[摘要] 本文重點研究大型空冷水（shuǐ）輪發電機定子線圈製造工藝。根據線圈（quān）特點，製定成型、焊接、主（zhǔ）絕緣固化等序操作工（gōng）藝，並在三峽右岸定子線圈下線、試驗過程中證明了新工（gōng）藝的實用性。

[關鍵詞] 水輪發電機；空冷；定子線圈；製造工（gōng）藝（yì）

1 引言

      散熱是製約特大容量電機製（zhì）造的一個主要障（zhàng）礙，因此曆（lì）史上大容量水輪（lún）發電機多采用水（shuǐ）內部冷（lěng）卻，如1962 年（nián）投入運行的我國自行研究的10MW 發電（diàn）機（jī）組。近期三峽左岸水輪（lún）發電機組（zǔ）等均采用了定子繞組水內部冷卻。

      采取（qǔ）水內冷結構的水輪發電機不（bú）僅（jǐn）設計、製造難度大，且要有獨立（lì）的水（shuǐ）循環係統，給維護、保養帶來不（bú）便，且在（zài）運行過程中存在一定安全隱患。近年來隨著（zhe）科技進步（bù）、材料更新及發電機絕（jué）緣技術的發展，哈爾濱電機廠有限責任公司相繼研製出三峽右岸、龍灘、拉西瓦等700MW 空冷水輪發電機組，其（qí）定子線（xiàn）圈采用空氣冷卻，大大（dà）提高了運行可靠性，簡（jiǎn）化了機組的維護、保養，但相應給生產製造提出了新課題（tí）。

2 700MW 空冷水輪發電機定子線（xiàn）圈特點及（jí）製造難點

       三（sān）峽右（yòu）岸（àn）機組是目前國內單機容量最大、額定電壓最高的（de）空冷水輪發電機，額定（dìng）電壓20kV，額定容量700MW 。定子線棒導線采用空冷結構， 采用80-1.9×6.7/2.11×6.91 雙滌綸玻璃絲包燒（shāo）結銅扁線，定子鐵心長度3200mm ， 導（dǎo）線截麵尺寸14.42mm×87.91mm，引線為“L”型連接板結構，主絕緣為模壓固化工藝。

      三峽右岸定子線圈雖然（rán）沒有空（kōng）芯線，但（dàn）與普通中小型發電機定子線圈相比還（hái）具有以下特點：定子線圈直線長（3460mm）、截麵尺寸大（導線高寬比大於6），主絕緣薄，外形（xíng）尺寸精度要求高。圖1 為三峽右岸定子線圈截麵圖。在生產製造過程中有以下難點：

（1）導線成型過程中轉角股線易瓢；

（2）線圈（quān）引線為“L”型導電塊一體封（fēng）焊結構，幾何尺寸難以保證；

（3）由於高寬比大，主絕緣壓製過（guò）程中（zhōng），截麵尺寸難控製；

（4）主絕緣采用“均壓層”結構，其工藝操作要求苛刻；

（5）電氣性能要求水平高，高於常規產品。

3 解（jiě）決方案及工藝操（cāo）作

     3.1 導線成型壓製

      由於大（dà）型空冷水輪發電機定子線圈股線多，高寬比大，按原有成型工藝操作，線圈出現股線成型不到位、不完全及股線瓢等問題。成型（xíng）過程中不僅造成股線絕緣損傷，批量成型後（hòu）還出現線圈成型一致性不好的問題。為能保證線圈成型（xíng）質量，在成型序采用專用成型工具，用成型模具（jù）保證線（xiàn）圈一致性，排除人為因素（sù）的幹擾，圖2 為成型模定位截麵圖。

     由於（yú）線圈整體固化後（hòu）極易變形，因此設計、製作了（le）導線（xiàn）專用冷（lěng）卻裝置，以保證在卸模後線圈幾何形狀的（de）一致（zhì）性。

     3.2 導線封焊

     三峽右岸等 700MW 空冷定子線圈（quān），並沒有采用（yòng）原有並頭板焊接（jiē）設計，而是在（zài）定子線圈引線（xiàn）上焊接導電塊，待上下（xià）層線圈下線後在導電塊（kuài）對接處進行焊（hàn）接。為保證線圈下線後導電塊焊接（jiē）麵積滿（mǎn）足設計要求，對線圈升高、節距、總長等幾何尺寸要求十（shí）分苛刻。經試驗摸索，采用成型模定位，線圈引線、導電（diàn）塊一次封焊成型工藝並設計、製作了引線封焊專用夾具，用來保（bǎo）證焊接後線圈幾何尺寸。圖3 為封焊專用夾具截麵（miàn）圖。

     3.3 導線均壓層處理

     為（wéi）提高線圈耐壓水（shuǐ）平，大型空冷水輪（lún）發電機定子線圈導線，采用了“均（jun1）壓層”結構，即線圈進（jìn）行絕緣包紮（zhā）前對線圈導線進行處理，處理前要根據電磁計算等確立導線（xiàn）的R 角，及相應的漏（lòu）銅點（diǎn）間距。絕緣（yuán）前導線處理相對複雜（zá），此（cǐ）種工藝要求一致性要好，為此（cǐ）操作要（yào）嚴格按（àn）工藝操作，由專人、專用工具檢查R 角。導電層塗（tú）刷要均勻，厚度一（yī）致，並由絕緣包紮操作者互檢導線（xiàn）尺寸，發現不合格產品立即（jí）返修。通過試驗，很好地保證了（le）線圈（quān）導線質量。

     3.4 絕緣（yuán）包紮

     絕緣包紮是線圈製造的特殊工序，包紮時雲（yún）母（mǔ）帶的柔軟性、帶子的張力、包帶均勻性（xìng）、對線（xiàn）圈的性能都有影響。

      在進行（háng）主絕緣包紮時發現：普通包帶機包紮後，按理論計算，若（ruò）滿足絕緣層數，則包紮後尺寸偏大（dà），線圈模壓後出現（xiàn）尖角。隨後又在進口數控包帶機上試驗，經反複調整程序，同時對轉角處絕緣進行特殊處理，最終使主絕緣層數滿足了設計要求（qiú），主（zhǔ）絕（jué）緣包紮後尺（chǐ）寸符合圖紙要求，模壓後也（yě）沒有出現（xiàn）明顯尖角、圓角現象，杜絕（jué）絕緣發偏現象。另外絕緣包紮前要控製（zhì）好雲母帶的預熱溫度，保證包紮的緊密度。

     3.5 主絕緣固化

      為（wéi）保證線圈在下線過程中滿足升高±1.5mm、節距±2mm 的要求，模壓序（xù）重新設計製作（zuò）了導電卡子，使其不僅具有良好的導電性能，同時還（hái）兼有定位（wèi）的功能，保證線圈升高、節距符合設計要求。成品線圈在校驗（yàn）模上試下線效果良好。圖4 為拉（lā）西瓦（wǎ）定子線圈試下線照片。

      為（wéi）保證模壓時線圈直線與端部（bù）及轉角部位溫度一致，避免線（xiàn）圈（quān）外觀尖角、圓角（jiǎo）尺（chǐ）寸超差（chà）。一方（fāng）麵對模壓（yā）設備進行相應調整，另一方麵在溫度、加壓（yā）方式上摸索模壓工藝。

      同時還根據線圈形狀設計製作了線圈模壓後（hòu）冷卻專用工具。該工具（jù）為（wéi）多點支撐平台，配有專用卡子。操作簡單（dān），實用性強（qiáng），隻需要將卸模後線圈吊裝（zhuāng）到冷卻工具上，固定好（hǎo）直線部位，端部卡子就能有效保證（zhèng）線圈幾何形狀符合要求。

      經過以上試驗確定了合理的工藝操作方法，消除了主絕緣模壓（yā）過程中的溫差，保證了線圈外觀（guān）質量並通過80kV，1min 耐壓試驗。表1 為3 支三峽右岸下層定子線圈電氣性能數據。

4 小結
 

      通過三峽右岸、龍灘、拉（lā）西瓦等產品的生產製造，總結出一套適合於700MW 空冷水輪發（fā）電（diàn）機定子線圈（quān）的製造（zào）工（gōng）藝。經三峽右岸定子線圈工地下線驗證，各項性能均達到設計（jì）要求，證明了700MW 空冷水輪發電機定（dìng）子線圈製造工藝（yì）的可行性，為今（jīn）後生產大（dà）型空冷水輪發電機定子線圈提供了（le）寶貴經驗。