烏東德右岸電站定子下線關鍵工序質量控制

摘要：定子是水輪發電機的重要組成部分，定子下線安裝是發電機定子安裝工序的重點之一，定子的下線質量，直接影響線棒的使用壽命、機組安全運行的穩定度及可靠性等。本文以烏東德右岸電站定子線棒下線為例，詳細介紹了發電機組定子繞組安裝過程中關鍵工序的質量控制要點。

關鍵詞：烏東德右岸電站;超大型;發電機;定子下線;質量;控制;電氣試驗

引言

烏東德右岸電站位置云南昆明市烏東德鎮，由中國三峽集團公司開發建設，屬于超大型發電機組。烏東德水電站右岸機組發電機由GE廠家供貨，在定子機坑內下線，繞組形式為條形波繞組，“Y”形連接，槽數：768槽，8支路并聯，極數64，繞組節距1-14-25。發電機出口額定電壓22kV，線棒接頭采用銀銅焊焊接方式，繞組絕緣等級為F級絕緣。中性點引出線為敞開式結構，在機坑內短接，通過發電機中性點接地成套裝置柜接地。

定子下線安裝是定子安裝的重要工序之一，做好施工過程中的質量控制是保證安裝質量的關鍵點。烏東德水電站水輪發電機組開始安裝時，土建施工尚在繼續，裝修工作還在進行，施工現場粉塵污染較重，環境較為惡劣，為保證定子下線質量，烏東德右岸電站定子下線在施工過程中加強工序管控，從小處首眼以確保安裝質量，主要在以下三個階段進行質量控制：

（1）定子下線前的準備工作;

（2）定子下線過程中的質量控制;

（3）定子下線完成后的成品保護。

1.下線前的準備

1.1 場地準備

為了提升現場定子下線裝配質量，提升產品裝配質量，對現場安裝環境要求：干凈整潔、無風沙、無塵土，布置整齊，通風良好，保證裝配期間不受灰塵和煙塵的污染。施工場地準備包括：

（1）對施工機組段安裝場地進行規劃，將定子下線區域分為：設備存放區、線棒開箱及試驗區、線棒繞包區及機坑下線區域。

（2）在定子下線施工區域搭設防塵棚，防塵棚將線棒開箱及試驗區、線棒繞包區及機坑下線區域進行覆蓋，形成完全封閉的作業區，設置工作人員專用通道，通道進口設置風淋門;通道入口處設置專人進行檢查、登記，人員進入經靜電除塵風淋室處理后再進入施工現場，并實行嚴格的登記準入制度。定子下線施工場地布置如圖1-1。

（3）根據定子機坑和定子鐵芯尺寸制作足夠安全強度的下線內、外平臺和防護欄桿，工作平臺內側設有扶手欄桿。

（4）在施工作業區布置施工電源開關柜滿足、在下線機坑內四周布置LED節能燈，在環形吊立柱上布置LED燈帶等，給定子下線施工時的提供照明，并給電接頭焊接、電氣試驗檢測、繞組加溫干燥等提供用電;用塑料水管引一路潔凈水源至定子下線防塵柵內，以保證定子下線電接頭焊接時銀銅焊機冷卻用水;并將壓縮空氣引至風洞，在定子清掃、噴漆等所需的干凈壓縮空氣的使用。

（5）防塵棚內設有防潮、除濕、保溫及通風設備，滿足下線過程中微正壓、微正溫的場地環境要求。

1.2 材料準備

根據工作進度需要，下線前要進行材料的開箱檢查、分類清點，端箍、匯流銅環、極間連接線、匯流環引出線、絕緣盒等開箱后仔細清點，核檢是否與圖紙需求一致，并按要求做好材料的分類存放及安全保護措施。絕緣膠、漆等開箱清點時必須明顯標記。下線用膠需在現場配制的，在使用前按要求做好各種配方配比及使用溫度的驗證試驗并做好記錄。

安裝前，全部定子測溫元件（RTD）在常溫下檢測試驗，其直流電阻和絕緣電阻、耐壓試驗符合規定要求。

1.3 線棒開箱檢查及耐壓

線棒運至施工場地，在開箱區進行開箱檢查，做好開箱記錄。線棒吊運到線棒試驗區，對線棒進行交流耐壓抽檢試驗，加壓1分鐘，無放電、擊穿現象，否則，線棒需進行加溫干燥處理。

2.下線過程中的質量控制

2.1 定子繞組接線正確控制

為保證定子繞組接線正確，質量控制措施為：

（1）在定子下線開始編號前，根據廠家提供的定子繞組連接圖紙，做出定子線槽與線棒型號的對印關系表，確定定子線槽與各特殊線棒型號的對應關系，并打印后張貼在現場。

（2）線槽編號：按定子繞組接線圖定子繞組連接，俯視順時針方向，+Y方向為768#槽，在鐵芯上面用標簽紙標記鐵芯槽號，每槽均需編槽號且在紙上標記相序。

（3）下線過程中，檢查特殊線棒的安裝位置是否正確，跨拉線、引線及過橋連接線棒等均進行嚴格檢查，確認安裝位置正確，保證下線槽號正確，以免后期接線時出現錯誤。

（4）匯流排、過橋安裝時，必須根據圖紙逐一進行校核，認清槽號及線棒型式，確認正確無誤，才能進行下一步工序。

2.2 下線用膠質量控制

定子下線用膠配比在定子下線過程中起著至關重要的作用，各種下線用膠配比關系必須嚴格執行廠家提供的成份、配比及固化時間要求，配膠時須控制：

（1）不同型號的膠必須分類擺放，并建立相應的使用臺帳（取樣時間、配膠時間及使用線棒編號）。

（2）配膠過程中每次配拌需按量提取，嚴禁不同類型的膠一次性提取，四處擺放。

（3）配膠中不同類型的膠使用不同的容器，不得混用。每次配膠完畢需將容器進行徹底清掃，分類保存。

（4）對不同類型的膠使用不同的攪拌器，攪拌器使用完畢需清掃干凈，妥善保存。

（5）每次配膠完成后都要對本次所配膠保留樣品，以備檢查。

（6）配膠部位保持干凈整潔，每次配膠完畢要進行相應清掃，剔除垃圾。

（7）大量絕緣材料，管理人員需清楚各種材料的擺放地及使用情況，嚴禁他人亂拿亂放。

（8）嚴格做好配膠時的溫、濕度記錄，各種裝膠容器要貼上明顯的標志，以防混亂。

2.2線棒嵌入

線棒嵌入過程中的質量控制為：

（1）用內徑千分尺和深度尺對槽寬、槽深進行抽樣檢查、其槽寬、槽深能滿足設計要求，標準槽樣棒能順利通過，否則應作處理。將定子上、下齒壓板之間所有縫隙用粘膠帶及干凈破布等進行封堵。

（2）檢查整個定子鐵芯槽中標識各種型式線棒的位置及RTD安裝位置及序號，檢查定子線槽的清潔;

（3）線棒進入線槽前根據測量尺寸對線棒進行繞包，根據線圈進入線槽的具體情況調整其涂膠厚度并做記錄。線棒繞包見圖2-1。

（4）安裝前，線棒端部的銅表面用砂紙打磨光滑并清潔干鬩，用塑料薄膜包裹保護，以保證安裝時，線棒端頭無損傷、無塵、無其它污染成份;

（5）用環形吊上的電動葫蘆將線棒吊起，落放至線槽口，調整線棒上下端部高度，將線棒勻速推入線槽，使線棒上的定位標記與定子鐵芯上端的標記一致;以線棒下端為準，測量鐵芯端部到引線的距離;

（6）測量相鄰兩線棒間的間隙，R彎處同相線棒間距及不同相線棒間距，以及直線段同相線棒間距及不同相線棒間的間距，均必須達到圖紙的要求;

（7）記錄線棒與線槽的對應編號。

2.3端部綁扎

（1）安裝端部墊塊綁扎前，用棉布、塑料薄膜在線棒間隙中進行遮蓋，以防止半導體材料涂到線棒端部以外的部分。

（2）用樣板尺在下層線棒上面標記出墊塊的軸向位置。按照定子繞組接線圖標記每一個相間線棒的位置。

（3）毛氈用配制好的環氧膠浸潤，用毛氈U 形裹包墊塊（毛氈要擠出多余的膠），然后推入線棒端部， 用清潔布及時清除膠滴和流痕。為避免導電顆粒沉淀到底部，在使用期間，必須不斷攪拌膠液。

（4）綁扎時，玻璃絲帶分為橫向和縱向（斷開，不連續）兩個方向，分別測量橫向和縱向綁扎長度，分切比測量長度長100mm左右的玻璃絲帶。

同時在綁扎時，玻璃絲帶與線棒表面不能有間隙或皺褶，包兩層或更多層時，玻璃絲帶必須保持拉緊狀態。線棒間綁扎墊塊的玻璃絲帶在長度方向上必須平坦，避免在這個角部出現卷邊或間隙。

（5）用膩子填充線棒與墊塊之間的所有間隙或聚酯氈與墊塊之間的臺階

（6）在樹脂固化后，用用碳化硅砂布打磨表面去除尖角和毛刺，去除玻璃纖維的尖點以防傷手或在繞組上產生局部放電，打磨后必須是一個光滑的表面。

2.4 電暈試驗

為保證大型機組定子線棒繞組絕緣，根據廠家要求，在下層綁扎完成后，進行電暈試驗。安裝過程中對線棒進行電暈試驗檢驗，能更好的保證線棒耐壓順利通過并檢查試驗線棒的使用壽命與現場安裝質量。

電暈試驗時，試驗人員遙控成像儀通過視頻數據線采集信號。通過顯示的數據分析線棒端部絕緣是否有缺陷，并確定其位置。若有缺陷，必須修復合格才能進行下道工序。

烏東德右岸電站按廠家要求，每30根線棒嵌入后即進行斜邊墊塊、端箍的綁扎，然后進行電暈試驗。該施工方法增加了定子下線過程的施工難度，對下線中的施工工藝、控制措施及過程處理等均提出了更加嚴格的要求。

下線各施工工序中，必須嚴格控制對以下兩點：

（1）下層線棒綁扎時必須消除玻璃纖維絲帶上的尖點，玻璃纖維絲帶不能皺折。

（2）按圖紙的要求涂刷防暈漆。涂防暈漆前，修磨前序涂膠流痕及膠瘤并去除多余的環氧膠。防暈漆必須在前序膠固化24小時后，去除毛剌后才能涂刷。

2.5端箍安裝

烏東德右岸定子線棒端部的端箍為軟端箍，端箍安裝時質量控制要點為：

（1）為確保端箍與繞組導電，與繞組接觸的一側必須在安裝前涂半導體漆。將涂有半導體漆的端箍與端部墊塊一起綁扎。

（2）兩根端箍搭接時，纏繞玻璃纖維絲帶不能有皺折，端箍安裝時形成的尖點，必須用砂紙磨平或打磨成圓角，以消除定子繞組耐壓時的局部放電。

（3）用環氧膠填充端箍，大約每 150mm 用沖針開一個注膠孔，這些孔同時可以顯示注滿狀態。

（4）涂防暈漆前，修磨前序涂膠流痕及膠瘤去除多余的膩子，防暈漆必須在前序膠固化24小時后，去除毛刺才能涂刷。

2.6 槽楔安裝

烏東德右岸定子槽楔共有四種，按圖紙要求安裝、檢查。槽楔安裝質量控制有以下幾點：

（1）用專用工具打槽楔，槽楔安裝從倒數第二塊開始往上。;

（2）上、下端部的各一塊槽楔最后打入，要求全緊。打入前在線棒端部放置一塊保護墊板以免損傷線棒;

（3）每塊槽楔打好后，立即檢查槽楔緊度、通風溝對齊度，符合要求后打下一塊槽楔。

（4）鏟除上、下端口多余的保護墊條和波紋彈簧。鏟除時同樣在線棒端部放置一塊保護墊板。

（5）槽內有層間測溫電阻時，槽楔緊度可適當放松。

（6）按定子裝配圖紙要求，采用標尺測量槽楔波紋板的預留空間。

2.7 繞組接頭焊接

烏東德右岸定子線棒并頭板的焊接采用中頻銀銅焊工藝，焊接時并頭板接觸處的焊接面積及焊接質量必須保證，每個并頭板接不應有污漬并具有金屬光澤，運行時不會局部發熱。為保證焊接質量及線棒端部防護，施工過程中質量控制為：

（1）定子接頭銅焊的作業人員焊接操作前必須經培訓合格并取得銅焊考核合格證，合格后才能進行銀銅焊機的操作。

（2）焊接中高溫易燒傷線棒絕緣，焊接時，在線棒兩端部絕緣靠近引出端頭位置，用浸濕的棉布做好絕緣隔熱防護。在并頭板中間縫隙處裝配銀焊片，用大力鉗將電接頭夾緊，以防止焊接過程中焊料流失進入定子鐵芯或繞組中。

（3）焊接前逐根用砂布清洗線棒電接頭，徹底去處表面的氧化物、絕緣膠;清理線棒電接頭邊緣的毛刺，若電接頭釬焊面有凸起，需用銼刀清除。

（4）線棒的并頭板采用專用工具進行調整，使上、下兩層線棒并頭板的間距符合設計要求。上、下層線棒并頭板調整尺寸要求見圖2-2。

（5）焊接時檢查外觀銅焊縫有無裂紋，必要時重焊。釬焊功率在60KW左右，加熱時間約2～3分鐘。加熱時注意工件的溫度要均勻。

（6）用放大鏡及自制鏡片檢查工具，檢查接頭焊接外觀質量及焊縫質量，接頭接觸面焊料填充飽滿，無尖角、氣孔、焊熘、裂紋、凹槽和焊料未溶化現象，接頭高低差滿足規范要求。接頭焊接完成后，用板銼、扁鏟、砂布及銅絲刷清除電接頭表面的殘余焊料、焊瘤、毛刺等，徹底清理，用酒精布擦洗干凈接頭，使接頭光亮。

（7）用高精度電阻測試儀測量各接頭的接觸電阻滿足要求。

2.8 絕緣盒安裝

烏東德右岸定子絕緣盒填料攪拌均勻后成膩子，其質量控制主要有以下幾點：

（1）絕緣盒在使用前，用沾酒精的清潔白布進行內外清理，將絕緣盒存放在干凈無灰塵的環境內。逐個檢查絕緣盒外觀質量，無裂紋、氣泡且壁厚均勻。

（2）清理合格后的電接頭，按設計圖紙要求，用板尺測量每根線棒端部與絕緣盒的搭接長度。當搭接長度無法滿足要求時，對定子線棒端部搭接部分進行半疊包絕緣處理，處理合格后進行再絕緣盒灌注。

絕緣盒與線棒接頭之間距離應均勻。絕緣盒頂部與并頭塊頂部之間的最小距離符合要求。

（3）根據安裝現場的環境溫度，試配灌注膠，確定其實際固化時間，必要時，可在廠家指導下適當調整上端灌注膠配比。

在上端絕緣盒內填充絕緣膩子，將絕緣盒倒扣在上端電接頭上，調整絕緣盒的上、下、左、右安裝位置。檢查灌注膠與絕緣盒的搭接尺寸，達到圖紙要求。

下端絕緣盒灌注前，將外表面包好電話紙并已放入兩根橡皮條的絕緣盒套入線棒下端接頭處并調整好中心、高度后進行膠的灌注（也可先裝2/3盒膠后再套入接頭處）直至灌滿。

下端定子線棒絕緣與絕緣盒之間的搭接長度也要進行嚴格控制，如不能達到要求，在灌注填充膠前對線棒端部進行半疊包絕緣處理。

（4）絕緣盒安裝后，高度偏差≤5mm;

（5）絕緣盒澆灌固化后飽滿，無氣孔和裂紋。

2.9 匯流環及跨接線安裝

烏東德定子匯流環共有八層，安裝時采用從下往上逐層安裝，匯流環支撐件在現場進行適配、安裝、固定，不合適部分根據現場需求進行加工，調整對準匯流環與出線線棒的接頭，按照圖紙尺寸及現場實際引出線布置偏差，調整各層匯流環對準主引出線和中性點引出線的位置，主引出線及中性點引出線布置位置及安裝質量符合規范、設計要求。安裝各支路時應先預裝各支路銅環，銅環圓度及長度均需現場配割好后再正式安裝。

匯流環與電接頭之間亦采用銅焊釬焊連接。焊接時要對線棒兩端的絕緣材料進行降溫防護，現場采用濕棉布進行纏繞遮蓋好，防止高溫灼傷。有灼傷或有污漬的地方必須進行處理，按廠家要求重新包繞絕緣達到絕緣等級要求。焊好的電接頭按規定進行檢查，焊接質量符合標準要求。

銅焊后清潔銅焊接縫：焊頭的尖點要清除掉以免劃傷手或產生局部放電。

按要求將匯流環與絕緣支架綁扎牢固，綁扎及絕緣包扎后，綁繩或綁帶表面光滑、無毛刺、尖點。

2.10 定子繞組整體試驗

烏東德定子發電機出口電壓為22kV，交流耐壓值相對較高，耐壓前須做好各項檢查及安全措施，徹底清掃定子上可能遺留的雜物，對所有的RTD均進行接地，并檢查接地良好、可靠。檢查試驗設備的型號、規格、接線符合規范要求，設備保護動作可靠，操作靈活，試驗電源供電正常。

定子下線全部工作安裝完成、驗收合格之后進行定子繞組的整體耐壓試驗。試驗前進行繞組絕緣電阻測試，如果繞組的絕緣電阻值及極化指數不滿足規范要求，則必須對繞組進行整體加溫干燥處理，直到滿足規范要求方可進行整體耐壓試驗。

測得各相或各支路的直流電阻必須在定子冷卻狀態下，消除校正誤差后，各相或各支路間的最大誤差不應大于最小值的2%。繞組安裝全部完成后，使用2500V兆歐表測量定子繞組的絕緣電阻≥35.5MΩ（折算到40℃）。

直流泄漏試驗為3Un（66KV），1min。試驗中泄漏電流不隨時間而增加，各相泄漏電流之差不大于最小泄漏電流的50%。

工頻交流耐壓試驗： AC 2UN+3kV（47 kV），1min，額定電壓不起暈。

繞組高壓試驗后，對定子鐵芯和線棒層間所有RTD的絕緣電阻和直流電阻再次檢測，測量值符合廠家要求。

3.下線完成后的成品保護

（1）定子繞組整體試驗合格后，對整個定子進行徹底清掃、檢查。

總體耐壓完成后，安裝氣隙傳感器（或預留氣隙傳感器位置共8處），并按圖紙要求進行表面涂漆的噴涂（除定子機座外的所有外觀表面）。

（2）對定子進行防護，用干燥且干凈的防火布遮蓋定子表面，以防止灰塵、雜物等落在定子鐵芯和繞組上，并防止潮氣進入定子影響定子繞組絕緣。同時安排人員值班人員，防止無關人員進入損傷定子。

（3）拆除機坑內下線平臺，拆除定子下線作業區防護圍欄，清理干凈施工現場。

（4）對定子坑內均勻布置自動控制加熱器，并設濕度計4個。當定子坑內濕度大于60%時，投入加熱器，確保機坑內環境濕度符合要求。安排專業人員對定子坑內濕度及加熱器的運行定期進行巡檢，并作好巡檢記錄。

4.結束語

烏東德水輪發電機單機容量為850MW，發電機出口電壓較高（22kV），安裝過程中對現場環境，溫度、濕度進行控制，同時加強施工過程中的工藝質量管控，確保了下線質量和安全要求，目前，烏東德右岸電站6臺機組定子繞組均已安裝完成，整體耐壓一次性通過，各項檢驗性能指標均達到優良水平，為機組投運、安全穩定運行起到了保障作用，同時為后續類似超大型機組的安裝起到一定的參考借簽作用。

參考文獻：

[1]Q/CTG 259—2019 850MW 水輪發電機組安裝質量檢測標準

[2]GB/T8564-2003水輪發電機組安裝技術規范

[3]GB 50150-2016 電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準

[4]GE WDD地下廠房發電機安裝手冊

作者簡介：楊家菊（1970—），女，高級工程師，主要從事水利水電機電設備安裝工程施工工作。