张婷婷
南京汽轮电机（集团）有限责任公司 江苏 南京 210037
摘要：定子线棒作为发电机重要部件,十几年来不断进行技术改进来满足市场的需求。VPI(真空压力浸漆)技术的发展及应用，使需求容量50-100MW、10.5kV以下电压等级机组的用户也开始要求制造厂家使用VPI线棒。在市场竞争压力下，迫使制造厂家把此技术用在此类型的机组上来满足业主需求。导致双方在交货工期和价格上多有分歧。本文针对75MW、10.5kV的定子线棒分别选用VPI线棒和模压线棒在定子设计、制造和运行进行对比分析，给用户根据自己的实际需求在选取同类型机组时，提供一定的参考。
关键词：汽轮发电机组；定子线棒；VPI线棒；模压线棒
随着国内电力的发展，发电机容量增长迅速，电压等级也相应的提高，对大容量机组的定子线棒提出了更高的要求，容量150MW、电压等级15kV以上空冷汽轮发电机定子线棒如今逐步采用了VPI技术取代原有的模压技术。但是，对于电压等级10.5kV以下的机组仍是模压线棒为主。如今，由于许多业主知道VPI技术，在选择电压等级10.5kV以下空冷发电机组时坚持使用VPI定子线棒，导使制造企业在提供机组时无形中增加了制造成本和工期。本文具体对容量75MW，电压等级10.5kV的汽轮发电机两种不同工艺的定子线棒从几方面进行比较分析，为用户提供一定的参考。
一、VPI和模压定子线棒工艺原理及优缺点
定子线棒模压工艺是国内中小容量机组上应用工艺最成熟、使用最广泛的工艺方法，即定子线棒主绝缘采用胶含量较大的环氧玻璃粉云母带包扎主绝缘，然后将包扎好的定子线棒放入线模，加热模压制成。优点：线棒制造工艺简单、周期短；设备投资、材料消耗都较低，具有明显的经济性；无论生产线棒或多或少，都能适应。缺点：主绝缘厚度厚，线棒质量有分散性；制造时对人员要求高。
VPI技术分为单根VPI和整体VPI。此文只对单根定子线棒VPI与模压线棒进行对比。单根线棒VPI是定子线棒用胶含量较少的粉云母带包扎绝缘后进行真空压力浸渍工艺，然后再对定子线棒进行热烘固化成型。优点：云母含量高；绝缘性能、耐热性能比较好；可以缩小电机体积。缺点：设备投资大；对绝缘材料要求高；工艺复杂；层压粘接强度比模压线棒差。
二、75MW-10.5kV汽轮发电机组两种工艺线棒的综合比较分析
1、定子设计
VPI线棒优点之一是成型后线棒截面积比同一容量、同一电压等级的模压线棒小，所以，保证原有电磁和通风计算不变，用与模压线棒相同的铜股线，减少了绝缘厚度（单边减少0.4mm）,需要重新设计铁芯硅钢片槽形尺寸，影响到制造工艺中各种模具的重新投制，比如扇形片冲压模、线棒烘压模等大型模具的改变，会造成物料成本的大幅度增加。定子设计时，多方考虑制造的成本和生产工期，最后方案是使VPI线棒的截面积与原模压线棒一致。这样可以和模压线棒通用同一个铁芯槽形，降低模具投入费用；由于VPI线棒绝缘厚度比模压小,相同截面积下铜股线宽度相对增加。增大铜的截面积就增大了载流量，可以保证机组运行时减小温升。理论计算中，模压线棒的定子温升为70℃，VPI线棒的定子温升为68℃。
VPI线棒和模压线棒在铁芯槽内固定方案是一致的。每槽的两根线棒上下底面用半导体适形材料垫实，以保护定子线棒。线棒侧面用半导体垫条塞实，铁芯内侧槽口处用斜槽楔配合压紧线棒；线棒端部渐开线用含胶Ф5涤玻绳（承受拉力2500N）配合支架和绑扎垫块把整个定子线棒绑扎牢固，最后整体烘焙固化。
2、制造流程及电气性能
多胶模压工艺线棒制造流程：裸线棒包多胶粉云母带（主绝缘）和防晕带→入模具加温初压→升至120℃加全压→升至170℃保温4小时→降温去压→检验。
VPI工艺线棒制造流程：裸线棒包少胶粉云母带（主绝缘）和防晕带→入烘房预烘，保温12小时→线棒放入真空压力罐12小时→出罐二次烘压12小时→降温去压→检验。
从两种工艺流程可以看出模压线棒制造工艺简单、效率高、周期短。而VPI线棒制造工艺复杂、效率低，每次真空罐只能做2-3支线棒。各选取VPI线棒和模压成品线棒做各项试验，具体详见下表，从表中可以看出，两种工艺线棒在电压耐久性、击穿电压和防晕性能上均满足标准要求。其中局部放电试验表格中看出，多胶模压线棒由于有微小气隙存在，其形状及分布不均匀，所以局放量值偏大。但是放电量都符合标准的要求。局部放电量在很大程度上能反映线棒的制造质量，但是与使用寿命和击穿电压没有正比关系。
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3、运行
综合近十年出厂的75MW机组运行情况，两种工艺线棒的发电机组均无定子事故的发生。运行温度和各个现场所带负荷的不同而有所区别。个别机组检修时出现线棒绑扎垫块松动的情况，此现象与线棒所选的工艺方法无直接关系。
三、结论
通过对75MW、10.5kV发电机组的VPI和模压线棒在设计、制造检验和运行中的数据对比中得出，采用两种不同工艺方式制造的线棒，其性能均能满足定子制造及发电机组的安全运行。其中，由于VPI线棒制造工艺和物料成本增加，用户采购机组时价格偏高，设备制造周期也会偏长。业主需根据自己的工期和费用来选择合适的发电机组。
参考文献：
[1]彭 涵等 中小型汽轮电机定子线棒的几种绝缘工艺比较 2011年