丹江口水电厂于1996年5月完成了6号发电机的全面增容改造工作，改造后发电机组的额定出力由原来的150 M W增加到168 MW，发电机定、转子绝缘等级由B级提高到F级，机组的安全可靠性和整体性能都比改造前有了明显的提高，设备水平相应也由原来的Ⅱ类上升为Ⅰ类，在经过全面验收试验及近2年实际运行后证明机组改造效果良好，达到了预期目的。

　　16号发电机增容改造的必要性1. 16号发电机存在的先天不足6号发电机在线棒制造过程中，由于模具和工艺上存在的问题，上层线棒制造质量产生不可消除的缺陷，加之文革期间生产秩序比较混乱，没有严格的产品质量管理体系，使这一隐患没有被检查出来，所以在后来6号发电机的3次大修时热态下交流耐压试验中先后有5根线棒被击穿，击穿点几乎全在同一部位。从分段解剖的情况来看，击穿点向两头沿着线棒背风面的棱角有一条惯穿性裂纹，裂纹长度向上端至出槽口部位，向下至其直线部分2/ 3处。被击穿的5根线棒的击穿点都是在这条裂纹上出现的。而这条延伸性裂纹的存在使线棒随时都有被击穿的可能。

　　1973年机组投运。自1985年以后的每次正常性机组大修时，热态下1. 5 U H交流耐压试验，定子线圈上层线棒都有击穿现象。1985年、1987年及1990年三次大修时分别击穿5根线棒，分布在A、B、C三相的不同槽内，线棒所处的电场强度有高有低，高的在靠近发电机出口有7 659 V ，低的在接近中性点位置只有1 380 V.1990年19℃的常温下也击穿了一根线棒。充分暴露了设备制造中的缺陷，并由此导致整台机定子线圈绝缘出现异常老化。而消除这种隐患的唯一办法就是更换全部定子线圈。

　　1. 2其他因素转子磁极交流阻抗不平衡，磁极接头位于磁轭上、下两个端部，结构的不合理给磁极检修和更换带来了极大的不便。机组开机过程中，经常出现严重的铁芯冷态振动，加剧了对发电机定子线圈的损害。

　　2增容改造的可行性丹江电厂委托长委会及东方电机厂对6号机的增容改造做了可行性研究和技术经济比较，报告认为改造的时候增加容量是一项投入少、产出多、效益好的项目，经济上合理，技术上可行。利用现在的技术水平，仅需要对发电机定子和转子的电气部分进行改造就可以使机组增容12% ，出力达168 M W.

　　认真校核后的结果表明：发电机励磁机、出口电气设备（主变除外）、定子、转子、大轴及联接螺栓、推力瓦、磁极燕尾槽、各支臂及其他转动部分的刚度和强度等均能满足机组增容后的要求，水力机械、附助设备、通风等也能满足要求。

　　3增容改造的主要项目和内容6号发电机增容改造项目主要有定子线圈更换，定子铁芯组合缝处理，转子线圈更换及定子端箍、支撑件、汇流母线的更换，出口和中性点引出装置的更换、安装。

　　3. 1定子铁芯清扫及合缝处理在发电机旧线棒全部拔出后，用SS- 25型清洗剂对定子铁芯通风沟及表面进行了全面彻底的清洗，以保证改造后机组的通风冷却效果。

　　对铁芯检查后发现，发电机在安装时合缝处未垫红钢纸或其他减振垫，这也是机组冷态振动的主要原因。用千斤顶将定子合缝顶开2～3 mm的间隙，在清理干净的合缝处放入厚1. 5 mm宽150 mm的红钢纸，并对定子铁芯螺栓全部拧紧，降低了机组运行中的噪音和振动。清扫后的定子铁芯做了铁损及温升试验。

　　3. 2定子线圈的更换（1）对发电机1 188根定子线棒及汇流母线、主引出线、中性点引出装置全部进行了更换。采取了提高绝缘等级，减薄绝缘厚度，加大导体截面积，增加线棒过流能力等措施。

　　（2）线棒股线采用不完全换位方式。

　　发电机定子线圈采用罗贝尔360°换位虽然能消除槽部漏磁通的影响，但不能补偿端部漏磁通对股线间造成的不平衡电势。采用新的换位技术在槽内股线间造成磁不平衡去抵消端部的不平衡电势，可以做到抑制股线环流，降低股线温差，使最高点温度下降，降低铜损，延长线圈绝缘寿命，达到提高发电机出力的目的。在经过认真研究和试验后，丹江口电厂6号发电机定子线圈采用338°的不完全换位方式。

　　（3）定子下线采用新工艺和新材料。

　　在铁芯槽底、线棒间放置了浸有半导体胶的3 mm厚的适形毛毡，槽楔下放置半导体硅橡胶弹性垫条，槽楔改为半导体斜楔和斜槽楔相配打紧结构，这些措施保证了定子线棒在铁芯槽内有良好的电气强度和机械强度，且施工方便。

　　（4）减少附加损耗。

　　定子线圈两端的端箍支撑件由原来的普通钢板改为30 mm厚的环氧玻璃布板，汇流母线固定件也改为不锈钢材料。减少了附加损耗，根除了旧机支撑绝缘套经常烧坏的缺陷。

　　（5）加大导体截面积。

　　对定子汇流排、引出线进行了更换，加大了导体截面积（比原来增加20%）。

　　（6）采用银铜焊新工艺。

　　原定子线圈端头的连接为焊锡并头套的方式，机械强度差，质量不易得到保证。改造后的6号机定子线棒及汇流排的焊接采用了银铜焊新工艺。这种焊接工艺时间短，不损坏绝缘，焊后端头外观整齐、接触电阻小，有效地减少了焊头的发热损耗，保证了焊接头的质量，同时也大大减轻了施工人员的劳动强度，节省大量时间，提高了安装工效。

　　3. 3转子线圈的更换利用原转子磁极铁芯，更换全部60个磁极线圈、极间连接线和大轴引线。

　　（1）更换全部磁极线圈。

　　在旧磁极线圈脱出后清理磁极铁芯，喷漆后套上新的磁极线圈，并在其间隙处填充环氧玻璃布板或浸有环氧胶的适形毛毡。磁极线圈由原来的21匝增加至22匝，线圈铜线形状原是七边形，现在改为带有“”形散热匝的异形铜线，其“”形圆弧比原来伸出15 mm，增加散热面积15%.更换后的线圈截面积相应也由原来的720 mm 2增至753 mm 2。额定电流由原来的1 666 A提高到1 753 A.

　　（2）提高线圈的绝缘强度。

　　新磁极线圈极身绝缘、匝间绝缘、磁极托板全部采用环氧玻璃布板，绝缘等级由B级升为F级，提高了转子的绝缘强度和耐热性能。另外把转子引线做了更换和F级绝缘处理。

　　（3）改变磁极间连接线布置方式。

　　将磁极两边引出连接线布置在磁轭上面，用螺栓固定，既利于检修时拆卸，又提高了磁极的安全可靠性。

　　4发电机改造后的温升试验4. 1试验过程试验原准备进行4个工况的试验，包括最大可能运行工况的试验，但在当时水头下不能发到额定出力，因此最后仅作了3个工况试验：（1） P = 87. 6 M W Q = 74. 63 M var（2） P = 148 MW Q = 99. 5 Mvar（3） P = 118. 4 M W Q = 73. 7 M var 4. 2试验结果4. 3分析试验最高出力（ 2）中，定子绕组电流为改造前额定电流的101. 85%，是改造后额定电流的92. 6%，未达到设计额定值。在这种运行条件下折算至40℃时温升为56. 1 K，根据曲线推算改造后额定电流下的温升为60 K.那么机组增容至168 M W时的定子电流达7 245 A，而最高温升只有61. 5 K.

　　试验中转子电流最大为1 517 A，是改造前的91. 0% ，是改造后额定电流的87. 5% ，折算到40℃时温升为30. 5 K，由曲线推算到改造后转子额定电流时其温升为35 K左右。考虑到此次试验无功功率已超出改造前的额定值（93 M var），而转子电流仅为铭牌额定值的91% ，因此该机改造后额定值也低于计算值。实际上到改造后额定工况运行时，转子温升可能还低于35 K.

　　定子铁芯未更换，仅作清扫喷漆处理。此次试验其最高温升47. 5 K，低于定子线圈最高温升。到额定工况并折算成40℃进风温度时，定子铁芯温升不会高于线圈温升，更不到国标80 K的规定值。

　　在发电机改造增容的同时，对其出口变压器也进行了更换，将原来的180 M VA铝线圈薄绝缘变压器更换为200 M VA的铜线圈变压器，以满足发电机改造增容后功率传输的要求。

　　5经验和不足（1）端箍是现场包扎绝缘的，从施工情况看，应该在生产厂家包扎，这样既便于现场施工，包扎质量又更为可靠。

　　（2）丹江口水电厂发电机增容改造现场施工排架为木质结构，并挂上防护安全网。从2台机组现场施工看，它具有安装及拆除方便、安全，能避免碰伤定子等优点。

　　（3）由于受资金及施工工期的限制， 6号发电机定子铁芯仍使用旧铁芯，通过温升试验说明旧定子铁芯可以满足增容改造后的要求。但从其铁芯损耗值看， 1. 885 W/ kg的损耗值偏大。如果采用新铁芯，并采用现场叠片新技术，既可以降低损耗值，又可以消除铁芯合缝，彻底避免铁芯振动。所以，有条件时定子铁芯应与定子线圈同期进行改造。

　　（4）发电机定子汇流排层数多、根数多、引线多，施工难度大。在正式施工前都要按1∶1的比例进行预组装，以发现是否存在问题。预组装后再顺序分层、分段编号摆放好，施工时十分便利，大大提高了工效。

　　6结论通过对该机改造后的温升试验，该机定子绕组、定子铁芯及转子绕组温升都低于国标规定值，说明该发电机增容改造是成功的，达到了设计要求。