齊瑞鵬

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

近年來(lái)，在國(guó)家政策支持下，生物質(zhì)發(fā)電建設(shè)規(guī)模持續(xù)增加，項(xiàng)目建設(shè)有助于構(gòu)建清潔低碳、安全高效能源體系，對(duì)各地處理農(nóng)林廢棄物及生活垃圾發(fā)揮了重要的作用。以空氣為冷卻介質(zhì)的汽輪發(fā)電機(jī)組，因其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、運(yùn)行及維護(hù)成本低、安全可靠性更高的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)得到了快速的發(fā)展。

由于項(xiàng)目工期、效率和成本等問(wèn)題，部分空冷發(fā)電機(jī)組定子取消整浸結(jié)構(gòu)。本文介紹的是150 MW等級(jí)空冷汽輪發(fā)電機(jī)定子取消整浸結(jié)構(gòu)，在原有定子鐵心結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上槽內(nèi)線棒固定結(jié)構(gòu)改進(jìn)的方案，并通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)證明了改進(jìn)方案的可行性。

1 定子整浸槽內(nèi)固定方案

原有定子整浸槽內(nèi)固定方案為：定子槽內(nèi)線棒與鐵心鋪墊槽底墊條；定子下線時(shí)須實(shí)測(cè)槽與線棒尺寸，若間隙過(guò)大可配墊低阻玻璃帶，避免磨損定子線棒；定子上、下層線棒間鋪墊層間墊條；槽楔固定采用槽楔與斜楔的固定結(jié)構(gòu)。定子裝配結(jié)束后，按照公司工藝守則要求對(duì)定子裝配進(jìn)行整浸。

圖1 定子整浸槽內(nèi)固定方案

2 定子線棒槽內(nèi)固定改進(jìn)方案

根據(jù)我們已有的制造經(jīng)驗(yàn)，汽輪發(fā)電機(jī)槽內(nèi)線棒固定改進(jìn)方案為：取消原槽楔及斜楔，徑向采用平槽楔加波紋板固定，切向配墊半導(dǎo)體墊條；為防止發(fā)電機(jī)槽內(nèi)側(cè)面墊條在運(yùn)行期間竄出，同時(shí)增強(qiáng)發(fā)電機(jī)定子繞組端部整體性，定子繞組端部增加槽口塊設(shè)計(jì)。

2.1 方案可行性

在汽輪發(fā)電機(jī)取消整浸結(jié)構(gòu)，槽內(nèi)線棒側(cè)面配墊半導(dǎo)體墊條后，該發(fā)電機(jī)定子需滿足線棒槽內(nèi)防暈的要求。在改進(jìn)方案執(zhí)行前，定子試下嵌幾根線棒進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)證，線棒表面電阻對(duì)比測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 定子線棒表面電阻對(duì)比測(cè)量結(jié)果 單位：kΩ

從上表測(cè)量結(jié)果看，定子采用側(cè)面墊條固定時(shí)，定子線棒表面電阻滿足公司規(guī)范的要求(平均值在0.2～30 kΩ之間)。即定子線棒槽內(nèi)固定改進(jìn)方案滿足線棒槽內(nèi)防暈的需要。

在汽輪發(fā)電機(jī)取消整浸結(jié)構(gòu)，槽內(nèi)線棒側(cè)面配墊半導(dǎo)體墊條后，發(fā)電機(jī)定子繞組需滿足定子溫升要求。在改進(jìn)方案執(zhí)行前，對(duì)定子溫升進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，定子溫升計(jì)算結(jié)果：150 MW 汽輪發(fā)電機(jī)在額定工況下，定子繞組最高溫升為87.53 K，層間RTD位置平均溫升為67.03 K，定子鐵心最高溫度出現(xiàn)在42 mm厚鐵心段上，最高溫升為63.17 K，定子鐵心平均溫升為44.86 K。即定子線棒槽內(nèi)固定改進(jìn)方案滿足定子溫升要求。

2.2 線棒槽內(nèi)固定改進(jìn)方案

發(fā)電機(jī)定子槽底采用適性材料軟墊條，保證定子線棒與鐵心無(wú)硬接觸，避免磨損定子線棒；槽楔采用楔下波紋板和調(diào)整墊條結(jié)構(gòu)，并打緊槽楔，避免頂部波紋板的橫向串動(dòng)；槽內(nèi)側(cè)面采用側(cè)面墊條和刷低阻半導(dǎo)體漆。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 發(fā)電機(jī)定子槽內(nèi)改進(jìn)方案

為防止發(fā)電機(jī)槽內(nèi)側(cè)面墊條在運(yùn)行期間竄出，同時(shí)增強(qiáng)發(fā)電機(jī)定子繞組整體性，定子繞組端部增加槽口塊設(shè)計(jì)。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 定子繞組端部槽口塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3 定子線棒槽內(nèi)固定改進(jìn)方案試驗(yàn)驗(yàn)證

定子槽底墊適形材料軟墊條，槽內(nèi)涂刷低阻半導(dǎo)體漆后定子線棒下線，并用側(cè)面墊條塞實(shí)。從發(fā)電機(jī)勵(lì)端出槽口到汽端出槽口間的低阻區(qū)域，均勻選取10點(diǎn)測(cè)量槽電位，下線后進(jìn)行槽電位和表面電阻試驗(yàn)。

3.1 槽電位測(cè)試

表2 改進(jìn)方案定子槽內(nèi)槽電位測(cè)量結(jié)果 單位：V

從下表試驗(yàn)結(jié)果看，滿足標(biāo)準(zhǔn)T/CSEE 0008—2016、T/CEEIA 260—2016《大中型電機(jī)定子繞組絕緣性能檢測(cè)方法》的規(guī)定。在汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組安裝、局部更換線棒時(shí)，進(jìn)行槽電位和槽內(nèi)接觸電阻試驗(yàn)，選用其中一種試驗(yàn)即可，選用哪種試驗(yàn)方法由制造廠選擇。定子線棒下線后槽部與鐵心應(yīng)低阻緊密接觸，定子線棒表面的電壓通過(guò)半導(dǎo)體槽襯或墊條被限制在一個(gè)較小的電壓范圍(0～10 V)，定子線棒表面的電壓就是泄露電流通過(guò)半導(dǎo)體墊條所產(chǎn)生的電壓。

3.2 表面電阻測(cè)試

測(cè)量定子試下線棒表面電阻定子鐵心溫度為30.5 ℃；環(huán)境溫度為24.5 ℃；濕度為20%。改進(jìn)方案定子線棒表面電阻測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 改進(jìn)方案定子線棒表面電阻測(cè)量結(jié)果 單位：kΩ

從上表試驗(yàn)結(jié)果看，定子槽內(nèi)采用刷低阻漆塞緊側(cè)面墊條固定時(shí)，定子線棒表面電阻滿足公司規(guī)范的要求(平均值在0.2～30 kΩ之間)；即定子線棒槽內(nèi)固定改進(jìn)方案滿足線棒槽內(nèi)防暈的需要。

從定子槽內(nèi)槽電位和定子線棒表面電阻試驗(yàn)結(jié)果，可以看出定子線棒槽內(nèi)固定改進(jìn)方案的可行性。

4 結(jié)論

(1) 發(fā)電機(jī)定子取消整浸結(jié)構(gòu)，在原有定子鐵心結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，槽內(nèi)線棒固定結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案的首臺(tái)產(chǎn)品已完成生產(chǎn)制造。各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明其性能指標(biāo)優(yōu)異，滿足設(shè)計(jì)和運(yùn)行要求。

(2) 空冷汽輪發(fā)電機(jī)組定子線棒槽內(nèi)固定改進(jìn)方案，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，電氣性能優(yōu)異，整體性好，能滿足冷汽輪發(fā)電機(jī)的配套需求。