摘要：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。

关键词：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。线圈烘压时端部主要使用热缩带进行定型的效果与使用模具压型的效果还是有较大差异，造成端部尺寸不均匀。

     少胶云母带与多胶云母带包扎存在较大的差异，需要根据产品首件期间具体确定线圈主绝缘的包扎工艺（包扎层数，包扎张力，包带机转速、叠包比等）。通过首件不同张力、各部位不同包扎层数的测试比对，最终确定了线圈各部位少胶云母带包扎时的包带参数如表1：

      在试验过程中，主绝缘包扎张力小于40N 直线会出现明显打褶现象；为保证少胶云母带与导线完全服帖，第一层云母带需要反包，经过试验反包云母带包带机张力确定为40N（图4）。

2 VPI 真空压力浸渍工艺研究

     哈电公司制造的水电VPI 型定子线圈烘压模具是以ALSTOM 烘压模具为基础，自行改进的烘压模具。上下层各一套模具，每套模具可同时烘压14 支线圈；一炉同时生产28 支线圈，生产效率非常高。

     2.1 定子线圈真空压力浸渍工艺参数的确定：

     经过首件多次试验，确定线圈真空压力浸渍的最佳工艺参数：定子线圈真空压力浸漆参数如表2：

     定子线圈单面绝缘厚度为3.25mm，经过实际检查和电性能试验，可以确定无溶剂浸渍漆已经完全浸透线圈，效果良好，后续批量生产以此工艺参数经过全台制造全部合格。

     2.2 VPI 定子线圈端部制造工艺的确定

     传统热压模具为直线端部一体结构，线圈端部有整体压力保证端部截面尺寸及型线，VPI 烘压模具线圈端部为悬空无压力状态，需要采取措施保证线圈端部的截面尺寸及型线正确。

     经过反复试验，确定最佳端部垫包方案为：线圈端部垫放一层铁皮，铁皮与模具搭接处垫放铜垫片，保证线圈直线末端过渡均匀，保证包扎热缩带时线圈端部小面与大面受力相对均匀（图5）

     2.3 VPI 定子线圈烘压工艺确定

     经过首件试验，确定直线加压工艺，加压顺序为由中间压力按顺序向两端加压，加压顺序为：侧压初压20MPa--上压初压40~50MPa--侧压全压65~70MPa--上压全压65~70MPa，加压完毕后需要等待20~30分钟，待直线内流胶完毕后直线最后补加一遍侧压70MPa。

     烘炉采用自动系统进行控温，升温速度3~5℃/min，升温至145℃±5℃后，保温10 小时后断电，台车在炉内降温至90℃后将烘炉台车开出，在室内进行降温，线圈温度降至60℃~70℃后进行卸模操作。

     最终（VPI 型）水轮发电机定子线圈经过积极组织和不懈努力下试制成功并连续投产，线棒的几何形状、截面尺寸和电气性能，各项电性能和几何形状尺寸完全满足了公司质量内控标准的要求，顺利通过了定子线圈技术鉴定，定子线圈质量水平完全达到了合同文件规定。目前两台定子线圈全部下线成功，取得了很好的效果。

3 结论

     3.1 水轮发电机定子线圈制造成功，总结完善出一套水轮发电机VPI 定子线圈制造工艺。

     3.2 水轮发电机定子线圈制造成功，对生产制造VPI 定子线圈工装模具进一步完善和改进，产品质量不断提高。

     3.3 定子线棒多胶模压制造水平不断提高的同时，经过大家不懈努力，哈电公司少胶VPI 制造技术从无到有并不断完善； 水轮发电机定子线圈在公司内一次下线通过，创造了哈电公司首台水轮发电机VPI定子线棒厂内下线成功先河。

     3.4 通过VPI 定\子线圈的制造成功，使哈电公司VPI 定子线圈制造技术得到进一步提高，取得了很好的社会价值和经济价值。

     3.5 通过VPI 定子线圈的制造成功，使哈电公司同时具备生产模压线棒和VPI 线棒的制造能力，提升了哈电公司市场竞争能力；VPI 线棒的制造，大大提高了生产效率，缩短了生产制造周期。