孫秋安，周二保

（大唐陳村水力發(fā)電廠，安徽 涇縣 242500）

陳村水電廠3號(hào)發(fā)電機(jī)定子改造安裝質(zhì)量控制

孫秋安，周二保

（大唐陳村水力發(fā)電廠，安徽 涇縣 242500）

簡(jiǎn)述了大型水輪發(fā)電機(jī)定子改造安裝過程中，主要工序、質(zhì)量檢查、控制內(nèi)容及方法。

定子；安裝；質(zhì)量控制

1 概況

大唐陳村水力發(fā)電廠（以下簡(jiǎn)稱“陳村電廠”）位于黃山太平湖畔涇縣境內(nèi)，在安徽電力系統(tǒng)中主要承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰和事故備用，分為二級(jí)開發(fā)，一級(jí)陳村站（3×50MW+1×30MW）和二級(jí)紀(jì)村站（2×17MW），總裝機(jī)214MW，總庫容約27億m3。一級(jí)站陳村3號(hào)機(jī)組于1970年并網(wǎng)發(fā)電，至今已運(yùn)行40多年。期間陸續(xù)進(jìn)行多次小范圍的技術(shù)改造，但由于機(jī)組服役年限較長，存在定子繞組直流泄漏電流不平衡、定子線棒絕緣發(fā)空變脆，有不同程度的絕緣老化、定子鐵芯振動(dòng)較大和導(dǎo)水葉漏水嚴(yán)重等危及機(jī)組安全運(yùn)行的缺陷，2004年安徽省電力公司技術(shù)監(jiān)督辦公室，針對(duì)上述問題也提出技術(shù)改造意見，因此，對(duì)3號(hào)機(jī)組進(jìn)行徹底的更新改造顯得尤為重要。此次更新改造主要內(nèi)容為∶頂蓋、底環(huán)、活動(dòng)導(dǎo)葉、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)相關(guān)附件、定子鐵芯、繞組更換改造，定子基座現(xiàn)場(chǎng)局部改進(jìn)和相對(duì)擴(kuò)容（由50MW增至55MW）等項(xiàng)目。下面對(duì)大型水輪發(fā)電機(jī)定子改造安裝過程中，主要工序、質(zhì)量檢查、控制內(nèi)容及方法進(jìn)行簡(jiǎn)述。

2 3號(hào)發(fā)電機(jī)基本參數(shù)

型號(hào)（改造后）∶豎軸半傘式SF55-44/9200

額定功率∶55MW

額定電壓∶10.5kV

額定電流∶3360A

額定轉(zhuǎn)速∶136.4r/min

額定頻率∶50Hz

定子鐵芯外徑∶9200mm

定子鐵芯內(nèi)徑∶8630mm

定子鐵芯高度∶1150mm

定子基座分瓣數(shù)∶整圓4瓣

定子鐵芯槽數(shù)∶462槽

繞組并聯(lián)支路數(shù)∶2條支路，各支路并聯(lián)“Y”形連接

絕緣等級(jí)∶F級(jí)

定子繞組導(dǎo)體電流密度∶3.097A/mm2。

3 定子基座定位筋（鴿尾筋）及鐵芯裝配過程質(zhì)量控制

首先確定該項(xiàng)工作的主要工序，明確上一道工序未經(jīng)檢查驗(yàn)收或驗(yàn)收不合格，不得進(jìn)行下道工序的作業(yè)質(zhì)量保證體系。定子定位筋及鐵芯裝配的主要工序包括∶定子基座中心確定；定位筋及托板裝配；定子鐵芯裝配及疊壓；定子鐵芯損耗試驗(yàn)。

3.1 定子基座中心確定

吊上機(jī)架或制作臨時(shí)機(jī)架，懸掛鋼琴線，以水機(jī)中心為基準(zhǔn)，調(diào)整鋼琴線位置，確保中心偏差小于0.05mm（選4個(gè)測(cè)量點(diǎn)），并將中心位置反饋到定子基座下環(huán)板上（4點(diǎn)）。安裝中心柱，在中心柱側(cè)面懸吊鋼琴絲，找中心柱的垂直，調(diào)整中心柱底盤，使中心柱傾斜不超過0.02mm/m，然后在90°方向再找垂直。反復(fù)調(diào)整中心柱的中心和垂直，直至符合要求。

3.2 定位筋及托板裝配是保證鐵芯安裝質(zhì)量基礎(chǔ)

托板與定位筋軸向定位，劃出定位筋分布線。用懸掛鋼琴線的方法（耳機(jī)、鋼琴、重錘、油桶、內(nèi)徑千分尺等）調(diào)整第一根基準(zhǔn)筋的切向垂直度，按定位筋長度，調(diào)整到符合垂直度小于0.05mm/m的要求。定位筋大等分?jǐn)?shù)選6等分，找出各等分處相應(yīng)編號(hào)的定位筋位置，裝上定位筋。定位筋采用小C形夾、定位筋裝焊工具、平頭千斤頂?shù)葘⒍ㄎ唤钆R時(shí)固定，調(diào)整定位筋的內(nèi)徑，用內(nèi)徑千分尺測(cè)量上下各一點(diǎn)，使內(nèi)徑控制在理論半徑R=0.2～0.25mm以內(nèi)。在中心柱的測(cè)量臂上裝百分表，調(diào)整定位筋的向心，允許偏差在0.05mm以內(nèi)。在各大等分定位筋上下裝入大弦距測(cè)量工具，安裝其余定位筋及托板，用弦距測(cè)量工具測(cè)量各定位筋間弦距，按工藝要求調(diào)整其弦距，尺寸允許偏差±0.25mm以內(nèi)。注意∶1）在裝焊過程中要隨時(shí)復(fù)查第一根標(biāo)準(zhǔn)定位筋的半徑、垂直度。2）點(diǎn)焊托板時(shí)，托板與機(jī)座環(huán)板間間隙不應(yīng)大于0.5mm。3）滿焊時(shí)，同一環(huán)4人應(yīng)同時(shí)對(duì)稱施焊，每環(huán)焊后應(yīng)有足夠時(shí)間冷卻，檢測(cè)下一環(huán)內(nèi)徑后再開始焊，防止溫差過大造成定位筋變形。

3.3 定子鐵芯裝配及疊壓

定子下壓齒波浪度符合要求（波浪度小于2mm，相鄰高差小于0.5mm）后，整圓疊裝第一段沖片，用整形棒將此段整形，每張扇形片放兩根槽樣棒及兩根槽楔槽樣棒定位，壓指應(yīng)位于壓齒的中心位置。鐵芯疊高至約600mm左右高時(shí)，進(jìn)行一次預(yù)壓。在徑向?qū)ΨQ位置依次擰緊拉緊螺桿，當(dāng)螺母吃上勁后，每次擰緊應(yīng)不超過1/2轉(zhuǎn)，下一次擰緊沿定子圓圍相反方向進(jìn)行。擰緊過程中，逐遍提高壓緊力矩，分4～6遍達(dá)1800N·m要求的壓緊力矩，同時(shí)應(yīng)用調(diào)節(jié)螺絲保持上壓板水平。檢查鐵芯總長、波浪度、鐵芯內(nèi)徑，并記錄。用緊度刀片檢查鐵芯緊度（刀片契入深度＜3mm），合格后拆去預(yù)壓工具。繼續(xù)疊片，并將槽樣棒、槽楔槽樣棒逐步提高，及時(shí)整形和檢查內(nèi)徑。完成全部疊片，裝上齒壓片及齒壓板，調(diào)整齒壓板位置，穿入永久拉緊螺桿，帶上螺母，將下方螺母擰到合適位置，并與螺桿先搭焊牢。用整形棒沿全長方向逐槽整形。檢查鐵芯內(nèi)徑及波浪度，并調(diào)整合格，對(duì)稱、依次把緊拉緊螺桿，達(dá)到1800N·m要求的壓緊力矩，應(yīng)反復(fù)擰緊3遍以上以保證拉緊螺桿受力均勻。全面檢查鐵芯長度，波浪度及內(nèi)徑并記錄（鐵心半徑R為4315±0.8mm，鐵心波浪度≤3mm），如不合格應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，直至符合要求。取出全部槽樣棒、槽楔槽樣棒等。

3.4 定子鐵芯損耗試驗(yàn)

隔離試驗(yàn)區(qū)域，試驗(yàn)電源接線、勵(lì)磁線圈及測(cè)量裝置按實(shí)際位置進(jìn)行布置，取適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)電源。計(jì)算好勵(lì)磁和測(cè)量線圈匝數(shù)后，將勵(lì)磁線圈分布繞制于鐵芯上（對(duì)稱分布在定子鐵芯四處），按要求接對(duì)測(cè)量儀表，試驗(yàn)接線原理見圖1。

圖1 定子鐵芯損耗試驗(yàn)原理圖

注意如下∶

1）勵(lì)磁繞組應(yīng)在整個(gè)鐵芯上對(duì)稱分布（采用在機(jī)座4個(gè)分瓣面上均勻布置）；包繞方向相同，且與鐵芯接觸的棱角部位必須墊絕緣材料；

2）測(cè)量繞組布置在相鄰兩勵(lì)磁繞組的中間位置，且包繞于定子有效鐵芯上（不包括整個(gè)機(jī)座）；

3）送電前用500V絕緣電阻表測(cè)量各繞組與定子機(jī)座間的絕緣電阻，應(yīng)不小于1MΩ；

4）紅外測(cè)溫儀測(cè)量定子鐵芯初始溫度和環(huán)境溫度，兩者溫度差異不大于1℃。

試驗(yàn)過程∶

1）試驗(yàn)有關(guān)人員全部就位；

2）檢查試驗(yàn)電源、勵(lì)磁電纜及測(cè)量電線接線正確，布置合理；

3）試驗(yàn)過程中，關(guān)閉有可能照射到定子鐵芯上的所有照明；

4）預(yù)合試驗(yàn)用自動(dòng)空氣開關(guān)給定子鐵芯勵(lì)磁，觀察鐵芯及測(cè)量表計(jì)有無異常，然后斷開自動(dòng)空氣開關(guān)；

5）試驗(yàn)過程中溫度控制∶試驗(yàn)開始10min，檢查各部位溫升情況，找出鐵芯的最熱點(diǎn)和最冷點(diǎn)，并加強(qiáng)對(duì)該處的溫升監(jiān)測(cè)。每隔15min記錄一次各表計(jì)讀數(shù)，并用紅外測(cè)溫儀隨時(shí)監(jiān)測(cè)各部位溫度，對(duì)高溫區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。定子鐵芯各部位的最高溫升不超過25℃；定子鐵芯各部位的溫差不超過15℃；上、下壓板溫差不超過10℃；鐵芯和機(jī)座溫差不超過15℃；

6）整個(gè)試驗(yàn)持續(xù)90min；

7）鐵損試驗(yàn)合格后（B=1T時(shí)，單位損耗≤1.05W/kg），將鐵芯按1800N·m要求的壓緊力矩再把緊一次；

8）整個(gè)試驗(yàn)完成以后，所有試驗(yàn)設(shè)備撤除、退場(chǎng)，然后將試驗(yàn)區(qū)域清理干凈；

9）試驗(yàn)結(jié)束后復(fù)查機(jī)座水平和測(cè)量定子鐵芯中心高程。

4 定子下線過程的質(zhì)量控制

定子下線的主要工序包括∶線槽編號(hào)；端箍支持環(huán)安裝；線棒抽檢耐壓；線棒嵌裝；塞間隙；打槽楔；上、下層線棒耐壓；接頭并頭片焊接；絕緣盒灌注；匯流排安裝焊接；定子繞組干燥；定子繞組整體交直流耐壓試驗(yàn)等。

4.1 線槽編號(hào)的檢查是保證接線正確的基礎(chǔ)

1）根據(jù)安裝圖紙以機(jī)組方向+Y為槽號(hào)基準(zhǔn)確定槽號(hào)，每槽標(biāo)出一槽號(hào)，便于下線時(shí)核對(duì)，在下線前要檢查核對(duì)槽號(hào)。

2）在檢查槽號(hào)的同時(shí)，檢查特殊槽號(hào)的標(biāo)注，比如下層線棒的引線和小過橋、上層線棒的小過橋和大過橋等的槽號(hào)，只有保證這些特殊槽號(hào)的正確，才能在下線時(shí)選擇相應(yīng)的線棒，同時(shí)也便于檢查接線的正確性。

4.2 特殊線棒位置的檢查，同樣是保證接線正確的重要環(huán)節(jié)

在下線過程中，隨時(shí)檢查線槽位置的正確性，尤其是特殊線棒的位置。對(duì)于大過橋、小過橋、引線及匯流排的安裝位置必須逐一對(duì)照?qǐng)D紙，認(rèn)清槽號(hào)及時(shí)檢查，每完成一個(gè)特殊線棒都要及時(shí)核對(duì)，以免出錯(cuò)，同時(shí)也不能忽略對(duì)測(cè)溫電阻埋入的檢查。

4.3 端箍裝配和線棒掛裝高度的控制是保證外形尺寸的基礎(chǔ)

（1）為了使端箍與線棒貼緊，保證線棒固定牢固，施工單位選擇了根形狀好的線棒，每隔10槽下1根，把端箍臨時(shí)固定在支架上，以線棒為依據(jù)，調(diào)整端箍圓度，合格后，把搭塊均勻地先點(diǎn)焊在齒壓板和機(jī)座下環(huán)板下平面上，再把搭塊滿焊，然后裝配絕緣支架和端箍，并調(diào)整絕緣支架使端箍緊貼在線棒上，然后割配端箍，打磨坡口，用相同材料焊條焊接牢固，包扎絕緣。由于該部位處于電場(chǎng)集中處易發(fā)生擊穿，對(duì)接頭的全過程進(jìn)行旁站檢查。

（2）下線時(shí)，首先控制線棒的中心和鐵芯的中心線要對(duì)齊，中心線錯(cuò)位小于2mm，普通線棒和引線線棒的上端頭距定子鐵芯下邊緣、線棒下端頭距定子鐵芯下邊緣，同時(shí)兼顧兩線棒斜邊的間隔要均勻，以利通風(fēng)，綁扎接頭要整齊，無凸出的線頭以防止電暈。

4.4 定子下線絕緣強(qiáng)度的控制是保證質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

（1）線棒下入槽內(nèi)固定后要檢查線棒與鐵芯槽的側(cè)面間隙，線棒兩端距槽口100mm范圍內(nèi)應(yīng)無間隙；線棒中間部分當(dāng)間隙大于0.3mm且長度大于100mm時(shí)，用半導(dǎo)體玻璃布板，刷半導(dǎo)體漆塞實(shí)。塞實(shí)后用0.3mm塞尺檢查，連續(xù)間隙不得超過100mm，并在額定電壓（6.06kV）下測(cè)表面槽電位不大于10V。

（2）打槽楔時(shí)，要注意區(qū)分不同部位的槽楔對(duì)號(hào)入座，槽楔自下而上裝配。在鐵芯槽全長范圍內(nèi)除最下部一根槽楔外，均用打槽工具從上向下打到規(guī)定位置。打入時(shí)開始楔下墊條不能墊得太緊，待接近位置時(shí)再加厚墊緊。槽楔打入后，用0.5kg以下的小錘檢查每塊槽楔，上、下兩端的槽楔不得有實(shí)聲（內(nèi)有波紋板墊條，壓縮量1.1～1.5mm），同時(shí)檢查槽楔上的通風(fēng)溝與鐵芯通風(fēng)溝的中心應(yīng)對(duì)齊，偏差不大于3mm；槽楔表面不得高出鐵芯內(nèi)圓表面。

（3）在下線時(shí)，為保證線棒絕緣不受損傷，線棒入槽時(shí)不要用力太大，要保持上、下兩端同時(shí)塞入槽內(nèi)；在用壓緊工具壓緊時(shí)，墊條要正對(duì)著線棒放入，不能從上或從下穿入，防止劃破線棒絕緣。

（4）打槽楔時(shí)，要注意手錘不要碰到線棒上，萬一碰到要及時(shí)處理，切不可隱瞞和存在僥幸心理。否則在整體耐壓時(shí)出現(xiàn)擊穿，將造成大量返工浪費(fèi)。

（5）為了做好事前控制，在線棒下線前要對(duì)線棒進(jìn)行10%的抽檢耐壓，同樣為了做好事中控制，要在上、下層線棒嵌裝后及時(shí)分別進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，耐受電壓31.375kV1min無異常，15.75kV無起暈出現(xiàn)，表明絕緣完好無損傷。

4.5 線棒嵌裝耐壓合格后的質(zhì)量控制

要進(jìn)行線棒端頭與并頭片硬釬焊接；絕緣盒灌注；匯流排、引線裝配等工序。

重點(diǎn)進(jìn)行以下控制∶

（1）并頭片與線棒端頭焊接時(shí)，選用銀銅焊條（HLAgCu80-5）焊接，必須保證搭接長度在5mm以上，檢查線棒端頭并頭片清潔干凈，無氧化膜、無殘余膠脂、無毛刺等。

（2）重點(diǎn)關(guān)注焊接質(zhì)量，在施焊時(shí)要求有經(jīng)驗(yàn)的人員操作，要控制好溫度和時(shí)間，既要保證焊料充分溶化，充填飽滿；又要保證不能因焊接時(shí)間過長，溫度過高將并頭片燒壞。返修重焊不能超過2次。焊后用5倍放大鏡檢查∶焊縫內(nèi)焊料飽滿、焊縫表面光滑、無氣孔、裂紋、夾渣，焊接深度不少于搭接尺寸的95%，之后再進(jìn)行接觸電阻測(cè)試作為參考。

（3）絕緣盒灌注前檢查線棒端頭與絕緣盒的搭接長度不小于45mm，絕緣膠配方正確。灌注上端絕緣盒時(shí)，應(yīng)有有效的堵漏措施，防止流到線棒上。應(yīng)先用環(huán)氧膩?zhàn)訉⒑械撞糠舛潞茫缓笤賹h(huán)氧膠（J0978）緩緩灌滿絕緣盒。在灌注下端絕緣盒時(shí)，應(yīng)先在盒內(nèi)盛適量的環(huán)氧膠，用事先制作好的支架支持套入，調(diào)整好高度固定牢固后方可將環(huán)氧膠灌入。固化后進(jìn)行檢查，要求應(yīng)灌注飽滿（收縮后低于盒表面15mm以上者，應(yīng)補(bǔ)充填滿），無貫穿性裂紋和氣孔，導(dǎo)體全部覆蓋無裸露。

（4）匯流排、引線裝配時(shí)重點(diǎn)檢查∶匯流排與引出銅排接頭端部對(duì)齊，對(duì)接接頭間隙小于0.2mm；三相引出和中性點(diǎn)引出銅排與匯流排連接平順位置恰當(dāng)；匯流排與引出銅排接頭焊縫平整光滑；焊料填充飽滿，用5倍放大鏡檢查表面應(yīng)無裂紋，并進(jìn)行接觸電阻測(cè)試作為參考。匯流排兩半環(huán)的焊縫處于同一水平面，垂直平面度（錯(cuò)牙）相差不大于0.2mm；匯流排與引出接頭處絕緣搭接長度50mm以上。

5 定子下線后的質(zhì)量控制

5.1 定子干燥

定子下線結(jié)束后，采用對(duì)定子線圈通直流電流（利用發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置）加熱的方法，使定子線圈升溫，進(jìn)行絕緣烘干。在升溫過程中要控制好電流，使每小時(shí)溫升不超過5℃，最高不超過80℃。計(jì)算并換算至100℃時(shí)的絕緣電阻不低于6.56MΩ，吸收比不小于1.6%；且絕緣電阻穩(wěn)定4～8h，表明定子已干燥。經(jīng)監(jiān)理和制造廠現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員確認(rèn)后停止干燥，并以不超過10℃/h的速度降溫至40℃后自然冷卻。

5.2 定子線圈交直流耐壓試驗(yàn)

先用2500V搖表檢測(cè)每相線圈絕緣電阻和吸收比，合格后可分相進(jìn)行直流耐壓及泄漏電流測(cè)量。直流耐壓試驗(yàn)電壓為電機(jī)額定電壓的3倍（31.5kV），試驗(yàn)過程中按0.5倍額定電壓分階段升高；即0.5U、“1U、”1.5U、……3U ，每一階段停留 1min 讀取泄漏電流值。監(jiān)理工程師旁站檢查檢驗(yàn)過程無異常，在3倍額定電壓（31.5kV）時(shí)，各相泄漏電流的差值不大于最小值的50%；且泄漏電流不隨時(shí)間延長而增大。表明直流耐壓試驗(yàn)合格。而后進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。

定子繞組交流耐壓試驗(yàn)也采取分相進(jìn)行，試驗(yàn)電壓頻率為50Hz、正弦波形，起始電壓一般不超過試驗(yàn)電壓值的1/3（即7kV），同時(shí)注意觀察額電壓15.5kV下，其端部無明顯的暈帶和亮點(diǎn)等現(xiàn)象；連續(xù)升壓至22kV，停留1min無異常，迅速降壓至全值的50%以下，斷開電源，交流耐壓試驗(yàn)合格。

3號(hào)發(fā)電機(jī)交流耐壓后，測(cè)取絕緣電阻值進(jìn)行比較無顯著變化，表明定子繞阻絕緣強(qiáng)度是合格的，質(zhì)量符合國標(biāo)要求。定子繞組安裝經(jīng)交直流耐壓試驗(yàn)合格，標(biāo)志著此項(xiàng)工作已基本結(jié)束?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師會(huì)同制造廠技術(shù)人員和施工單位，對(duì)其進(jìn)行全面檢查和驗(yàn)收，并進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定，達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)以上，具備進(jìn)入起動(dòng)試運(yùn)行試驗(yàn)條件。

6 結(jié)語

大唐陳村水力發(fā)電廠3號(hào)機(jī)組經(jīng)過起動(dòng)試運(yùn)行等16項(xiàng)試驗(yàn)，通過對(duì)機(jī)組的短路升流和空載升壓試驗(yàn)，檢查發(fā)電機(jī)的短路特性和空載特性，及帶甩負(fù)荷試驗(yàn)，檢查發(fā)電機(jī)三相電流、電壓的平衡性等，全部達(dá)到制造廠技術(shù)要求。3號(hào)發(fā)電機(jī)組已順利投產(chǎn)，并已安全運(yùn)行3個(gè)月時(shí)間，運(yùn)行狀態(tài)良好，表明本次改造工序、質(zhì)量控制工作是成功的，使得安裝質(zhì)量得到可靠保證。

TV734

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1672-5387（2014）02-0054-04

2013-11-01

孫秋安（1957-），男，技師，從事水電廠電氣一、二次技術(shù)和檢修管理工作。