幾何尺寸、內在性能等方麵完全滿足設計要求，定子線棒絕緣係統各項電氣（qì）性能達到國際領先水平。

      3． 2 本工藝采用的成型熱壓一體模具，大（dà）大降低了製造成本，同時對現有線棒製造設（shè）備、工具（jù）、工藝（yì）等方麵進行了大量的改進，提升了定子線棒製造工（gōng）藝水平。

      3． 3 通（tōng）過對線棒（bàng）製造（zào）的直線膠化工藝、成型焊接工藝、導線壓製工藝、模壓工藝、絕緣（yuán）結構應用等方麵的研究，完善了（le）薄絕（jué）緣、大高寬比（bǐ）模壓定子線棒生產工藝。

      3． 4 該工藝（yì）的研究，為今後空冷1 000MW 水電（diàn）定子線棒正（zhèng）式投產（chǎn）奠定了堅實基礎，提高（gāo）巨型空冷（lěng）水輪發電機在國內外市場上的競（jìng）爭力，具有顯著的經濟效益和社（shè）會效益。