摘 要：近些年随着高压大容量水轮发电机的发展，定子线棒在发电机中要求承受温度变化、湿度、振动及突然短路产生的巨大电磁力的作用，为避免损伤线棒绝缘、提高机组运行寿命，发电机定子槽部固定结构也变得尤为重要。因此就需要研究更加牢固、工艺方便的槽内固定结构，以消除电机在运行过程中由于固定不牢引起的主绝缘磨损及槽内的电晕腐蚀和槽内火花放电（“电腐蚀”）。本文介绍了大型水轮发电机定子线棒槽部几种固定结构及材料，并对定子线棒槽部的受力和槽部防电晕、电腐蚀理论进行了浅析。 关键词：大型水轮发电机；槽部固定结构；槽部固定材料 中图分类号：TM312 文献标识码：A 1 定子线棒槽内固定的原理 大型水轮发电机槽内固定的作用包括：（1）消除槽内电晕腐蚀及“电腐蚀”； （2）承受电机运行时的电磁力和振动对线棒的磨损，防止线棒轴向下沉。 根据槽部防电晕及防“电腐蚀”的要求，理论上定子线棒与铁心槽壁的间隙越小越好。目前所使用的环氧绝缘为热固性材料，热膨胀性小，在电机运行中绝缘本身无法补偿线棒与铁心槽壁的微小间隙。据研究当线棒与槽壁间隙在0.4mm～1.0mm间产生电腐蚀的几率最大。虽然槽部电晕的放电能量不是很大，故热效应对绝缘的影响也不大，但其产生的臭氧与氮反应生成的酸将腐蚀线棒主绝缘，最终影响线棒寿命。因此控制线棒低阻层和半导体槽衬的表面电阻率，弥补线棒与槽壁的间隙尤为重要。 线棒低阻层和槽衬的表面电阻要求既不能太大也不能太小，太大易造成槽内电晕腐蚀，太小易在其表面产生涡流损耗会增大。因此线棒低阻层及半导体槽衬的表面电阻率控制在103～105Ω较为合理。 水轮发电机在安装过程中对于槽内固定结构的考核通常采用测量线圈槽部表面电位的办法。在线圈嵌入定子铁心槽中并固定后进行。测试时电机绕组加上UN/ 交流电压，用连有电压表的金属触头（操作者通过绝缘棒控制）接触线圈表面，同时读取电压表上读数。GB/T7894-2009《水轮发电机基本技术条件》中要求槽电位不大于10V。 2 哈电传统的槽内固定结构 哈电过去传统的槽部固定结构采用的是线棒与槽壁间填塞半导体层压板的固定方式，底部、层间为半导体垫条。此种固定方式侧面为分段填塞，刚性接触，线棒表面半导体层与铁心槽壁存在间隙，因此易产生电腐蚀，从而损伤线棒绝缘影响电机运行寿命。除贯流外，混流、轴流等大多数水轮发电机多为立式，线棒竖直安装，随着运行过程中槽内受力的重新分布，半导体垫条易产生松动及滑出等情况。因此传统的固定结构在抵抗电机运行中的振动磨损及阻碍线棒轴向位移的作用稍差。 3 哈电新型槽内固定结构及材料 3.1 RTV（室温固化硅橡胶）/CRTV（导电性室温固化硅橡胶）槽内固定结构 哈电在引进加拿大GE公司技术制造二滩定子线棒时采用的是RTV/CRTV配合楔下波纹板的槽内固定结构。该结构是将RTV（室温硫化硅橡胶）和CRTV（半导体硅橡胶）分别涂于定子线棒的两面并经室温固化后下入槽内，由于固化后的RTV和CRTV为弹性体，与定子槽壁为过盈配合，因此线棒下入槽之后与槽壁接触紧密，槽电位（或槽电阻）测量符合GE公司相关标准。但此种结构在制造过程中存在硅橡胶涂覆工艺较为复杂、线棒下线前需特殊防护的缺点。 3.2 “U”形半导体槽衬固定结构 目前常规水轮发电机多采用U字形槽衬固定结构。此种结构为半导体槽衬“U”形包绕在线棒上，层间或槽底配合半导体适形毡。该种固定结构槽内配合紧密，易于线棒的安装和拆卸。 半导体槽衬是由无纺布和半导体胶粘剂复合而成。由于无纺布是聚酯体系，所选择的半导体胶粘剂必须与它相容性好，否则将影响电阻值的均匀性以及半导体无纺布的强度，在考虑相容性的同时还必须考虑胶在固化后达到F级，因此选择以环氧树脂为主要胶粘剂材料，同时选择合适的改性剂及偶联剂对环氧树脂进行改性，使其与聚酯无纺布粘接好；另外，加入适量的增韧剂以调节半导体无纺布的柔韧性。 半导体胶的性能决定半导体槽衬的性能及应用工艺，所以对胶的体系进行了深入细致的研究，通过大量的配方试验，最后确定胶以环氧树脂为主，选择亚胺改性剂和特殊增韧剂提高固化后半导体槽衬的耐热性和柔韧性能，同时也选择合适的偶联剂提高胶与无纺布的粘接强度，满足定子绕组下线对半导体槽衬强度的要求。 3.3 硅橡胶绕包“三合一”槽衬固定结构 此种结构为半导体无纺布表面涂覆硅橡胶，对折为“三合一”结构，绕包在线棒低阻层表面与线棒一同下入槽内，硅橡胶胶固化前具有可塑性，可以补偿槽壁表面存在的微小机械公差，同时也可以抵消由于铁心槽段不平在线棒绝缘表面产生的局部机械应力。室温固化后为弹性体，与槽壁过盈配合，易于操作和安装，槽内固定牢固、基本无间隙，补偿运行中的热膨胀和位移。 此种固定结构有效地解决了定子线棒在运行过程中的所受的电磁力、振动力、绝缘磨损及线棒下沉等问题，同时有效地消除了槽内的电腐蚀，槽电位可控制在5V以下。硅橡胶绕包“三合一”槽衬配合顶部波纹板固定结构，有效地保证了线棒在运行过程中承受振动力的作用，同时也更好地避免了在负荷突变和短路时巨大的电磁力对线棒的破坏作用。国产化的半导体硅橡胶各项性能指标达到了国外公司的技术要求，完全满足大型水轮发电机的安装和运行要求，目前已应用在了国内的龙滩、拉西瓦等多台大型机组上，安全可靠。 国产的半导体室温硫化硅橡胶，原材料进口，将胶体石墨与硅橡胶混炼成均匀体，采用室温硫化剂，可在室温下完全硫化。 3.4顶部波纹板的应用 波纹板作为一种新型的槽内固定材料目前已实现了国产化。波纹板有顶部波纹板和侧面波纹板两种用途，侧面波纹板多用于汽轮发电机的槽内固定，为半导体材料；顶部波纹板应用在水轮发电机中多为绝缘材料，固定在槽楔之下，利用波纹板的压缩为线棒施加径向预应力，有效地避免线圈的下沉和松动。 波纹板是由特殊编织的玻璃布经F级热固性树脂浸渍成半固化玻璃坯布，然后在模具上加热加压固化而成。根据定子线棒槽内固定的要求，波纹板要具有永久变形小，抗压变形小，回弹力高的性能，这样才能使其在机组长期运行过程中更好地保持波纹形状，保持弹性。水轮发电机槽内顶部波纹板利用压缩变形有效地起到了固定定子线棒的作用，在电机运行和突然短路等情况下保证了线棒的固定牢靠，防止由此产生的线棒松动磨损及轴向下沉，提高了电机的运行可靠性。 参考文献 [1]大中型水轮发电机定子线棒股线新换位方式[D].浙江大学.2008.
摘 要：近些年随着高压大容量水轮发电机的发展，定子线棒在发电机中要求承受温度变化、湿度、振动及突然短路产生的巨大电磁力的作用，为避免损伤线棒绝缘、提高机组运行寿命，发电机定子槽部固定结构也变得尤为重要。因此就需要研究更加牢固、工艺方便的槽内固定结构，以消除电机在运行过程中由于固定不牢引起的主绝缘磨损及槽内的电晕腐蚀和槽内火花放电（“电腐蚀”）。本文介绍了大型水轮发电机定子线棒槽部几种固定结构及材料，并对定子线棒槽部的受力和槽部防电晕、电腐蚀理论进行了浅析。 关键词：大型水轮发电机；槽部固定结构；槽部固定材料 中图分类号：TM312 文献标识码：A 1 定子线棒槽内固定的原理 大型水轮发电机槽内固定的作用包括：（1）消除槽内电晕腐蚀及“电腐蚀”； （2）承受电机运行时的电磁力和振动对线棒的磨损，防止线棒轴向下沉。 根据槽部防电晕及防“电腐蚀”的要求，理论上定子线棒与铁心槽壁的间隙越小越好。目前所使用的环氧绝缘为热固性材料，热膨胀性小，在电机运行中绝缘本身无法补偿线棒与铁心槽壁的微小间隙。据研究当线棒与槽壁间隙在0.4mm～1.0mm间产生电腐蚀的几率最大。虽然槽部电晕的放电能量不是很大，故热效应对绝缘的影响也不大，但其产生的臭氧与氮反应生成的酸将腐蚀线棒主绝缘，最终影响线棒寿命。因此控制线棒低阻层和半导体槽衬的表面电阻率，弥补线棒与槽壁的间隙尤为重要。 线棒低阻层和槽衬的表面电阻要求既不能太大也不能太小，太大易造成槽内电晕腐蚀，太小易在其表面产生涡流损耗会增大。因此线棒低阻层及半导体槽衬的表面电阻率控制在103～105Ω较为合理。 水轮发电机在安装过程中对于槽内固定结构的考核通常采用测量线圈槽部表面电位的办法。在线圈嵌入定子铁心槽中并固定后进行。测试时电机绕组加上UN/ 交流电压，用连有电压表的金属触头（操作者通过绝缘棒控制）接触线圈表面，同时读取电压表上读数。GB/T7894-2009《水轮发电机基本技术条件》中要求槽电位不大于10V。 2 哈电传统的槽内固定结构 哈电过去传统的槽部固定结构采用的是线棒与槽壁间填塞半导体层压板的固定方式，底部、层间为半导体垫条。此种固定方式侧面为分段填塞，刚性接触，线棒表面半导体层与铁心槽壁存在间隙，因此易产生电腐蚀，从而损伤线棒绝缘影响电机运行寿命。除贯流外，混流、轴流等大多数水轮发电机多为立式，线棒竖直安装，随着运行过程中槽内受力的重新分布，半导体垫条易产生松动及滑出等情况。因此传统的固定结构在抵抗电机运行中的振动磨损及阻碍线棒轴向位移的作用稍差。 3 哈电新型槽内固定结构及材料 3.1 RTV（室温固化硅橡胶）/CRTV（导电性室温固化硅橡胶）槽内固定结构 哈电在引进加拿大GE公司技术制造二滩定子线棒时采用的是RTV/CRTV配合楔下波纹板的槽内固定结构。该结构是将RTV（室温硫化硅橡胶）和CRTV（半导体硅橡胶）分别涂于定子线棒的两面并经室温固化后下入槽内，由于固化后的RTV和CRTV为弹性体，与定子槽壁为过盈配合，因此线棒下入槽之后与槽壁接触紧密，槽电位（或槽电阻）测量符合GE公司相关标准。但此种结构在制造过程中存在硅橡胶涂覆工艺较为复杂、线棒下线前需特殊防护的缺点。 3.2 “U”形半导体槽衬固定结构 目前常规水轮发电机多采用U字形槽衬固定结构。此种结构为半导体槽衬“U”形包绕在线棒上，层间或槽底配合半导体适形毡。该种固定结构槽内配合紧密，易于线棒的安装和拆卸。 半导体槽衬是由无纺布和半导体胶粘剂复合而成。由于无纺布是聚酯体系，所选择的半导体胶粘剂必须与它相容性好，否则将影响电阻值的均匀性以及半导体无纺布的强度，在考虑相容性的同时还必须考虑胶在固化后达到F级，因此选择以环氧树脂为主要胶粘剂材料，同时选择合适的改性剂及偶联剂对环氧树脂进行改性，使其与聚酯无纺布粘接好；另外，加入适量的增韧剂以调节半导体无纺布的柔韧性。 半导体胶的性能决定半导体槽衬的性能及应用工艺，所以对胶的体系进行了深入细致的研究，通过大量的配方试验，最后确定胶以环氧树脂为主，选择亚胺改性剂和特殊增韧剂提高固化后半导体槽衬的耐热性和柔韧性能，同时也选择合适的偶联剂提高胶与无纺布的粘接强度，满足定子绕组下线对半导体槽衬强度的要求。 3.3 硅橡胶绕包“三合一”槽衬固定结构 此种结构为半导体无纺布表面涂覆硅橡胶，对折为“三合一”结构，绕包在线棒低阻层表面与线棒一同下入槽内，硅橡胶胶固化前具有可塑性，可以补偿槽壁表面存在的微小机械公差，同时也可以抵消由于铁心槽段不平在线棒绝缘表面产生的局部机械应力。室温固化后为弹性体，与槽壁过盈配合，易于操作和安装，槽内固定牢固、基本无间隙，补偿运行中的热膨胀和位移。 此种固定结构有效地解决了定子线棒在运行过程中的所受的电磁力、振动力、绝缘磨损及线棒下沉等问题，同时有效地消除了槽内的电腐蚀，槽电位可控制在5V以下。硅橡胶绕包“三合一”槽衬配合顶部波纹板固定结构，有效地保证了线棒在运行过程中承受振动力的作用，同时也更好地避免了在负荷突变和短路时巨大的电磁力对线棒的破坏作用。国产化的半导体硅橡胶各项性能指标达到了国外公司的技术要求，完全满足大型水轮发电机的安装和运行要求，目前已应用在了国内的龙滩、拉西瓦等多台大型机组上，安全可靠。 国产的半导体室温硫化硅橡胶，原材料进口，将胶体石墨与硅橡胶混炼成均匀体，采用室温硫化剂，可在室温下完全硫化。 3.4顶部波纹板的应用 波纹板作为一种新型的槽内固定材料目前已实现了国产化。波纹板有顶部波纹板和侧面波纹板两种用途，侧面波纹板多用于汽轮发电机的槽内固定，为半导体材料；顶部波纹板应用在水轮发电机中多为绝缘材料，固定在槽楔之下，利用波纹板的压缩为线棒施加径向预应力，有效地避免线圈的下沉和松动。 波纹板是由特殊编织的玻璃布经F级热固性树脂浸渍成半固化玻璃坯布，然后在模具上加热加压固化而成。根据定子线棒槽内固定的要求，波纹板要具有永久变形小，抗压变形小，回弹力高的性能，这样才能使其在机组长期运行过程中更好地保持波纹形状，保持弹性。水轮发电机槽内顶部波纹板利用压缩变形有效地起到了固定定子线棒的作用，在电机运行和突然短路等情况下保证了线棒的固定牢靠，防止由此产生的线棒松动磨损及轴向下沉，提高了电机的运行可靠性。 参考文献 [1]大中型水轮发电机定子线棒股线新换位方式[D].浙江大学.2008.