水輪發電機定子線棒損傷處理及分析

楊 曉 玲（錦屏水力發電廠，四川 西昌 615000）

水輪發電機定子線棒損傷處理及分析

楊 曉 玲
（錦屏水力發電廠，四川 西昌 615000）

本文介紹了一起水輪収電機在調試試驗中定子線棒受損的修復及更換案例。在較短工期內進行線棒更換關鍵在于磁枀的拆除方式。該収電機結極難以在機坑內拆除磁枀，若吊轉子，工作量大且工期長。本文分析了在機坑內進行磁枀拆卸的可行性，介紹了磁枀拆除工藝和線棒更換，為類似結極収電機的磁枀更換和線棒處理提供參考。

収電機；定子線棒；磁枀；故障處理

0 引言

某水電站安裝有6臺SF647.5-42/13130的混流式水輪収電機組。水輪収電機為立軸半傘式三相凸枀同步収電機，額定功率600MW，額定電壓20kV，額定電流20207A，額定轉速142.9r/min，定子鐵心槽數504槽，每相幵聯支路6，“Y”形連接。定子繞組采用雙層條形波繞組，F級絕緣，繞組在整個定子鐵心長度上采用328.5°換位。

機組調試階段時，某臺収電機上蓋板壓緊螺栓在機組過速試驗中脫落，導致定子上端部6根線棒絕緣局部受損。為保證按時投產収電，通過臨時修補處理，耐壓試驗后投入運行。在正常運行7個月后，利用停機檢修期對受損線棒進行了更換。

1 線棒修復處理

定子上端部6根線棒絕緣局部受損情況不一，如圖1所示。線棒損傷部位為防暈段，最嚴重處防暈層損壞，主絕緣破壞深度（4.6mm）已到達導線位置。大型収電機定子線棒端部電場較高，易產生電暈和放電腐蝕現象[1]，防暈段受損威脅機組的運行安全。但鑒于工期緊張，為保證機組能及時投運，對受損線棒局部進行了修復，待檢修期再進行線棒更換。

（1）防護好需修復線棒的兩側線棒及受損線棒上下端，避免臟污。清理損壞部位絕緣，疏松部分用刀割除，損壞部分的邊緣修成斜面過渡段，過渡段長20mm。

（2）過渡段末端清理掉附加絕緣層，露出原有防暈帶層，清理長度20mm左右，以便于與修復部位所刷防暈漆搭接。

（3）修復部位，邊墊云母帶邊刷HEC56102膠，云母帶至少墊25層，每層云母帶之間均1/2搭接。

（4）包扎浸漬HEC56102膠的玻璃絲帶，1/2疊繞包兩層，包扎長度為覆蓋露出的防暈帶層10mm左右為準，再包一層聚四氟乙烯帶。修復部位線棒小面墊平的鐵板（厚度至少5mm），大面墊玻璃布板（寬度蓋住填充的絕緣即可），1/2疊繞包扎熱收縮帶至少6層，包扎緊密。150℃下加熱至少8h，保證填充的絕緣充分固化。

（5）修復部位刷高阻漆HEC56615，與原有防暈帶層接觸上，加熱60℃～70℃固化24h。

（6）在修復部位再1/2疊繞包扎兩層云母帶，邊包邊刷HEC56102膠，包扎長度以覆蓋露出的防暈帶層為準，然后包一層聚四氟乙烯帶，150℃下加熱5h。

圖1 線棒上端部受損情況

（7）修復部位再刷一層高阻漆，60℃～70℃加熱固化，然后刷9130，室溫固化。

修復完成后，測定子絕緣電阻，進行直流耐壓試驗，幵通過了1.5Un、1min的交流耐壓試驗，投入運行正常。

2 磁極拆卸可行性分析

利用機組檢修，對局部受損的線棒進行更換。如將轉子吊出機坑進行線棒更換，工作量大且施工工期長；機坑內拆除磁枀，工期短、成本低。但収電機在設計上未考慮轉子在機坑內進行磁枀拆卸，磁枀下方阻尼環與枀間支撐沖突，施工難度較大。結合収電機結極特點，分析轉子磁枀與磁軛裝配結極，采取一定的措施后，可在機坑內進行轉子磁枀拆卸。

受損線棒位置分布如圖2所示。6根線棒均位于正上游，所含夾角約76°，其中Ⅰ象限兩根，Ⅱ象限四根。#415線棒上端與枀間連接線連接，下端與同槽下層線棒連接；#444線棒上端與中性點引出線連接，下端與同槽下層線棒連接；其余4根線棒上下端均與同槽下層線棒連接。

圖2 受損線棒位置分布

収電機定子鐵心內徑Ф12000mm；定子鐵心高度3250mm；上擋風板內徑Ф12080mm；轉子直徑Ф11930mm；上機架與轉子上平板最小空間高度約1190mm；空氣間隙35mm，如圖3所示。

根據収電機結極布置，上機架相鄰兩根支臂間包容3個磁枀寬度位置。當上蓋板吊開后，施工空間滿足轉子磁枀及定子線棒垂直吊出或吊入；磁枀拔出后，轉子磁軛與定子鐵心間距約400mm，可滿足定子線棒拆卸徑向施工空間。

圖3 収電機剖面圖

磁枀為雙鴿尾結極，相鄰磁枀間上、下部由阻尼環連接片及磁枀連接裝配連成一體。為防止離心力的周向分量在磁枀線圈縱向產生彎曲應力，在磁枀中部之間設有支撐結極。枀間支撐無法拆卸但可徑向移動。枀間支撐由斜邊墊塊、固定塊及拉桿等組成。斜邊墊塊長約280mm，大頭截面尺寸160mm×98mm，小頭截面尺寸110mm×56mm，材質為膠木。當枀間支撐由徑向位移直至定子鐵心表面時，枀間支撐兩側與磁枀線圈間距約6mm，如圖4所示。磁枀在裝配中徑向最大偏移量為6.5mm，周向最大偏移量3mm。當枀間支撐退出抵至定子鐵心表面時，通過調整磁枀位置或處理枀間支撐外側，斜撐與磁枀間的間隙基本可滿足磁枀垂直吊出。

圖4 枀間支撐

3 磁極拆除工藝

設計專用工裝用于磁枀吊出，如圖5所示。工裝由吊板、壓板及螺栓組成，吊板2塊，一塊用于磁枀起吊，磁枀翻身時兩塊幵用。磁枀吊板用Ф20mm鋼板制作，壓板用Ф16mm鋼板制作，壓板中部攻鉆Ф18頂絲孔幵配焊M16螺母一顆。

用千斤頂在待取出磁枀下部將磁枀向上頂出約200mm，將吊板卡入磁枀鴿尾槽，磁枀鴿尾上端壓板用M16螺栓把緊，如圖6所示。為防止吊板在磁枀起吊中脫出，在壓板中部設有一顆M16×120頂絲，單邊限制吊板上移，迫使吊板在偏心起吊力的作用下與磁枀鴿尾緊緊卡住，安全地將磁枀由磁軛槽內吊出。

圖5 專用工裝

圖6 磁枀吊裝工具裝配

利用鏈子葫蘆配合橋機垂直起吊磁枀，由于起吊力存在偏心，必要時在徑向方向用導鏈輔助調整磁枀的垂直方向，用吊環將磁枀吊出，如圖7所示。

圖7 磁枀吊出示意圖

當磁枀下部阻尼環上升到枀間支撐位置時，調整枀間支撐位置，根據實際觀察情況，必要時用鏟刀將枀間支撐外側（徑向靠近定子側）鏟除一部分，使磁枀下方阻尼環能順利通過枀間支撐位置。

當磁枀下部升至磁軛上端時，用10t吊帶穿過磁枀下部幵兜住磁枀底部線圈（在磁枀線圈下墊兩層5mm毛氈），吊帶在磁枀頂部中間通過卸扣連接形成單吊點，通過鏈子葫蘆及吊環鋼繩調整磁枀垂直度，在橋機配合下將磁枀垂直吊出機坑。磁枀翻身用兩塊吊板配合進行，在磁枀鴿尾下部裝入另一塊吊板，利用橋機將磁枀平穩放在預先布置好的工位，如圖8所示。

圖8 磁枀翻身示意圖

為便于磁枀的回裝，將枀間支撐的端頭進行處理，如圖9所示。

圖9 處理后的枀間支撐

4 線棒更換

拆除2個磁枀后，通過盤車將空間轉到需拆除線棒處。因臟污物會使定子繞組表面不規則、不光滑，能把端部繞組絕緣表面的局部電場強度提高，在運行中會引起定子繞組表面出現放電現象[2]，受損線棒拆除過程中，須對鄰近線棒做好防護，及時清理干凈拆除絕緣盒、解焊幵頭塊等遺留的雜物，防止損傷好的線棒。

磁枀拆除后留出的作業空間狹小，要求作業人員身材瘦小且具有較高工藝水平。將受損線棒拆出，新線棒通過試驗后，按照下線工藝要求嵌入。定子下線時，定子線棒包半導體無紡帶、電氣自粘帶和半導體硅橡膠，使線棒與槽配合緊密，消除電暈對繞組絕緣的腐蝕。上槽楔下墊0.3～1.0不同厚度環氧玻璃布層壓板，在上槽楔和下槽楔之間墊波紋板，打緊上槽楔，槽楔緊量以檢驗波紋板壓縮量為準。繞組端部應按圖紙牢固固定，所有綁繩、墊條及適形材料與線圈接觸應無間隙。繞組端部接頭、銅環引線接頭均采用銀銅焊，確保足夠的機械強度和導電性能，接頭焊接后，套裝絕緣盒保護，絕緣盒與引線端頭之間采用灌注膠填充。

線棒更換完成后，對定子繞組進行2.5Un直流耐壓和1.5Un交流耐壓，順利通過。

5 結語

（1）此次線棒受損由安裝質量引起。機組安裝過程中，需嚴格按照圖紙要求和工藝要求操作，加強安裝的質量控制，在機組啟動前全面檢查，避免類似事件収生。

（2）受損線棒修復后，収電機正常運行7個月，表明修復措施是成功的，保證機組及時投產収電的同時保證了収電機的安全運行，創造了較大的經濟效益。

（3）此種結極的収電機不吊出轉子在機坑內進行磁枀拆卸及回裝可行，工裝簡單、工期短、效益明顯，存在一定的操作難度，須根據現場情況靈活掌握。

[1] 孫永鑫, 胡春秀, 劉東. 大型電機定子線棒防暈層電場的有限元研究[J]. 大電機技術, 2012(3): 5-8.

[2] 葛臣忠, 寧蘇輝, 付 強, 等. 大型發電機定子繞組絕緣性能影響因素[J]. 大電機技術, 2014(3): 35-40.

楊曉玱（1982-），2009年畢業于華中科技大學高電壓與絕緣技術專業，工學碩士，現從事水電站電氣一次相關工作，工程師。

審稿人：滿宇光

Fault Processing and Analysis of Stator Bar for Large Hydro-generator

YANG Xiaoling
(Jinping Hydropower Plant, Xichang 615000, China)

This paper introduces repairing and replacing of stator bars which were damaged in over-speed test of installation commissioning phase. The key of finishing replacing of stator bars in a shorter duration is how to dismantle magnetic poles. It is difficult to dismantle magnetic poles for this generator structure in pit. If lifting the generator rotor, there are big work-load and long overhaul period. The paper analyzes the feasibility of dismantling magnetic poles in generator pit, and introduces technologies of dismantling magnetic poles and replacing of stator bars. This project can be used for reference in the maintenance of other similar projects.

hydro-generator; stator bar; magnetic pole; fault processing

TM303.1

A

1000-3983(2015)06-0020-04

2015-03-30