水轮发电机定子波绕组新接线方式的分析与研究

大型水轮发电机定子绕组安装新工艺

摘要：随着水利事业的发展，我国水电站装机容量也在不断增加，大型水轮发电机组应运而生，它们的定子绕组安装工艺与中小型水轮发电机相比，采用了一些新的安装工艺，本研究先简单介绍定子绕组的概念，分析定子绕组的大体安装程序，又对目前大型水轮发电机定子绕组的安装新工艺进行了分析研究。

关键词：水轮发电机；定子绕组；安装工艺对大型水轮发电机定子绕组的结构、材料和安装工艺的研究可以提高水利事业的发展效率，定子线棒在安装过程中，涉及的工序比较多，工艺过程也较复杂，相应的安装质量控制要求也相应的提高，所有工序都必须进行严格把关。

近年来，大型水轮发电机的定子绕组安装有许多新的工艺，这些新工艺在水轮发电机的发展方面提供了借鉴和参考，同时也需要在实践中进一步的验证和改善。

1 定子绕组电动机分为固定部分的定子和旋转部分的转子，定子绕组根据线圈绕制的形状和嵌装布线方式的不同又可分为集中式和分布式两种形式，集中式绕组的绕制较嵌装式简单但是效率比较低，运行性能也不高，现在被广泛使用的是应用分布式绕组形式。

根据不同机种、型号及线圈嵌绕的工艺条件，电动机各自设计采用不同的绕组型式和规格，故其绕组的技术参数也不相同，与定子绕组相对的是转子绕组。

定子绕组是发电机的动脉，定子绕组的绝缘应该达到一定的耐热等级和足够的介电强度，并保证在运行期间不会出现异常现象，定子在使用时要保证其不会出现损坏现象，使用前要开箱进行检查，查看线棒是否出现变形、受损现象。

2 定子绕组的安装程序定子绕组在安装时大体经历了施工准备、绕组基础焊接、下层线棒安装、气密性和密封试验等程序，定子绕组的下线场地应该是防尘的，这样可以提高定子的安装质量，提高发电机的放电晕性和绝缘性能，可以在顶部安装环形的轨道和吊车，以方便定子线棒的运输和嵌装过程；下线前应该对线槽等处进行仔细的清扫，防止杂物的落入，保证线棒的表面应该是平整光滑的，没有出现损坏的情况；绕组电接头焊接完成后，应该用锉刀或者砂布等磨平焊接头表面的焊料，对不合格的接头应该进行二次焊接；定子绕组、纯水环管在安装完成后还要进行密封性能试验，以避免在运行之后出现定子纯水系统充入纯水后出现渗漏的现象。

试论水轮发电机定子安装运行问题

试论水轮发电机定子安装运行问题摘要:在水轮发电机定子安装和运行中存在一定问题,本文主要针对相关的问题进行分析及建议注意事项,特别针对发电机定子运行质量问题及处理方法进行较为详细论述,希望对于今后类似工作具有一定帮助。

关键词:定子安装发电机运行问题目前,随着我国经济实力逐渐增强,水电事业的建设在我国呈现出强势的发展趋势,但是一些问题也存在于大型水轮发电机组水轮机的运行过程中,我国相关专家通过对于小浪底、大朝山、二滩、万家寨等相关大型水电站水轮机的调研工作,在相关的提出的注意事项中,体现出重视水轮机的安装调试、设计制造以及相关的电站生产运行,但是也暴露出对于相关关于安装调试的设计计算问题重视程度较小,但是这也同样这是影响到电站的运行水平的重要因素[1,2]。

1 发电机定子存在问题分析1.1 安装问题对于安装水轮发电机定子主要包括以下三种方式:第一,水轮发电机定子先在工厂组装,整体吊装在施工现场进行,对于其高程、水平以及中心进行调整,然后进行固定操作,要求进行在整体干燥情况下进行电气耐压试验;第二,叠片的分瓣运输定子在制造厂内完成,组合以及机坑组圆,合缝下线则是在是施工现场进行,单项验收则是严格遵守设计和规范;第三,大型水轮发电机定子则应该在施工现场进行相关的组装工作。

1.2 发电机运行发电机定子整体安装质量在前两种方式中存在的问题比较少,整理安装质量(比如,包括定子铁心的圆度等等)比较好,其中,在运行过程中出现的问题主要与运行温度超标、机组温升有偏高、发电机整体稳定性差等相关因素,因此,发电机的电磁设计计算和通风计算问题就显得比较重要。

发电机固有问题都包括温升问题和稳定性问题,这对于设计过程中的发电机的造价具有重要影响。

如果在设计阶段对于此类问题不予以重视,一旦在运行过程中出现问题,则存在现场较难处理的情况。

机组空冷器进行技术改造应该在温升问题突出情况下而进行。

另外,电磁振动问题经常存在于中、小型水轮发电机组中,总结相关运行维护的经验,发电机定子圆度超标往往是缺陷形成的原因。

水轮发电机定子绕组单相接地故障位置查找及原因分析

第 42 卷第 6 期
水电站机电技术
Vol.42 No.6
2019 年 6 月 Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station Jun.2019
43
水轮发电机定子绕组单相接地故障位置查找及原因分析
杨桂周，李声宝
（东芝水电设备（杭州）有限公司，浙江杭州 310020）
1 事故发电机基本参数
发电机基本参数见表 1。
表 1 发电机基本参数
项目额定容量 /MVA 额定电压 /kV 额定电流 /A 额定功率因数
定子槽数
数值 57.2 10.5 3 146 0.80（滞后） 270
定子绕组接线方式略图如图 1 所示。定子绕组为双层条式波绕组、2 支路星形连接、 F 级绝缘，定子线棒采用真空液压多胶绝缘工艺，又称 VPR 工艺。
U1 U2
=
N1 N2

（1）
其中：N1、N2 分别为从机端、中性点开始至接地
位置的线棒串联根数。
根据匝数比，在引线较长的场合，需去除由于引
线和汇流母线的长度不同而产生的影响，再结合定
子绕组接线图便可大致确定接地点的位置。
3.2 直流加压法
通常用于接地电阻值相对较高的非金属性接
地，主要设备为 5 000 V 绝缘电阻表，接线原理图与
由表 3 可知，第二支路出现了分压现象，即可判
断此支路为故障支路。
U1 ×N= 0.053 ×90=42.2

0.113
（2）
第6期
杨桂周，等：水轮发电机定子绕组单相接地故障位置查找及原因分析
摘要：水轮发电机定子绕组接地故障是发电机运行中常见的故障。本文针对某电站在运行过程中出现的定子绕组单相接地故障，通过几种查找接地位置方法的比较，重点介绍了如何利用电站常用设备仪表快捷方便地找出故障位置，以及分析导致接地故障的原因。关键词：定子绕组；单相接地；故障位置；原因分析

大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题分析

大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题分析摘要：本文分析了定子中性点接地方式在中国大型水轮发电机，单相接地继电保护存在问题的原则。

分析了配电变压器中性点接地方式及消弧线圈接地的优点及各自的缺点，探讨了电流双频率保护的原理及故障的原因及相应的预防措施。

注入保护及新技术的应用发展。

最后对大型水轮发电机定子接地保护技术进行了总结和展望。

关键词：水轮发电机；定子单相接地；中性点接地方式；继电保护；故障诊断1引言中国水电资源开发的规模空前扩大，大型水轮发电机作为一种重要的电源点，将更加广泛地应用于电力系统。

绝缘损坏引起的定子单相接地故障是大型水轮发电机的常见故障，约占定子故障总数的70%～80%。

当定子绕组为单相接地时，故障电流幅值和暂态过电压及保护方式与发电机中性点接地方式密切相关。

当发电机定子单相接地时，接地电流由故障点、接地电容和三相定子绕组组成。

定子电流的大小和持续时间将直接影响定子铁心的烧毁程度。

目前，在定子接地保护安装大型水轮发电机组有2种：接地故障信息作为接地保护的100%标准双频率，包括基波零序电压保护和3次谐波电压保护；外部注入保护交流电源信号的基础上。

保护动作分为2种：一种是直接作用于跳闸停止，另一种是作用于信号，故障单元在传递负载后再平稳停止。

大型水轮发电机定子单相接地保护装置涉及的许多内容是复杂的，和存在的问题，发展中的问题，如在大型水轮发电机定子中性点接地方式，单相接地保护的新技术，进行了深入的分析和评论。

2水轮发电机中性点的接地方式水轮发电机定子单相接地故障的定子和发电机中性点接地方式的损伤程度的电流密切相关，需要考虑2个问题：接地电流会造成故障扩大，将会影响到定子铁心的烧伤程度的大小和持续时间；接地故障的绝缘定子的其他位置的瞬态过电压所造成的损害，可能导致接地故障的发展阶段或匝间短路故障。

水轮发电机的三相对电容大于汽轮发电机，单相接地电流较大。

中性点经消弧线圈接地补偿流过地面以不超过允许值的电容电流，从而限制了短路电流，使保护只能停止信号由调度负荷转移，当然，也可以对动作的直接影响。

大型水轮发电机定子绕组新型组合换位方法分析

大型水轮发电机定子绕组新型组合换位方法分析摘要：水轮发电机定子绕组内部故障破坏力极强，会对发电机本身甚至电力系统的稳定运行造成严重影响。

因此水轮发电机组必须配置有效的主保护方案，以便及时检测出机组的内部故障。

通常要求发电机的主保护在故障后1个周波左右动作，此时电机的过渡过程还没有结束。

因此需要准确的计算水轮发电机定子绕组内部故障暂态过程。

关键词：大型水轮发电机定子绕组；组合换位方法；大型水轮发电机的定子线棒由许多股线排列而成，并在鼻端由并头套连接。

由于发电机定子股线在磁场中所处位置不同，股线间会形成电势差从而导致环流。

由此产生的环流会导致线棒的平均温度升高，降低发电机效率。

所以，为了减小环流损耗，改善温度分布不均匀问题必须采用定子线棒股线换位技术。

一、水轮发电机定子绕组有效性对于大型发电机定子绕组环流损耗计算，国内外学者做了大量研究。

目前对发电机定子线棒环流损耗的计算主要有解析法及解析数值结合法。

解析法是通过解析公式计算每根股线漏感电势进一步求取环流损耗，而解析数值结合法则通过数值法求得槽部及端部漏磁场，再由通过每根股线电流构成的电路方程求得环流损耗。

采用解析法对一台汽轮发电机定子线棒槽部股线设置一处及三处空换位段情况进行了理论分析，推导出了相应的解析表达式；采用解析法对机组定子线棒不完全换位进行了分析计算，并将计算结果与西安交通大学等计算结果进行了对比，证明了其准确性。

同样应用解析法分别对汽轮发电机及水轮发电机定子线棒环流损耗进行了分析计算。

解析法虽然计算方便且易于实现程序化，但其对电机的端部和槽部的漏磁分量有过多的忽略和假设，计算的局限性很大。

应用解析数值结合法对大型发电机定子线棒环流损耗进行了分析计算，其线棒端部均采用准三维模拟。

该方法部分提高了漏磁场的计算精度，但对线棒的股线换位及排列方式缺乏准确描述。

所以要准确计算环流损耗应从场的观点采用数值分析方法。

全换位方式的环流损耗进行了计算，并对线棒槽部及端部漏磁场做了详细分析。

水电站水轮发电机定子线圈嵌装

工业技术
２０１３年第２９期Ｊ科技创新与应用
水电站水轮发电机定子线圈嵌装
富喜明
（哈尔滨电机厂有限责任公源自司，黑龙江哈尔滨１５００４０）
摘要：水电站的水轮发电机定子线圈的嵌装的工艺的好坏直接影响到该水电站的发电机的工作效率。本文主要介绍了水电站的水轮发电机定子线圈的施工工艺，并且对水电站的水轮发电机的定子线圈的结构设计特点进行了简要介绍，以及通过对水轮发电机定子线圈嵌装的工艺流程的介绍，对于定子线圈的嵌装质量标准进行了简要的探讨。关键词：水电站水轮发电机；定子线圈；安装工艺进行绑扎好。接下来就可以对预装好的线棒进行接头施焊和绝缘包对于一个水电站而言，其水轮发电机的定子线圈的嵌装问题直扎。值得提出的是，在接头处进行满焊之后，必须将接头处进行打磨接关系到该水电站的水轮发电机的工作效率，所以我们对于水电站平整之后才能进行绝缘包扎。的水轮发电机的安装问题进行了简单的探讨。介绍了水电站的水轮２．３定子线圈安装过程中的测温元件和线棒嵌装工艺流程发电机的定子线圈的施工的工艺，对发电机的线圈进行环形线圈平水电站水轮发电机定子线圈嵌装过程中的测温元件的安装要台的设置，下线的同时还可以进行水轮机等重要部件的安装，这样按照图纸要求进行安装，安装之前要进行测温电阻阻值的检查，要就可以缩短水电站水轮发电机的安装的直线工期，在安装的过程中求测温电阻的阻值要与产品要求一致。在线棒嵌装过程中值得提出采用了软玻璃搭设的定子线圈防尘棚，这样使水轮发电机定子线圈的是要按要求调配好硅橡胶，要利用专用的工具把硅橡胶涂刷在条的拆卸与安装方便，同时也提高了防尘效果和施工过程中的照明状无纺布上，然后才能在线棒的直线部位处进行线圈的包绕。线棒度。下面就是对于水电站水轮发电机的定子线圈嵌装的施工工艺进包绕过程主要包括下层线棒的嵌装和上层线棒的嵌装。注意在嵌装行了简单的介绍。过程中一定要按照图纸上的要求进行安装，这样才能保证安装效１水电站水轮发电机定子线圈的主要特点果。水电站的水轮发电机的定子线圈的嵌装对于整个发电机的工２．４定子线圈嵌装中的槽楔安装和线圈接头焊接过程中的要点作效率具有重大意义。水电站水轮发电机的定子线圈的嵌装是在发在槽楔安装过程中，要等线棒的槽底的垫条以及层间的垫条的电机定子铁芯现场装压完毕并且在铁损实验合格后吊入基坑内进适形材料进行了固化作用之后，再进行打槽楔。在过程中值得注意行的。水电站的水轮发电机的定子进行绕组为双层的条形波绕组，的是槽楔下的垫条伸出的长度不能够超过槽楔的长度，不能够与高其中有三相四支路星形进行相连，在绕组之间就是以粉云母带为主电阻半导体漆相碰。再进行槽楔绑扎的时候一定要符合图纸的设计绝缘再加上防晕层进行绝缘，在定子线圈内部就采用了质量比较好要求，在绑扎的线圈之间的相互高度差不能够大于５ｍｍ的高度，槽的槽衬作为了电晕的保护层对水轮发电机的定子线圈进行保护和楔的表面不能够高于贴心的内圆表面。在进行定子线圈接头焊接的绝缘。一般来讲，在线圈的接头连接处一般采用的是中频焊接的工时候，线圈的上下层的线棒的端部错位要用专用的整形工具进行校艺方法，这种方法使得每一支路的引出线都是从汇流环进行排集再正工作，这样才能使线圈的各个端头伸出的长度符合设计的要求。进行引出，在定子线圈的上下端部分就分别与端箍环进行了一系列在线圈接头的两侧要放置并头片，以防止在进行线圈焊接的时候线的绑扎固定。其中，在定子线圈的底部的绝缘都是采用了绝缘盒灌棒能够绝缘并且不受到损伤，然后再进行中频焊机的焊接过程。在注环氧树脂填充的方法，这样就是对于水电站的水轮发电机的定子加热的过程中要注意加热温度不能过高，以防止温度过高造成了烧线圈嵌装的流程特点。只有这样，才能保证水电站的水轮发电机正熔并头板，可以采用间歇式的通电法将温度控制在焊接的温度参数常工作，并且使水轮发电机有较高的工作效率。除此之外，只有对水范围之内。电站的水轮发电机定子线圈嵌装的特点和流程进行了清楚的认识，２．５定子线圈嵌装过程中的绝缘盒的灌注中的重要工艺流程才能够使水轮发电机的工作效率得到很大的提升。在定子线圈嵌装过程中的绝缘盒的灌注过程中主要分为下端２水电站水轮发电机定子线圈嵌装的流程与工艺介绍绝缘盒的灌注和上端绝缘盒的灌注。在下端绝缘盒的灌注过程中，水电站水轮发电机定子线圈嵌装的流程主要是：首先要进行一为了防止绝缘盒的下沉，可以用托板将绝缘盒托住来防止下沉。在系列的安装准备，接着要进行定子线圈铁芯的清理、喷漆以及编号等到灌注胶固化之后，如果胶面低于绝缘盒的盒口，就要对胶面再的工作，接下来就是端箍的安装和单根线棒耐压的测试，接下来就次进行灌注。在绝缘盒灌注完成之后，在绝缘盒与绝缘盒之间不能是测温元件的安装问题，以及后来的嵌下层的线棒和绑扎、耐压以有粘连，必须要保证有间隙。上端绝缘盒的灌注过程与下端绝缘盒及端部喷漆等流程，后来的就是嵌上层线棒、绑扎、打槽楔以及安装的灌注过程类似。槽口垫块，以及后来的上下层线棒的耐压、线棒端头中频焊接、浇灌２．６定子线圈嵌装过程中的汇流排以及引出线和中性点引线中绝缘盒填充胶、汇流排安装、绕组通电干燥、绕组绝缘以及吸收比的的重要流程测试问题、各相直流与交流耐压测试以及最后的喷漆与验收。下面在汇流排以及引出线和中性点引线的安装过程中一定要按照是具体的流程要点。图纸的要求，对这些部件进行预安装，确定好实际的连接位置之后。２．１在定子线圈嵌装之前进行的准备工作再对框架进行预装，预装检查合格之后再焊接好框架，然后在进行在进行水轮发电机的定子线圈的嵌装工作之前就要首先对于焊接。其中的回流母线的安装是从最下部的一层铜排开始安装的。制造厂家的图纸和定子线圈嵌装的工艺图纸内容进行熟悉，并且要在进行定子清扫、干燥以及喷漆之后，定子线圈的嵌装工作就全部准备好在定子线圈嵌装过程中的使用工具和设备。其次就要对水轮结束之后，要进行一系列的彻底清扫和检查，要用到压缩空气的方发电机定子线圈嵌装过程中的材料进行处理和准备，此过程要按照法将下线工作过程中留下来的杂物清除干净。定子线圈的安装工艺要求进行处理。接着，要对定子线圈的线棒进３结束语行开箱后的分类点清的工作，并且还要按照线棒的弯曲形状，对于在水电站水轮发电机的定子线圈嵌装过程中，最重要的一点就堆放架进行相应的改造。接着要对定子线圈的铁芯进行清理工作，是要严格按照图纸的设计要求进行安装，在进行部件的组装过程中在清理的过程中要将铁芯上的毛刺进行修磨，要将线槽清理干净之般要按照图纸的要求进行预安装，在检查无误之后，再拆卸进行后才能使用。最后就是要进行抽测线槽的宽度尺寸并且进行记录和安装，这样才能保证定子线圈的嵌装质量，保证了水轮发电机高的线棒两端进行简单的打磨处理工作，以及对于嵌装过程中所使用的工作效率。定子下线平台和防尘棚进行搭建，这样做的目的就是为了防止灰尘参考文献的干扰。［１】韩展鹏．金安桥水电站水轮发电机转子结构特点分析Ⅲ．水力发２．

水轮发电机组VPI定子线圈制造工艺研究

水轮发电机组VPI定子线圈制造工艺研究水轮发电机组VPI型定子线圈为哈电公司首台厂内下线的水电VPI定子线圈，为波绕式结构，其额定电压为13.8kV，由于本产品采用VPI少胶整浸结构与常规水电产品在生产制造上存在差异，不能采用常规产品使用的成型模、热压模，经研究在工具和工艺方面做出调整：采用了专门针对VPI定子线圈的成型胶化模、烘压模具，改进铲头封焊结构，以保证生产出符合要求的线圈。

标签：水轮发电机；VPI；少胶整浸；真空压力真空压力浸漆（Vacuum Pressure Immerge简称VPI）。

VPI技术在国外被广泛应用，发展到今天其设备、工艺、材料等相关技术已经相当成熟。

哈电公司VPI技术从无到有，填补了VPI技术空白，通过研究对制造工艺、材料选用、模具设计等多方面进行改进和提高。

1 定子线圈制造研究内容1.1 导线模具工艺改进（VPI型）定子在秘鲁成型胶化模的基础上进行改进，模具端部加装定侧铁与活侧铁，并且侧铁长度延伸至线圈绝缘末端位置，加装端部上压条，长度与侧铁长度相匹配，在端部定侧铁上及活侧铁上钻孔加装电热管加热方式对端部进行固化。

由于模具端部活侧铁引线R位置影响导线成型，所以提制模具时活侧铁采用可拆装结构，既保证不影响导线成型，又能在后序端部胶化和引线铲头时保证导线质量。

（图2）原成型胶化模以拉伸式成型模为基础，端部直线没有定位，本产品直线长度为2200mm，在端部加压时易造成直线变形，提前对成型胶化模进行改进，在模具直线位置加长活侧铁及定侧铁。

（图3）效果：端部固化更加充分，导线刚性得到提高，确保导线型线一致性，导线质量明显提高，从下线情况和电性能试验结果得到验证。

1.2 VPI定子线圈绝缘包扎研究相对与传统多胶云母带包扎，VPI型定子线圈采用少胶云母带作为线圈主绝缘，少胶带与多胶带不同，其单位面积胶含量比多胶云母带低，韧性差，如包带盘张力及转速选择不当容易在云母带包扎过程中造成少胶带上的云母成片脱落、飞粉，影响最终的绝缘性能。

水轮发电机定子绝缘问题分析及处理

水轮发电机定子绝缘问题分析及处理摘要：本文选择某水电厂1号发电机为典型案例，介绍了定子绝缘问题的查找和处理方法，结果表明直流漏电流试验能比较直观地反映定子绕组端部的集中性缺陷，绕组两端引线的紧固部件是产生定子绝缘缺陷的高发部位，应当给予重视，该研究结果对其他各电站类似问题有重要的借鉴价值和参考作用。

关键词：发电机；定子；绝缘问题引言水轮发电机定子绕组由于受到制造工艺、运行环境及其附属连接部件、紧固件的影响，经常会出现绝缘水平/强度下降的问题。

一般情况下，发电机定子绝缘问题的查找比较困难。

电机制造厂常用绕组端部泄漏电流检测方法（所谓的“电位外移法”）对汽轮发电机绕组端部手包绝缘等部位进行测试，以检查绝缘弱点，消除三相泄漏电流不平衡或者某相泄漏电流偏大的问题。

1定子绝缘常见问题及发生原因1.1定子绕组绝缘受伤水轮发电机定子绕组在检修过程中常常因为起吊、搬运等受到挤压、刮蹭，导致定子绕组发生不同程度的损坏。

在检修过程中虽然绝缘试验为合格，但是却潜伏着安全隐患，等到发电机运行一段时间后，这些缺陷逐渐暴露出来，容易引发绝缘事故。

1.2铁心硅钢片局部短路水轮发电机定子铁心硅钢片由于局部的碰伤、电腐蚀、松动、高温等情况的持续作用，会逐渐破坏片间绝缘，导致局部短路现象发生。

铁心硅钢片局部短路时，铁损会显著增强，局部过热明显，加速硅钢片和定子的主绝缘老化，如果没有及时发现和处理，会导致铁心严重烧损和定子绝缘击穿事故。

1.3电力系统发生短路故障在电力系统发生短路故障且故障点距离发电机很近时，在发电机相间短路、匝间短路、短路接地、不对称运行、非全相运行等情况下，有可能造成定子主绝缘的局部受伤甚至烧毁定子。

1.4定子绕组受潮和脏污时会导致整体绝缘下降受潮原因是发电机及其附属设备不完全密封，湿度高时，特别是冬天阴雨天气，定子绕组出口及中性点引出线处支持瓷瓶表面易结露形成水珠、水膜，使定子绕组整体绝缘降低；另外设备绝缘表面灰尘会吸湿，且灰尘、水具有导电性，造成绝缘值降低。