摘要：以真機試驗（yàn）線棒的製造為基礎，重點（diǎn）對（duì）1000MW 的超大容量空冷水輪發電機線（xiàn）圈直線膠化工藝、成型焊接（jiē）工藝、導（dǎo）線壓製工藝、模壓工藝、絕緣結構應用等方（fāng）麵進行研究。研究結果完善了薄絕緣、大高寬比模壓定子線棒生產工藝（yì），為今後空冷1000MW 水輪發電機定子線棒正式投產奠定了堅（jiān）實基礎（chǔ）。

關（guān）鍵詞：直線膠化; 成型焊（hàn）接; 導線壓（yā）製; 模壓工藝; 絕緣（yuán）結構

0 引言

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

      1 000MW水輪發電機定子線棒製造（zào）工藝的研究，為今後百萬水（shuǐ）電定子線棒正式（shì）投產奠定了堅實基礎，完善了大型空冷水電定（dìng）子線棒生產製造工（gōng）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（zào）工藝技術，進（jìn）行了定子線棒直線膠化、導（dǎo）線成型、導線壓製（zhì）、絕緣結構、線棒模壓五（wǔ）個方麵的技術研究。

2 定子線（xiàn）棒製造工藝研究

      2． 1 直（zhí）線膠化技術的研究

      2． 1． 1 電磁線

      電磁線采（cǎi）用F1 Cu C1． 61-DS 漆包單滌玻包燒結銅扁線，混合絕緣的溫度指數是190，絕緣的標（biāo）稱厚度( 雙麵) 為0． 20mm。

      2． 1． 2 導線排間絕緣、換位絕緣和換位填充絕緣( 窄麵墊（diàn）條) 的確定

      導線排間絕緣和換位填充絕緣的性能直（zhí）接影響發電機定子繞組的運行壽命。為了提高發電機運（yùn）行可靠（kào）性（xìng），排間絕緣采用環（huán）氧玻璃粉（fěn）雲母多膠板，導（dǎo）線熱壓固化成整體; 換位絕緣（yuán）采用柔軟雲母板，該材（cái）料是多層（céng）片狀雲母浸漬環氧膠貼服（fú），經（jīng）高溫烘幹呈半固化狀態，在導熱（rè）熱壓成型時，片雲母層間可相對滑動，不會（huì）造成導線股間短路現象，且雲母（mǔ）導熱性好於其它材（cái）料。直化排間絕（jué）緣、換位絕緣和窄麵填充絕緣的墊放工藝按表1 幾種方（fāng）案進行了試驗，最終確定方案（àn）4 為最佳墊（diàn）放工藝（yì）( 見表1)

      試製後，槽部導線截（jié）麵（miàn）尺寸達到圖紙要求（qiú），換位（wèi）處填充飽滿無縫隙，厚度均勻( 見圖（tú）1) ; 大（dà）麵平整、膠滲透均勻，導線剛性滿足要求，鐵（tiě）心末端爬（pá）膠得到控製和（hé）改善（shàn）( 見圖（tú）2)

      2． 1． 3 直線膠化工藝

      現水電定子線棒（bàng）直線膠化均采用外（wài）加熱、一模多壓（yā）工藝，因此為保證1 000MW 長直線、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（jī）礎上，設計製造了（le）單支定子線棒直線膠化模，經對直化壓製情況跟蹤，確定了保溫（wēn）時間和保溫溫度參數。壓製的導線、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 換位末端工藝的確定

      導線換位末端（duān）即線棒出槽（cáo）口附近，也是電場集中的部位，要求換位末端兩排股（gǔ）線平整，換位（wèi）絕緣末端（duān）應平滑過渡到銅線表麵。因此采用平銼在窄（zhǎi）麵墊條末端小（xiǎo）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（yuán），降低（dī）了清理過程（chéng）中（zhōng）的毛刺發生率。

      2． 1． 5 角部圓角R 工藝的確定

      角部電場強度高於平均電場強度，角部（bù）電場不均勻係數與絕緣厚度和導線圓角半徑有關，通過增大導線圓角半徑R，可以大大改善導線角部的電場分布，從而提高定子（zǐ）繞（rào）組運（yùn）行（háng）壽命。通過計算（suàn），對於24kV 高壓（yā）電機定子、單麵絕緣厚度5． 25mm導線，圓角半徑R 為（wéi）2． 5 時，電場畸變係數為1． 272，這樣可以大大改善導線角部的電場分布，保證絕緣性能。因此我（wǒ）們首先采（cǎi）用R2的專用雕刻機對導線進行倒角，然後（hòu）再用砂紙（zhǐ）進行砂光修圓，達到裸手觸摸沒（méi）有尖點、毛刺、飛邊。

      2． 2 定（dìng）子線棒（bàng）成型技術的（de）研究

      2． 2． 1 線棒成型工藝研究

      考（kǎo）慮製造成本， 24kV 和26kV 產品各隻設計製造了一套成型模壓一（yī）體模（mó）具，此模具引線定側R 塊設計成了可（kě）拆卸結構，並在端胎上鑽有把合孔( 見圖（tú）3) ，卸（xiè）下（xià）引線定（dìng）側（cè）R 塊，可（kě）直接安裝成型R 軸（zhóu） ( 見圖4) ，即（jí）成型和熱壓（yā）均在同一模具上完成。

      由於線棒截麵（miàn）高寬比大，成型（xíng）難度大，經對首件成型試製，未達到質量（liàng）要求; 經過研究，成型前必須進行“預彎”，製作了預彎（wān）U 型塊進行“預彎”成型，風動成型方式保（bǎo）證了導（dǎo）線（xiàn）的一致（zhì）性，避免了轉角的摞（luò）線、瓢線、絕緣破損等不良現象（xiàng），預彎質量得到了顯著提高（gāo）。“預彎（wān）”後的線棒再次（cì）回到成型熱壓一體模具上進行引線R 成型，成型質量大幅提高。

      2． 2． 2 導線壓製工藝研究

      導線（xiàn）是線棒的“骨架”，不僅尺（chǐ）寸（cùn）要求完全符合圖紙，且導線型線應與（yǔ）導線模服帖，要具有良好的一致性。通過（guò）試驗驗證，底墊條與消輔材料的厚度和應等於或略小於線棒單麵絕緣厚度，這樣能夠保證主絕緣壓製後（hòu）絕緣（yuán）的密實度和均（jun1）勻度。高寬比大（dà）的線棒在進行主絕緣（yuán）壓製時，上麵為主動受壓（yā）麵，底（dǐ）麵為被（bèi）動受壓麵。在壓力傳遞（dì）過程（chéng）中由於存在阻力，主動受壓麵著壓好於（yú）被動受壓麵。因此，在壓製導線時可適當將（jiāng）導（dǎo）線型線略微下移，以有（yǒu）利於被動受壓麵良好著（zhe）壓，避免模壓後（hòu）主絕緣偏、底（dǐ）麵（miàn）著壓不（bú）實等問題，影響電性能（néng）。

      2． 3 定子線棒絕緣結構技術的研究

      2． 3． 1 內屏蔽層處理（lǐ）工藝

      均壓層是在導線窄麵上覆蓋一層導電或半導體（tǐ）材料，使其與導體連接（jiē），起到均勻（yún）角部場強的作（zuò）用，亦（yì）稱（chēng）“內屏蔽層”，該結構的采用一般可提高線棒耐電壓水平10%。在（zài）絕緣日趨減薄的形勢下，該結構（gòu）的作用日益引起（qǐ）人們的重視。具體（tǐ）方法: 從導線中（zhōng）心線向兩端間隔50mm 打漏銅點，內屏（píng）蔽層至高（gāo）阻末端到引線絕緣終止處的中間位（wèi）置; 在該長度內均勻塗刷（shuā）線性半導體（tǐ）低（dī）阻防暈漆一遍（biàn），等（děng）電位層與大麵搭接長度約5 ～ 6mm。幹（gàn）燥後，再（zài）塗刷一遍線性半導體低阻防暈漆，同時並繞（rào）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（zhǎng）力（lì）數控包帶機，減少了絕緣帶的損傷，絕緣包紮質量穩定; 材料使用桐馬環氧玻璃粉（fěn）雲母（mǔ）帶，經過試（shì）製確定包紮層數; 最外層采用特殊亮麵聚四（sì）氟乙烯帶做為脫模（mó）材料，提高線棒（bàng）外觀（guān）質量。

      2． 4 線棒（bàng）模壓技（jì）術的研究

      2． 4． 1 熱壓模安裝: 執行熱壓模安裝工藝，重點完善了模具超平、模（mó）座固定、連接端胎地線; 考（kǎo）慮直線尺寸較（jiào）長，為保（bǎo）證受力均勻不變形（xíng），直線采（cǎi）用15 個缸座; 采用專（zhuān）用導（dǎo）電夾子，確保了端部、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 模壓時控製升溫速度在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，端部溫度高於直線溫度。溫度不均影響絕緣固化的內在質量，並且溫度不均也容（róng）易造成線圈截麵（miàn）尺寸偏大。經過研究和試驗，在兩個模具的端部增加了若幹個冷卻水盒( 見（jiàn）圖5) ，根據模具升溫情況，適當增（zēng）加水的用量來降（jiàng）低線圈（quān）端部溫度，最後完全達到了產品要求，取（qǔ）得了成功。

      2． 4． 4 雲母（mǔ）帶膠（jiāo）化時間略（luè）長，有利於提高大高（gāo）寬（kuān）比模壓定子線圈截麵尺寸合格率。針對（duì）不同膠（jiāo）化時間的雲母帶，在模壓順序操作（zuò）中應適當提前或拖（tuō）後加壓。

      2． 5 電性能試驗（yàn）

      2． 5． 1 線（xiàn）棒股（gǔ）間絕緣滿足（zú）試驗條件: 110V/70ms不短路。

      2． 5． 2 線棒絕緣介質（zhì）損耗滿足優等品( 見表2)

      2． 5． 5 單（dān）根定子線棒在空氣（qì）中的閃絡電壓和線棒瞬（shùn）時工頻（pín）擊穿（chuān）電壓≥5． 0UN。

      實際電性能試驗情況: 擊穿（chuān）電壓分散性小，擊穿點集中在直線（xiàn）槽口低阻末端與高阻（zǔ）搭接處; 解剖後測量（liàng）各部（bù）絕緣厚度（dù）均勻，滿足（zú）要求( 見圖6) 。

3 結語

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

      3． 2 本（běn）工藝采用的成型熱壓一體模具，大大（dà）降低了製造成（chéng）本，同時對現有線棒製造設備、工具、工（gōng）藝（yì）等方麵進（jìn）行了大量的（de）改進（jìn），提（tí）升了定子線棒製造工藝水平。

      3． 3 通過對線棒製造的直線膠化工藝、成型焊接工藝、導線壓製工藝（yì）、模壓工（gōng）藝、絕緣結構應用等方麵的研究，完善了薄絕緣、大高（gāo）寬比模壓（yā）定子線棒生產工藝。

      3． 4 該工藝的研究，為今（jīn）後空冷1 000MW 水電定子線棒（bàng）正式投產奠定了（le）堅實基礎，提高巨型（xíng）空冷水輪發電機在國內外（wài）市場上（shàng）的（de）競爭力，具有顯著的經濟效益和社會效益。