330 MW發電機端部L型支架松動的原因分析及處理

盧建中，朱榮

（臺州發電廠，浙江臺州318016）

330 MW發電機端部L型支架松動的原因分析及處理

盧建中，朱榮

（臺州發電廠，浙江臺州318016）

對某發電機端部L型支架松動的問題進行了分析，指出結構設計缺陷和事故沖擊是造成L型支架松動的主要原因，結合現場處理過程中的難點制定了切實可行的施工工藝方案，成功消除了L型支架松動隱患；根據多次檢修經驗提出如何準確地判斷發電機端部松動缺陷的方法。

發電機；L型支架；松動；分析；處理

1 故障概況

某330 MW發電機組多次在機組大、小修中發現端部L型支架松動磨損現象，雖經制造廠現場處理，汽側端部運行情況已恢復正常，但勵側L型支架的松動問題依然無法得到徹底處理。特別是2011年機組大修時再次發現勵側端部L支架以及端部大連接線存在較為嚴重的松動磨損跡象，而且在修復過程中又相繼發現了定子線棒端部大連接線絕緣開裂、定子A相引出線水電接頭銅塊存在2條長裂紋等重大安全隱患，如圖1所示。表1為歷次發電機端部松動情況統計及處理措施。

2 發電機端部結構

定子端部繞組必須借助一個特殊的支撐系統來固定，絕緣支架固定在鐵心壓圈上。在這些支架上安裝端箍，下層線棒通過中間適形墊緊靠端箍。上層線棒和下層線棒間的支撐通過插入熱聚合隔離塊來實現。徑向壓緊通過“鱷魚”板來實現，“鱷魚”板的拉桿固定在絕緣支架上，如圖2所示。由于發電機在日常運行中負荷會經常變化，線圈中銅線的電流也隨之變化，從而產生軸向伸縮。為了消除銅導體主絕緣及定子鐵心之間不同程度膨脹而形成的絕緣應力，發電機定子繞組依靠L型彈性支架實現軸向彈性位移，從而保證發電機能經受電磁力，如圖3所示。

圖1 發電機端部接頭裂紋

表1 8號發電機端部松動情況及處理

圖2 定子端部固定結構

圖3 L型支架

3 故障原因分析

3.1 設計缺陷

發電機端部繞組固頻測試結果一直不理想，在94～115 Hz范圍內有多階多瓣型的振型存在，而且在汽端存在115 Hz的橢圓振型，如表2所示。根據規程，模態試驗振型為橢圓、固有頻率在94～115 Hz之間為不合格。阿爾斯通公司（發電機廠家）依照法國制造廠標準在機組第1次檢查性大修時對端部及出線重新進行了模態測試，并根據振幅大小的原則，僅對出線測試結果進行了確認，由該公司技術人員更換螺桿、螺母、絕緣緊固件、并加裝了約10 kg固定重塊，但上述處理方案實際上并沒有解決模態試驗結果顯示的缺陷。分析認為發電機定子端部線圈固定結構的制造（設計）缺陷，是8號發電機端部結構松動的根本原因。

表2 發電機端部繞組原始模態試驗數據

3.2 高壓廠變事故

發電機組曾發生發電機出口短路和高壓廠變低壓側短路事故，短路電流沖擊端部固定結構件。經過計算，上述2次事故的沖擊電流約為額定電流5～10倍，對于設計合理并且制造工藝良好的發電機，應該能承受它所帶來的沖擊，但對于端部結構存在倍頻橢圓型振型的發電機來說，在強大的電磁力沖擊激振下，端部結構將發生變化，進而逐步演變為端部各固定結構件松動。2007年發電機大修時檢查發現汽、勵兩側L型支架固定螺栓普遍存在屈服拉升現象，2011年過橋連接線絕緣開裂以及水電連接盒裂紋都證明發電機端部曾經承受了巨大的電動力。因此，上述2次事故是發電機端部結構件發生松動的直接原因。

3.3 外部線路故障的影響

區外線路故障所引起的擾動激振極有可能誘發發電機端部結構共振。該發電廠地處浙江東南沿海，每年要經受數次臺風的正面襲擊。而臺風登陸時區外線路故障所引起的擾動激振極有可能誘發發電機端部結構共振，進而破壞端部結構。

根據統計，2005年因臺風“麥莎”所造成線路故障19起，其中有10起接近發電機出口處，粗略估算，故障時發電機瞬間要受到近5倍于額定電流、25倍于正常電動力的沖擊。雖然沖擊時間很短，但對于端部結構已受到破壞的發電機來說，頻繁的沖擊、激振，其影響可能是致命的。

3.4 L型螺栓未更換

發電機雖然在2007年進行了恢復性大修，但由于定子繞組的6根引出線在勵側，其固定結構比汽側復雜，勵端L型支架的固定螺栓受過橋線以及定子引出線夾板等限制，沒有對勵側的L型支架固定螺栓進行更換。事實證明該側螺栓已存在屈服拉升現象，在長期交變電動力的作用下，隱患逐漸顯露。

3.5 過橋連接線松動

發電機過橋連接線固定夾塊出現松動，不但其自身的絕緣出現磨損，同時每根自重達幾百千克的過橋連接線在交變電動力的作用下，對于L型支架來說等于額外增加了1個振動源，從而進一步加劇了L型支架的松動速度。

4 處理措施

L型支架固定螺栓在非正常電動力的作用下出現屈服拉升是造成發電機勵端支架多次出現松動磨損的主要原因。根據2007年恢復性大修汽側L型支架松動的處理經驗，要徹底消除松動隱患，必須全部更換支架固定螺栓。由于新機組基建時先安裝L型支架，再安裝過橋連接線，并根據實際安裝情況現場配做1塊出線夾板將6根引出線固定，最后以過橋連接的6個水電連接頭為基準安裝出線小室內的過渡引線及引出線高壓套管。由于出線小室是整體焊接在定子基座上，本次現場處理已不具備上述工藝流程，而要更換L型支架固定螺栓又必須先拆除出線小室的過渡連接線，拆除出線夾板并抬出過橋連接線后才能進行L型支架固定螺栓的更換工作。因此在制定修復方案時不得不考慮以下幾個問題：

（1）要保證回裝的基準定位問題。要拆除端部過橋連接線，必須拆除出線夾板，而出線小室內部空間很小，只有先拆除過渡引線后才有可能拆除出線夾板，因此如何保證過渡引線拆除后回裝至原來位置，直接影響到裝復質量。

（2）由于過橋連接線以及過渡引線的尺寸都是在現場彎壓成型，并通過一系列的綁帶、夾板固定，拆除過程中如何保證連接線不變形直接關系到基準定位問題。

（3）原出線夾板為整體式，夾板上的6個出線孔洞均為現場配鉆，回裝時不可避免會出現偏差，而且基建安裝時先裝配好小室內的夾板及過渡引線，最后焊接小室鋼板，現場修復必須在狹小的小室內操作，如果不改變夾板的結構形式，無法保證回裝質量。

經過反復論證，最終確定如下處理方案：

（1）移除過渡引線，拆除大連接線處的水電連接法蘭，最后拆除大板。

（2）以大連接線引線頭位置為基準回裝各過渡引線。

（3）根據過橋連接線的實際形狀制作專用工具，均勻拆除勵側端部大連線固定結構件，拆除時由外側開始依次拆除大連接線，盡可能避免變形、損壞情況。

（4）逐一拆除并更換L形彈簧板上穿透銅屏蔽固定于壓圈上的螺栓，新螺栓旋緊時使用專用扳手保證緊固度，旋緊力矩約為260 N·m，并利用氬弧焊無磁性點焊螺母以防螺栓松動。

（5）以過渡引線的水電連接頭位置為基準，按圖紙由內側向外側回裝大連接線，裝復大連接線夾板、螺栓，初緊螺母。

（6）回裝大連接線法蘭，并臨時固定過渡引線。按工藝要求升溫固化過橋連接線各絕緣件、適形氈等。

（7）拆除過渡引線，并根據現場實際位置加工分體式可拆裝新大板。

（8）回裝過渡引線。

（9）按工藝要求將出線端子12個絕緣盒重新裝配并灌膠固化。

（10）按正常工藝標準進行相關電氣試驗。

5 勵端固定結構運行跟蹤分析

改造后，對發電機進行了整機模態試驗，試驗結果顯示，勵端橢圓形固有頻率為55.6 Hz，120.9 Hz，均不在94～115 Hz之間（如表3所示），消除了改造前存在的缺陷，整體動態特性合格，端部固定結構滿足發電機運行要求。

表3 發電機端部改造前后模態數據對比

為加強發電機端部振動實時監測，定子勵端增加5個振動傳感器，分布在30與6號槽上層線棒槽口墊塊外側和A1，C1，B2大連接線出線端。投運以后，發電機運行工況總體正常，各項參數均符合規程要求。勵側端部線棒1個月的振動情況如圖4所示，勵側端部A相振幅相對偏大，部分有波動，但總體比較平穩。

圖4 發電機勵端大連接線振動情況

6 結語

發電機經歷多次故障檢修，原因除發電機本體存在制造（設計）缺陷外，還在于前幾次修復的不徹底性，由于檢修工期、工藝、配件備品等條件限制，對故障缺陷只作局部修復，雖然對發電機端部結構松動缺陷予以消除，但剛性組合的各絕緣件容易在拆裝中發生變形，衍生新的松動隱患。因此，在制定發電機處理方案時，應從固定結構整體考慮，及早安排徹底的恢復性大修。

發電機常規檢查，憑經驗排查缺陷隱患，容易遺漏隱蔽部分的檢驗，造成潛在故障的擴大。發電機檢修應完善檢查大綱，借助內窺鏡等儀器和各種試驗手段，對定/轉子等各結構件進行檢查分析，建立檢查試驗技術檔案，通過參數比對，特別是整機模態試驗數據的對比分析，及時跟蹤掌握狀態發展趨勢，作出事故預判。

[1]國家電力公司.防止電力生產重大事故的二十五項重點要求[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]DL/T 735-2000大型汽輪發電機定子繞組端部動態特性的測量及評定[S].北京：中國電力出版社，2001.

[3]DL/T 596-1996電力設備預防性試驗規程[S].北京：中國電力出版社，1996.

[4]朱榮，盧建中，孫暉.臺州發電廠8號機定子接地故障原因分析及處理[J].熱力發電，2008，37（6）:81-83.

（本文編輯：陸瑩）

Cause Analysis and Treatment on Loosening of L-type Support at the End of 330 MW Generators

LU Jian-zhong，ZHU Rong
（Taizhou Power Plant，Taizhou Zhejiang 318016，China）

This paper analyzes loosening of L-type support at the end of generator and proposes that it is caused by defects of structure design and impact from accident.According to the difficult problems in field treatment，it makes out feasible construction technology program，successfully handling hidden hazards of loosening of L-type support.The paper proposes methods for accurately determining loosening at the end of generators by combining overhauling experience.

generator；L-type support；loosening；analysis；treatment

TM311

：B

：1007-1881（2013）01-0044-04

2012-05-08

盧建中（1967-），男，浙江臺州人，工程師，主要從事發電廠設備檢修管理工作。