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摘 要 沙田电站老厂的三台水轮发电机组已运行40余年，设备绝缘严重老化，事故频发。为此，阐述了1#机通过运用一些新技术、新工艺，改变发电机定子、转子等部件的参数。在尽量保证原有设施可用的条件下，使改造后的机组绝缘性能提高、容量增加。
关键词 发电机；增容改造；安装；技术措施
中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）19-0147-01
从我站1995年分流后至今，特别是2000年以来，曾发生十多次转子线圈匝间短路或接地故障。沙田水电站机组绝缘老化严重，定、转子线圈必须更换，为保证我站发电机的安全稳定运行，提高发电机的效率，增大发电机的容量。经对发电机增容的可行性论证及计算分析后。我站与益阳柘溪电力发展有限公司联合对1#水轮发电机组进行技术改造。
1 发电机改造目标
消除發电机绝缘老化缺陷，保证机组安全稳定运行。由于我站水头高有153 m，所以要求改造后机组增加出力。发电机容量由原18 MW增容到20 MW。提高机组效率，在保持引水隧洞不变的情况下，即每台机组的发电流量不变的情况下，机组多出力，多发电。
2 发电机改造方案
为减少投资，保留发电机定子机座，转子支架和磁极不变，定子中心、定子基础的高程不变，定子线圈的出线位置不变，转子线圈的尺寸基本不变，其余部分重新设计制造，且应与非改造设备应有良好的配合。
定子铁芯的高度从1000 mm增加至1100 mm左右。铁芯冲片采用高导磁率的50W310硅钢片，端箍和齿压板压指由原来的A3钢更换成40Mn18Cr3高强度无磁性合金钢。定子铁芯拉紧螺杆全部更换为M30（35#圆钢车加工而成，探伤。）拉紧螺杆。转子线圈匝数由原来66匝增加到68匝，磁极线圈由原来的3*60矩形铜排绕制改为由3（2）/62（4+34+26）异型铜排（七边形）绕制。既增大截面积又减少短路几率。定子线圈由原采用环氧玻璃粉云母带（B级）绝缘改用桐马胶粉云母带（F级）绝缘。考虑到增容至20 MW，单根线棒由原截面积为2.83*8/3.32*8.4，容量为21.177MVA/18MW，电流密度3.06 A/mm2更换为3.15*9/3.45*9.3 mm双玻璃丝扁铜线，增大了截面积，电流密度为2.8 A/mm2，容量增大至23.53MVA/20MW。定子线圈的所有配件按新的设计要求进行更换。
3 发电机现场主要安装技术措施
3.1 定子铁芯的安装
首先在机坑内安装好测圆架，对定位筋进行检查与整修。测量机座定位筋圆度分上、中、下三点进行，用合缝相邻定位筋之间的弦距。通过在合缝处增减垫子的方法调整各弦距在规定范围内，调整弦距应兼顾圆度要求，必要时将定位筋移位及堆焊修磨处理。
扇形冲片叠装，采用整圆叠装方式，用人工按图纸堆叠扇形片，当叠至一层通风槽铁片时，用整形棒将此段加以整形，并在每张扇形片范围内打入两根槽形样棒和两根槽楔样棒定位。
压紧工艺。因铁芯高度只有1100 mm，可进行整体压紧。打入全部槽样棒，并使其紧靠槽底。上端露出铁芯40 mm-60 mm，同时插入全部槽楔槽样棒，将上齿压板安装就位，装上永久拉紧螺杆，使各齿压板压指的内圆较外圆高2 mm-3 mm，按要求进行冷态压紧，以及铁损试验。满足相关要求（《水轮机发电机组安装技术规范GB8564-2003》，以下同上）。则进行定子铁芯加热压紧。压紧后再进行槽口锉修，修正槽形。再测量铁芯高度，上下波浪度，中心高程，定子圆度均应符合图纸和有关规范要求，宣告竣工。
3.2 定子绕组安装
根据现场实际情况设置定子线圈下线防尘作业区，以防止金属粉末、灰尘、杂物等进入下线作业区。以保证定子下线安装质量，提高整机的防电晕性能和绝缘水平极为重要。为保持定子机坑内空气干燥，在机坑内安装一定数量的除湿机和加热器，以保证空气相对湿度不高于70%，温度高于环境温度，并设专人负责作业区的卫生清洁。
下层线棒嵌入按逆时针方向进行。嵌入后对端部进行固定。采用蝴蝶结绑扎方式将端箍环、间隔垫块、线棒绑扎在一起（绑带需浸胶）。在扎紧后的垫块、端箍和绕组端部表面涂一遍F级环氧胶。下层线棒全部安装完毕后，进行下层线棒表面对地电位测量应低于5 V。进行工艺过程中2.5UH+2kV/min工频交流耐电压试验合格。
嵌装上层线棒、打槽楔线棒嵌入按顺时针方向进行。嵌装工序与下层线棒基本相同。表面对地电位测量应低于5 V，再开始从下端往上端逐段打入槽楔以固定线棒。并在打完槽楔后，工频交流耐电压试验合格即可。
定子线棒端部接头焊接时应检查焊接质量，不合格的重新焊接。全部接头焊好后，进行直流电阻测量，最大值2.37 μΩ，最小值2.15 μΩ，比值为1.1023 符合规定值。
待定子全部试验合格后，对定子接头套绝缘盒。最后安装铜环引线，极间连接线。测量引线电阻和各相直流电阻其值应符合相关要求。
定子线圈安装完毕无问题后，对定子线圈包括定子铁芯喷1361环氧气干漆。待漆气干后，对发电机定子线圈按相关规定进行的试验合格。
3.3 转子磁极线圈的安装
在拆卸转子线圈之前，应对原转子磁极进行测量其圆度，检查是否变形。装上测圆架，调整好百分表。从#5磁极以顺时针方向让测量各磁极半径，回到#5磁极时测点误差为上部+0.02 mm，下部为+0.06 mm，满足不大于±0.03 mm的要求。各磁极半径与平均值偏差最大正偏差为+0.35 mm，最大负偏差为-0.22 mm，则磁极半径与设计值之差均小于±0.84 mm，转子圆度合格。挂装后同样对磁极进行测圆，转子圆度合格。
对转子线圈的绝缘，匝间绝缘由原B级改为F级厚度为4*0.1 mm。极身绝缘由原B级（厚度3 mm）也改为F级绝缘（厚度3.5 mm）。托板绝缘由原A级改用B级绝缘，厚度由原12 mm改为10 mm。由此提高其绝缘等级。
新、旧磁极线圈及磁极拆下后，对其重量过称，以便对新磁极线圈装配时配重，对称两磁极的重量差值应不大于2 kg。
转子磁极单个线圈直流电阻在通以100 A电流时，最大值为0.0239 Ω，最小值为0.0235 Ω，则最大值与最小值差别为1.7%，满足相关要求。转子单个磁极线圈的交流耐压：加电压10UN+1500=3.17kV，1分钟全部通过。
在转子磁极挂装连接后，按相关要求整体试验。绝缘电阻耐压前510/321MΩ，耐压后531/331MΩ合格。整体交流耐压，加电压10UN=1.67kV，1分钟通过，直流电阻为0.2272 Ω，转子单个磁极线圈的交流阻抗最大值为7.51 Ω，最小值为7.33 Ω，比较平衡。
3.4 改造后的运行情况
发电机增容改造后，经过一段时间运行检验，发电机定子温度有所下降，一般在60℃-70℃范围内，且各点温度偏差不是很大。发电机出力在20 MW时能长期稳定运行。经观察，发电机的效率有所提高。
参考文献
[1]黄源芳.浅析水电机组修复改造的目的[J].大电机技术，2008（05）.
关键词 发电机；增容改造；安装；技术措施
中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）19-0147-01
从我站1995年分流后至今，特别是2000年以来，曾发生十多次转子线圈匝间短路或接地故障。沙田水电站机组绝缘老化严重，定、转子线圈必须更换，为保证我站发电机的安全稳定运行，提高发电机的效率，增大发电机的容量。经对发电机增容的可行性论证及计算分析后。我站与益阳柘溪电力发展有限公司联合对1#水轮发电机组进行技术改造。
1 发电机改造目标
消除發电机绝缘老化缺陷，保证机组安全稳定运行。由于我站水头高有153 m，所以要求改造后机组增加出力。发电机容量由原18 MW增容到20 MW。提高机组效率，在保持引水隧洞不变的情况下，即每台机组的发电流量不变的情况下，机组多出力，多发电。
2 发电机改造方案
为减少投资，保留发电机定子机座，转子支架和磁极不变，定子中心、定子基础的高程不变，定子线圈的出线位置不变，转子线圈的尺寸基本不变，其余部分重新设计制造，且应与非改造设备应有良好的配合。
定子铁芯的高度从1000 mm增加至1100 mm左右。铁芯冲片采用高导磁率的50W310硅钢片，端箍和齿压板压指由原来的A3钢更换成40Mn18Cr3高强度无磁性合金钢。定子铁芯拉紧螺杆全部更换为M30（35#圆钢车加工而成，探伤。）拉紧螺杆。转子线圈匝数由原来66匝增加到68匝，磁极线圈由原来的3*60矩形铜排绕制改为由3（2）/62（4+34+26）异型铜排（七边形）绕制。既增大截面积又减少短路几率。定子线圈由原采用环氧玻璃粉云母带（B级）绝缘改用桐马胶粉云母带（F级）绝缘。考虑到增容至20 MW，单根线棒由原截面积为2.83*8/3.32*8.4，容量为21.177MVA/18MW，电流密度3.06 A/mm2更换为3.15*9/3.45*9.3 mm双玻璃丝扁铜线，增大了截面积，电流密度为2.8 A/mm2，容量增大至23.53MVA/20MW。定子线圈的所有配件按新的设计要求进行更换。
3 发电机现场主要安装技术措施
3.1 定子铁芯的安装
首先在机坑内安装好测圆架，对定位筋进行检查与整修。测量机座定位筋圆度分上、中、下三点进行，用合缝相邻定位筋之间的弦距。通过在合缝处增减垫子的方法调整各弦距在规定范围内，调整弦距应兼顾圆度要求，必要时将定位筋移位及堆焊修磨处理。
扇形冲片叠装，采用整圆叠装方式，用人工按图纸堆叠扇形片，当叠至一层通风槽铁片时，用整形棒将此段加以整形，并在每张扇形片范围内打入两根槽形样棒和两根槽楔样棒定位。
压紧工艺。因铁芯高度只有1100 mm，可进行整体压紧。打入全部槽样棒，并使其紧靠槽底。上端露出铁芯40 mm-60 mm，同时插入全部槽楔槽样棒，将上齿压板安装就位，装上永久拉紧螺杆，使各齿压板压指的内圆较外圆高2 mm-3 mm，按要求进行冷态压紧，以及铁损试验。满足相关要求（《水轮机发电机组安装技术规范GB8564-2003》，以下同上）。则进行定子铁芯加热压紧。压紧后再进行槽口锉修，修正槽形。再测量铁芯高度，上下波浪度，中心高程，定子圆度均应符合图纸和有关规范要求，宣告竣工。
3.2 定子绕组安装
根据现场实际情况设置定子线圈下线防尘作业区，以防止金属粉末、灰尘、杂物等进入下线作业区。以保证定子下线安装质量，提高整机的防电晕性能和绝缘水平极为重要。为保持定子机坑内空气干燥，在机坑内安装一定数量的除湿机和加热器，以保证空气相对湿度不高于70%，温度高于环境温度，并设专人负责作业区的卫生清洁。
下层线棒嵌入按逆时针方向进行。嵌入后对端部进行固定。采用蝴蝶结绑扎方式将端箍环、间隔垫块、线棒绑扎在一起（绑带需浸胶）。在扎紧后的垫块、端箍和绕组端部表面涂一遍F级环氧胶。下层线棒全部安装完毕后，进行下层线棒表面对地电位测量应低于5 V。进行工艺过程中2.5UH+2kV/min工频交流耐电压试验合格。
嵌装上层线棒、打槽楔线棒嵌入按顺时针方向进行。嵌装工序与下层线棒基本相同。表面对地电位测量应低于5 V，再开始从下端往上端逐段打入槽楔以固定线棒。并在打完槽楔后，工频交流耐电压试验合格即可。
定子线棒端部接头焊接时应检查焊接质量，不合格的重新焊接。全部接头焊好后，进行直流电阻测量，最大值2.37 μΩ，最小值2.15 μΩ，比值为1.1023 符合规定值。
待定子全部试验合格后，对定子接头套绝缘盒。最后安装铜环引线，极间连接线。测量引线电阻和各相直流电阻其值应符合相关要求。
定子线圈安装完毕无问题后，对定子线圈包括定子铁芯喷1361环氧气干漆。待漆气干后，对发电机定子线圈按相关规定进行的试验合格。
3.3 转子磁极线圈的安装
在拆卸转子线圈之前，应对原转子磁极进行测量其圆度，检查是否变形。装上测圆架，调整好百分表。从#5磁极以顺时针方向让测量各磁极半径，回到#5磁极时测点误差为上部+0.02 mm，下部为+0.06 mm，满足不大于±0.03 mm的要求。各磁极半径与平均值偏差最大正偏差为+0.35 mm，最大负偏差为-0.22 mm，则磁极半径与设计值之差均小于±0.84 mm，转子圆度合格。挂装后同样对磁极进行测圆，转子圆度合格。
对转子线圈的绝缘，匝间绝缘由原B级改为F级厚度为4*0.1 mm。极身绝缘由原B级（厚度3 mm）也改为F级绝缘（厚度3.5 mm）。托板绝缘由原A级改用B级绝缘，厚度由原12 mm改为10 mm。由此提高其绝缘等级。
新、旧磁极线圈及磁极拆下后，对其重量过称，以便对新磁极线圈装配时配重，对称两磁极的重量差值应不大于2 kg。
转子磁极单个线圈直流电阻在通以100 A电流时，最大值为0.0239 Ω，最小值为0.0235 Ω，则最大值与最小值差别为1.7%，满足相关要求。转子单个磁极线圈的交流耐压：加电压10UN+1500=3.17kV，1分钟全部通过。
在转子磁极挂装连接后，按相关要求整体试验。绝缘电阻耐压前510/321MΩ，耐压后531/331MΩ合格。整体交流耐压，加电压10UN=1.67kV，1分钟通过，直流电阻为0.2272 Ω，转子单个磁极线圈的交流阻抗最大值为7.51 Ω，最小值为7.33 Ω，比较平衡。
3.4 改造后的运行情况
发电机增容改造后，经过一段时间运行检验，发电机定子温度有所下降，一般在60℃-70℃范围内，且各点温度偏差不是很大。发电机出力在20 MW时能长期稳定运行。经观察，发电机的效率有所提高。
参考文献
[1]黄源芳.浅析水电机组修复改造的目的[J].大电机技术，2008（05）.