摘要：以真機試驗（yàn）線棒的製造為基礎，重（chóng）點對1000MW 的超大容量（liàng）空冷水輪發電機線圈直線膠化工藝、成型焊接工藝、導線壓（yā）製工藝、模壓工藝、絕緣結（jié）構應用等方麵進行研究。研究結（jié）果（guǒ）完善了薄絕緣、大高寬比模壓定子線棒生產工藝，為今後空冷1000MW 水輪發電機定子線棒正式投產奠（diàn）定了堅（jiān）實基礎。

關鍵詞：直線膠化; 成型焊接; 導線壓製; 模壓工藝; 絕緣結構

0 引言

      隨著國家電力事業（yè）的發展，20kV 級700MW空冷水輪發電機已不（bú）能滿足需求，高壓24 /26kV 級1 000MW 的超大（dà）容量水輪發（fā）電機的研製已納入國家研發計劃。為滿（mǎn）足市場需求，在700MW 級機（jī）組成功運行的基礎上（shàng），展開了對1 000MW 機型的研製。隨著電壓等級的不（bú）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工藝的（de）研究，為今後百萬（wàn）水電定子線棒正式投產（chǎn）奠定了堅實基礎，完善了大型空冷水（shuǐ）電（diàn）定子線棒生產製造工藝技術，具有（yǒu）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（dìng）子線棒製造工藝技術，進行了定子（zǐ）線（xiàn）棒直線膠化、導線成型、導線壓製、絕緣結構、線棒模壓（yā）五個方（fāng）麵的（de）技術研究（jiū）。

2 定子（zǐ）線棒製造（zào）工藝研究

      2． 1 直線膠化技術的研究

      2． 1． 1 電磁線（xiàn）

      電磁線采用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190，絕緣的標（biāo）稱厚度( 雙麵) 為0． 20mm。

      2． 1． 2 導線排間絕緣、換（huàn）位絕緣和換（huàn）位（wèi）填充絕緣( 窄麵墊條) 的確定

      導線排間絕緣和換位填充絕緣的性能（néng）直接影響發電機定子繞組的運行壽命。為了（le）提高發（fā）電機運行可靠性，排間絕（jué）緣采用環氧玻璃粉雲（yún）母多（duō）膠板，導線熱壓固化成整（zhěng）體; 換位絕緣（yuán）采用（yòng）柔軟雲母板，該（gāi）材料是多層（céng）片狀雲母浸（jìn）漬環（huán）氧膠貼服，經高溫烘幹呈半固化狀態，在導熱熱壓成型時，片雲母層間可相對滑動，不會造成導線股間短路（lù）現象，且雲母導熱性好於其它材料。直化排間絕緣、換位絕緣（yuán）和窄麵填（tián）充絕緣（yuán）的（de）墊放工（gōng）藝按表1 幾種方案進行了試驗，最終確定方案4 為最佳墊放工藝( 見表（biǎo）1)

      試製後，槽部（bù）導線截麵尺寸達到圖紙要求（qiú），換位處填（tián）充飽滿無縫隙，厚度均勻( 見圖（tú）1) ; 大麵平整（zhěng）、膠滲（shèn）透（tòu）均勻，導線剛性滿足要求，鐵心末端爬膠（jiāo）得到控製和改（gǎi）善( 見圖2)

      2． 1． 3 直（zhí）線膠化工藝

      現水電定子線棒直線膠化均采用外加（jiā）熱、一模多壓工藝，因此為保證1 000MW 長直線、大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（shàng），設計製造了單支（zhī）定子（zǐ）線棒直線膠化（huà）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（de）間隙，提高了線棒的剛度，保證了導線截麵尺寸。

      2． 1． 4 換（huàn）位末端工藝的確定

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

      2． 1． 5 角部圓角R 工藝的確定

      角部電場強度高於平（píng）均電場（chǎng）強度，角部電（diàn）場不均勻係數與（yǔ）絕緣厚度和導（dǎo）線（xiàn）圓角半徑有關，通過增大導線圓角半徑R，可以（yǐ）大大改善導線角部的電場分布，從而提高定（dìng）子繞組運行（háng）壽命。通過計算，對於（yú）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（shù）為1． 272，這樣可以大大改善導線角部的電場分布，保證絕緣（yuán）性能。因此我們首先采用R2的專用雕刻機對導線進行倒角（jiǎo），然（rán）後（hòu）再用砂（shā）紙進行（háng）砂光修圓，達到裸手（shǒu）觸（chù）摸沒有尖點、毛（máo）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 產品各隻設計製造了一套成型模壓（yā）一體模具，此模具引線定側R 塊設計成了（le）可拆卸結構，並在端胎上鑽有（yǒu）把合孔( 見圖3) ，卸下引線定側R 塊（kuài），可直（zhí）接安（ān）裝成型R 軸 ( 見圖（tú）4) ，即成（chéng）型和（hé）熱壓均在同一模（mó）具上完（wán）成。

      由於線棒（bàng）截麵（miàn）高寬比（bǐ）大，成（chéng）型難度大，經對（duì）首件成型試製，未達到質量要求; 經過研究，成型前必須進行（háng）“預彎”，製作了預彎U 型（xíng）塊進行“預彎”成型，風動成（chéng）型方式保（bǎo）證了導線的一致性，避免了轉角的摞（luò）線、瓢線、絕緣破損等不良現（xiàn）象，預彎質量得到了顯著（zhe）提高。“預彎”後的線棒再次回到成型熱壓一體模具上進行引（yǐn）線R 成型，成（chéng）型質量大（dà）幅提高。

      2． 2． 2 導線壓製工藝研究

      導線是線棒的“骨架”，不僅尺寸要求完全符合圖紙，且導線型線應與導（dǎo）線模服帖，要具有良（liáng）好（hǎo）的一（yī）致性。通（tōng）過試驗驗證，底墊條與消輔材料的（de）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絕緣的密實度和均勻度（dù）。高（gāo）寬比大的線棒在進行主絕緣壓（yā）製時，上麵為主動受壓麵，底麵為被動受壓麵（miàn）。在壓力傳（chuán）遞過程中由於存在阻力（lì），主動受壓麵（miàn）著壓好於被動受壓麵。因此，在壓（yā）製導線時可適當將導線型線（xiàn）略微下移，以有利於被動受壓麵良好著壓，避免模壓後主絕緣偏、底麵著壓不實等問題，影響電性能。

      2． 3 定子線棒絕緣（yuán）結構（gòu）技術的研究（jiū）

      2． 3． 1 內屏蔽層處理工藝

      均壓層（céng）是在導線窄麵上覆蓋一層（céng）導電或半導體材料，使其與導體連接，起到均勻角部場強的作用，亦稱（chēng）“內屏蔽層”，該結構的采用一般可提高線棒耐電壓（yā）水平10%。在絕緣日趨減薄的形勢下，該結（jié）構的作用日益引起人們的（de）重（chóng）視。具體方法: 從導線中心線向兩端間隔50mm 打漏銅點，內屏蔽層至高阻末端（duān）到引線絕緣（yuán）終止處（chù）的中間位置; 在（zài）該長度內均勻（yún）塗刷線性半導體低阻防暈漆一遍，等電位層與大麵搭接長度約5 ～ 6mm。幹燥後，再塗刷一遍線性半（bàn）導體低阻（zǔ）防暈漆，同時並繞一層線性半導體低阻防暈帶，室（shì）溫晾幹。

      2． 3． 2 主絕緣包紮

      絕緣（yuán）包紮采用（yòng）恒漲力數控包帶機（jī），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雲（yún）母帶，經過（guò）試製（zhì）確（què）定包紮層數; 最外層采（cǎi）用特殊亮麵聚四氟乙烯帶做為脫模材料，提高線棒外觀質量。

      2． 4 線棒模壓技術的研究

      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（bú）變形（xíng），直線采用15 個缸座; 采（cǎi）用專用導電夾子，確保了端部、引線絕緣厚度均勻。

      2． 4． 2 經過試製，確（què）定（dìng）了最佳模壓（yā）工藝參數。

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

      但由於線棒端部尺寸大，且模（mó）具兩個端部存（cún）在渦流，端部溫（wēn）度高於直線溫度（dù）。溫度不均影響絕緣固化的（de）內在質量，並且溫度不均也容易造成線圈截麵尺寸偏大。經過研究和試驗（yàn），在兩個模具的端部增加了若幹個冷卻水盒( 見圖5) ，根據（jù）模具升溫情況，適當增加水的用量（liàng）來降低（dī）線圈端部溫度，最後完全（quán）達到了產品要求，取得了成功。

      2． 4． 4 雲（yún）母帶膠化時間略長，有利於提高（gāo）大高寬（kuān）比模壓定子線圈截麵尺寸（cùn）合格率。針對不同膠化時間的雲母帶，在（zài）模壓順序操作中應適（shì）當（dāng）提前（qián）或（huò）拖後加壓。

      2． 5 電性能試驗

      2． 5． 1 線棒股間絕緣滿足試驗條件: 110V/70ms不短路。

      2． 5． 2 線棒絕緣介質損耗滿足優等品( 見表2)

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

      實際電性能試驗情況: 擊穿電壓分散（sàn）性小，擊穿點集中在直線槽口低（dī）阻（zǔ）末端與高阻搭接處; 解剖後測量各部絕緣厚度均（jun1）勻，滿足要求( 見圖6) 。

3 結語

      3． 1 通過研（yán）究，我們成功製造了1 000MW 空冷定子線棒（bàng），線棒的外觀、幾何尺寸、內在性能等方麵完（wán）全滿足設計要求（qiú），定子線棒絕緣係統各（gè）項電氣性能達到國際領先水平。

      3． 2 本工藝采用的成（chéng）型熱壓一體模具，大大降低了製造成本，同時對現有線棒製造（zào）設備、工具、工藝等方麵進行了大量的改進，提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（gōng）藝、成型焊接工藝、導線壓製工（gōng）藝、模壓（yā）工藝、絕（jué）緣結構應用等方麵的研究，完善了（le）薄絕緣、大高寬比模壓（yā）定子線棒生（shēng）產工藝。

      3． 4 該工藝的研究，為今後空（kōng）冷1 000MW 水電定子線（xiàn）棒（bàng）正式投產奠（diàn）定了堅實基礎，提高巨型空冷水輪發電機在國內外市場（chǎng）上的競爭力，具有顯著的經濟效益和社會效益。