摘要：以（yǐ）真機試驗（yàn）線棒的製造為基礎，重點（diǎn）對1000MW 的超大容量（liàng）空冷水輪發電機線圈直線膠（jiāo）化（huà）工藝、成型焊接（jiē）工藝、導線壓製工藝、模壓工藝、絕緣結構應用等方麵進行研究（jiū）。研究結果（guǒ）完善了薄絕緣、大高寬比模壓定子（zǐ）線棒（bàng）生產工藝，為今後空冷（lěng）1000MW 水輪發（fā）電機定（dìng）子線棒正式投產奠定了堅實基礎。

關鍵詞：直（zhí）線膠化; 成型焊接; 導線壓製; 模（mó）壓工藝; 絕緣結（jié）構

0 引言

      隨著（zhe）國家電（diàn）力事業的發展，20kV 級700MW空冷水輪發電機已不能滿足（zú）需求，高壓24 /26kV 級1 000MW 的超大（dà）容量水輪發電（diàn）機的研製已納入國家研發計劃。為滿足市場需（xū）求，在700MW 級機組（zǔ）成功運行的基礎上，展開了對1 000MW 機型的研製。隨著（zhe）電壓（yā）等級的（de）不斷攀升，對發電（diàn）機絕緣性能的要求也越來越高。

      1 000MW水（shuǐ）輪發電機定子線棒製（zhì）造工藝的研（yán）究，為今後百萬水電定子線棒正式投產奠定了堅實基礎，完善了大型空冷水電定子線棒生產（chǎn）製造工藝技術（shù），具有顯著的經濟效益和廣泛（fàn）的社會效（xiào）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（zhì）造工藝技術，進行了定子線棒直線膠化（huà）、導線成型、導線壓製、絕緣結（jié）構、線棒模（mó）壓五個方麵的技術（shù）研究。

2 定子線棒製造工藝研究

      2． 1 直線膠化技術的研究（jiū）

      2． 1． 1 電磁線

      電（diàn）磁線采用F1 Cu C1． 61-DS 漆包單滌玻包燒結銅扁線，混合絕緣的（de）溫度指數是（shì）190，絕緣的標稱厚度( 雙麵) 為0． 20mm。

      2． 1． 2 導線排間絕（jué）緣、換位絕（jué）緣和換位填充絕緣（yuán）( 窄（zhǎi）麵墊條) 的確定

      導線排間絕緣和換位填充絕緣的（de）性能直接影響發電機（jī）定子繞組的運行壽命。為了提高發電機運行（háng）可靠（kào）性，排間（jiān）絕緣采用環氧玻璃粉雲母多膠（jiāo）板，導線熱壓（yā）固化成整體; 換位絕緣采用柔軟雲母板，該材料是多層片狀雲母浸漬環氧膠貼服，經高溫（wēn）烘幹呈半固化狀（zhuàng）態，在導熱熱壓成型時，片雲（yún）母層間（jiān）可（kě）相對滑動，不會造成導線股間（jiān）短路現象，且雲母導熱（rè）性好於其它材料。直（zhí）化排間絕緣、換位絕緣和（hé）窄麵填充絕緣的墊放工藝按表1 幾種方案進行（háng）了試驗，最終確定方（fāng）案（àn）4 為最佳（jiā）墊放工藝（yì）( 見表1)

      試製後，槽部導線截麵（miàn）尺寸達（dá）到圖紙要求（qiú），換位處填充飽（bǎo）滿無縫（féng）隙，厚度均勻( 見圖1) ; 大麵平整、膠滲（shèn）透均勻（yún），導線剛性滿足要求，鐵心末端爬膠得到控（kòng）製和改善( 見圖2)

      2． 1． 3 直線（xiàn）膠化工藝

      現水電定子線（xiàn）棒直（zhí）線膠化均采用外加熱、一模多壓工藝，因（yīn）此為保證1 000MW 長直線（xiàn）、大（dà）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上，設計製造了單支定子線棒直線膠化模，經對（duì）直化壓製情（qíng）況跟蹤，確（què）定（dìng）了保溫時間和保溫溫度參數。壓製的導線（xiàn）、股線牢固地粘接成一個整體（tǐ），消除了股線間的間隙，提（tí）高（gāo）了線棒的剛度，保證了導線截麵尺寸。

      2． 1． 4 換位末端工藝的（de）確定

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

      2． 1． 5 角部圓角R 工藝的（de）確定

      角部電場強（qiáng）度高於平均（jun1）電場強度，角部電（diàn）場不均勻係數與絕緣厚度和導（dǎo）線圓角半（bàn）徑有關，通過增大導線圓角半徑R，可（kě）以大大改善導（dǎo）線角（jiǎo）部的電場分布，從而提高定子繞組運行（háng）壽命。通過計算，對於24kV 高（gāo）壓電機定子（zǐ）、單麵絕緣厚（hòu）度5． 25mm導線，圓角半徑R 為2． 5 時（shí），電場畸變係數為1． 272，這樣可以（yǐ）大大改善導線角部的電場分（fèn）布，保證絕緣性能（néng）。因此我們首先采用R2的專用雕刻機對導（dǎo）線進（jìn）行倒角，然後再用砂紙（zhǐ）進（jìn）行砂光修圓，達到裸手觸摸沒有尖點、毛刺、飛邊。

      2． 2 定子線棒成型技術的研究

      2． 2． 1 線棒成型工藝研究

      考慮製造成本， 24kV 和26kV 產品（pǐn）各隻設計（jì）製造了一套成型模壓一體模具，此模具引（yǐn）線定側R 塊設計（jì）成了可拆卸結構，並在端胎上鑽有把合孔( 見圖3) ，卸下引線（xiàn）定側R 塊，可直接安裝成型R 軸 ( 見圖4) ，即成（chéng）型和熱壓均在（zài）同一模具上完成。

      由於（yú）線棒截麵高寬比大，成型難度大，經對首件成型試（shì）製，未達（dá）到質量要求; 經過研究，成型前必須進行“預彎”，製作了預（yù）彎U 型塊進（jìn）行“預彎（wān）”成型，風動成型方式保證了導線（xiàn）的（de）一致性（xìng），避免了轉角的摞線、瓢線、絕緣破損等（děng）不良現象，預彎質量得到了顯著提高。“預彎”後的線棒再次回（huí）到成型熱（rè）壓一體模具（jù）上進行引線R 成型，成型質量大幅提高。

      2． 2． 2 導線壓製工藝研究

      導線是線棒的“骨架”，不僅尺寸要求（qiú）完全符合（hé）圖紙，且導線型線應與（yǔ）導線模服帖，要具有良好的一致性（xìng）。通過試驗驗證，底（dǐ）墊（diàn）條與消輔材料（liào）的（de）厚度和應等於或略小於線棒單麵絕緣厚度，這（zhè）樣能夠保證主絕緣壓（yā）製（zhì）後絕緣的密實度和均勻度。高寬比大的線棒在進行（háng）主絕緣壓製時，上麵為主動受壓麵，底麵（miàn）為（wéi）被動受壓麵。在壓力（lì）傳遞過程中由於存（cún）在阻力，主動受（shòu）壓麵（miàn）著壓好於被動受壓麵。因此，在壓（yā）製導線時可適（shì）當將導線型線略微下移，以有利於被動受壓麵良（liáng）好著（zhe）壓，避免模壓後主（zhǔ）絕緣偏、底麵著壓不實（shí）等問題，影響電性能。

      2． 3 定子（zǐ）線棒絕緣結構技術的研究（jiū）

      2． 3． 1 內屏蔽層處理工藝

      均壓層是在導線窄麵上覆蓋一層導電或半導體材料，使（shǐ）其與導（dǎo）體連接，起（qǐ）到均勻角部場（chǎng）強的作用，亦稱“內屏蔽層”，該結（jié）構的采用一般可提高線棒耐電壓水平10%。在絕緣日趨減薄的形勢下，該結構的作用日益引起人（rén）們（men）的重視。具體方（fāng）法: 從導線中心線向兩端間隔50mm 打（dǎ）漏銅點，內屏蔽層至（zhì）高阻末端到引線絕緣終止處的中間位（wèi）置; 在該長度（dù）內均勻塗刷線性半導體低阻防暈漆一遍，等（děng）電（diàn）位層與大麵搭接（jiē）長度約5 ～ 6mm。幹燥後，再塗刷一遍線性（xìng）半導（dǎo）體低阻防暈漆（qī），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（jué）緣包紮

      絕緣包紮采用恒漲力數控包帶機，減少了絕緣帶的損傷，絕緣（yuán）包紮質量穩定; 材料使用桐馬環氧玻璃粉（fěn）雲母帶，經過試製（zhì）確定包紮層數; 最外層采用特殊亮麵聚（jù）四氟乙（yǐ）烯帶做為脫模材料，提高線棒外（wài）觀質量。

      2． 4 線棒模壓技術（shù）的研究

      2． 4． 1 熱壓模安（ān）裝: 執行熱壓模安裝工藝，重點完善了模具超平、模座固定、連接端胎地線; 考慮直線尺寸較長，為保證受力均勻不變形，直線（xiàn）采用（yòng）15 個缸座; 采用專用導電夾子，確（què）保了端部、引線絕緣厚度均勻。

      2． 4． 2 經過試製，確定了最佳模壓工藝參數。

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

      但（dàn）由於線棒（bàng）端部尺寸大，且（qiě）模具兩個（gè）端部存在渦流（liú），端部溫度高於直線溫度。溫度不均影響絕緣固化的內在質量（liàng），並且溫度不（bú）均也容易造成線圈截麵尺（chǐ）寸偏（piān）大。經過研究和試驗（yàn），在兩個模具的端部增加（jiā）了若幹（gàn）個冷卻水盒( 見圖5) ，根據模具升溫情（qíng）況，適當增加水的用量來降低（dī）線圈端部溫度，最後完全達到了產（chǎn）品要求，取得了成功。

      2． 4． 4 雲（yún）母帶膠化時間略長，有利於提高大高寬比模壓定子線圈截麵尺寸合格率。針對不（bú）同膠化時間的雲母帶，在模壓順序操作中應適當提前或拖後加壓。

      2． 5 電性能試驗

      2． 5． 1 線棒股間絕（jué）緣滿足（zú）試驗（yàn）條（tiáo）件: 110V/70ms不短路。

      2． 5． 2 線棒絕（jué）緣介質損耗滿足（zú）優等品（pǐn）( 見表2)

      2． 5． 5 單（dān）根定子線棒在空氣中的閃絡電壓和線棒瞬時工頻擊穿電壓≥5． 0UN。

      實際電性能試（shì）驗情況: 擊穿電壓分散性小，擊穿點集中在直線槽（cáo）口低阻末端與高阻搭接處; 解剖後測量各部絕緣厚度均勻，滿足要求( 見圖（tú）6) 。

3 結語

      3． 1 通過研究（jiū），我們成功製（zhì）造了1 000MW 空冷定子線棒，線棒的外觀、幾何尺（chǐ）寸、內在性能等方麵完全滿（mǎn）足設計（jì）要求，定（dìng）子（zǐ）線棒絕緣係統各項電氣性能達到國（guó）際領先水平。

      3． 2 本工藝采用的（de）成型熱壓一體（tǐ）模具，大大降低了製造成本，同時對現有線（xiàn）棒製造設備、工具、工藝等方麵進行（háng）了大量的（de）改進，提升了定子線棒製造（zào）工藝水平。

      3． 3 通過（guò）對線棒（bàng）製造的（de）直線膠（jiāo）化工藝、成型焊接工藝、導線壓製工藝（yì）、模壓工藝、絕緣結構應用等方（fāng）麵的研究，完善了薄絕緣（yuán）、大高寬比模（mó）壓定子線棒生產工藝。

      3． 4 該工藝的研（yán）究，為今後空冷1 000MW 水電定子線棒（bàng）正式投產奠定了堅實基（jī）礎，提高巨型（xíng）空冷水輪發電機在國內外市場上的競爭力，具有顯著的（de）經濟效（xiào）益和社會效益。