淺析發(fā)電機轉子磁極軟連接頭多片斷裂原因和處理對策

摘要：發(fā)電機轉子磁極接頭斷片在運行中危害很大，有可能造成嚴重事故。轉子磁極接頭斷片是隱蔽性故障，一般的檢查手段很難發(fā)現(xiàn)此類故障。文章對轉子磁極軟連接頭多片斷裂的原因進行了分析，并總結了某水力發(fā)電廠6號發(fā)電機大修發(fā)現(xiàn)轉子磁極軟連接頭多片斷裂隱患采取的檢查手段和處理方法。

關鍵詞：發(fā)電機；轉子磁極接頭；引線接觸電阻；轉子在線監(jiān)測裝置；接頭多片斷裂 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM312 文章編號：1009-2374（2016）06-0072-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.036

1 運行狀態(tài)及問題

某水力發(fā)電廠是1948年破土動工，1952年第一臺機組投產(chǎn)發(fā)電。該廠6號發(fā)電機組由哈爾濱電機廠生產(chǎn)，于1975年6月投產(chǎn)發(fā)電，水輪機型號為HL220-LJ-410，發(fā)電機型號為TS854/190-44。6號機組上次大修為2005年11月23日～2006年1月19日，本次6號發(fā)電機組大修是2014年9月開始，在轉子磁極接頭檢查中發(fā)現(xiàn)31～32號、25～26號磁極接頭有斷片現(xiàn)象。因為轉子磁極接頭斷片故障隱蔽性強，發(fā)生事故危害性大，為了采取有效措施防止故障形成，及時發(fā)現(xiàn)故障，本文對故障產(chǎn)生原因、檢查方法、應對策略進行探討。

2 轉子磁極接頭斷片原因分析

2.1 轉子磁極接頭結構及工藝

6號發(fā)電機轉子磁極長接頭采用11片厚0.5紫銅片疊壓經(jīng)超音頻感應加熱焊機進行銀銅焊接而成。接頭與磁極之間先用銅鉚釘鉚接，再采用錫焊。磁極長接頭一頭壓緊后鉆孔，磁極線圈接頭與磁極之間先用銅鉚釘鉚接，再采用錫焊。另一頭連接時每片相互交叉，然后進行錫焊接。施工工藝要求：鉚接接頭錯位不超過接頭寬度10%，接觸面電流密度符合設計要求，錫焊確保質量，嚴防焊錫任意流淌，錫焊接頭焊接飽滿、外觀光潔。

2.2 斷片原因分析

因施工工藝復雜，施工工藝不符合標準，會造成軟連接頭多片斷裂。采用錫焊時如發(fā)生焊錫流淌會使接近線圈處連接線變脆變硬，機組運行中受到機械力、電磁力作用容易斷裂。以下原因也可導致轉子磁極接頭斷片：（1）接頭接觸面有毛刺，導電體彎曲扭轉角度不正確均可能造成接頭片斷裂；（2）軟連接頭材料有質量問題，達不到長期運行要求；（3）機組運行振動大，磁極連接片因疲勞發(fā)生斷裂；（4）機組運行時間過長，磁極連接片因老化發(fā)生斷裂；（5）檢修維護超周期或沒有按規(guī)程執(zhí)行，機組檢修時沒有注重接頭部位詳細檢查處理，導致接頭長期運行，在長期機械、電磁、熱力作用下，出現(xiàn)接頭變形、斷裂。

3 轉子磁極接頭斷片故障危害性分析

轉子磁極接頭斷片在運行中危害很大，有可能產(chǎn)生嚴重事故：（1）磁極接頭電阻增大，產(chǎn)生高溫，燒斷連接片，產(chǎn)生瞬時開斷高電壓，擊穿定、轉子絕緣，造成發(fā)電機保護動作切除機組；（2）磁極接頭電阻增大，產(chǎn)生高溫，連接片間燒斷拉弧，發(fā)電機起火；（3）磁極接頭全部斷開，發(fā)電機失磁，機組有過速風險。

例如：某抽水蓄能B電廠5號發(fā)電機組（容量300MW）2008年5月發(fā)生轉子1號磁極、2號磁極間連接片燒損，修復時間用了22天。1996年7月，某電廠5號發(fā)電機組（容量75MW）因轉子引線在運行中斷裂，引起發(fā)電機失磁，機組失步后引起阻尼環(huán)過熱，阻尼環(huán)斷裂后掃膛，造成定子相間短路，后來發(fā)展到三相短路，加上因直流消失，保護不能正確動作，最后5號發(fā)電機起火。國內也還有其他大中型電廠發(fā)生過同類故障，曾造成機組起火停運。所以轉子磁極接頭斷片是很嚴重的故障，必須引起高度重視。

4 檢查方法

轉子磁極接頭斷片是隱蔽性故障，一般檢查手段很難發(fā)現(xiàn)此類故障。轉子磁極引出連接線使用浸過膠的玻璃絲帶包扎，檢修停運后也不能直接觀察到連接頭的狀態(tài)，只能使用直流電阻測量的方法進行檢測。但測量整個轉子繞組直流阻數(shù)據(jù)無法反映單個磁極連接接頭的接觸狀態(tài)，因為轉子繞組直阻約200多毫歐，而單個磁極連接接頭直阻約10微歐，即便單個磁極連接接頭直阻增加100倍，對整個轉子繞組直阻影響不會超過1%，是在《電力試驗預防性規(guī)程》允許范圍內。在此次6號發(fā)電機組大修中，試驗人員增加了轉子磁極引出接頭直流電阻測量試驗項目，采取的方法是在每個磁極引出線相同位置上鉆孔刺破絕緣，用直流電阻測量儀對轉子繞組施加恒定電流，用數(shù)字毫伏表在每個磁極接頭測量壓降，然后比較每個磁極接頭直流電阻，對異常值進行比較。表1為該廠6號發(fā)電機組轉子磁極引線直流電阻：

5 處理方法

拆下斷片缺陷的磁極，吊至檢修場地，平放在枕木上，按磁極線圈分解工藝將主絕緣、線圈與磁極鐵芯脫開，然后處理線圈部分。處理接頭時防止導線平面變形過大。清掃干凈解開的磁極，用加熱裝置燙掉接頭部分焊錫，用手槍鉆頭鉆開鉚釘頭，取下舊鉚釘，取下原磁極接頭。新接頭尺寸現(xiàn)場量取制作。換上新的接頭，用鉚釘鉚緊，再采用錫焊。采用此方法將#31磁極拆卸，長頭重新更換。拆卸#26、#27磁極，長、短頭重新更換，對其他接觸電阻偏大的磁極也進行了拆卸，長、短頭也進了更換。更換后接頭接觸電阻經(jīng)過試驗均合格，短接頭單個接觸電阻不超過2μΩ，長接頭單個接觸電阻不超過2μΩ。處理后的磁極檢查試驗均符合要求。

6 采取對策

為了防止轉子磁極軟連接頭斷裂，并減少隱患發(fā)生和及時發(fā)現(xiàn)隱患，根據(jù)以上分析可采取如下對策：（1）進行有針對性的重點檢查。對于平時機組運行振動大、運行時間久遠的機組進行重點關注，在機組檢修中應打開絕緣套進行檢查，觀察連線是否有斷裂跡象，材質是否變脆。某廠機組開停機次數(shù)統(tǒng)計。（2）機組大修項目要進行轉子磁極引出接頭、連接引線等部位專項測試。在機組檢修的預防性試驗中，在轉子繞組試驗中增加轉子磁極引出接頭、連接引線等部位的測試。測量磁極之間的直流電阻，進行相互之間的比較，發(fā)現(xiàn)數(shù)值偏大的部分應立即進行檢查。在機組檢修時對每個磁極的連接引線進行直流電阻測量，進行橫向比較，對于數(shù)值偏大的位置應打開絕緣層進行檢查，發(fā)現(xiàn)有斷裂現(xiàn)象的立即進行更換。（3）在機組小修時，對發(fā)電機轉子部分進行詳細檢查，檢查磁極接頭外包絕緣是否有因高溫產(chǎn)生的老化情況。（4）發(fā)電機轉子是一個封閉高速旋轉部件，無法對轉子采用常規(guī)的紅外線測溫等監(jiān)測手段，對發(fā)電機轉子進行溫度等的在線監(jiān)測一直是一個技術難題。隨著技術發(fā)展，國內部分電廠已采用了轉子在線監(jiān)測裝置，我們要關注這方面技術的發(fā)展，在適當時機引入技術成熟的產(chǎn)品。（5）合理安排機組運行方式，減少機組開停機頻度，避開振動區(qū)運行。

7 結語

發(fā)電機轉子是旋轉部件，轉子引線、磁極、阻尼環(huán)、磁極間連接線在機組運行中受到機械力、電磁力、熱力多種力作用，工作條件復雜，又是封閉運行，運行中不能進行有效監(jiān)測，一旦發(fā)生事故，將導致嚴重后果。對轉子磁極連接頭斷片等轉子部件缺陷要引起重視，通過多種手段杜絕事故發(fā)生。本文通過該廠6號發(fā)電機轉子磁極軟連接頭多片斷裂原因分析，敘述了處理方法，提出了加強標準化檢修，嚴格按規(guī)定工序作業(yè)，確保安裝質量；探討了加強轉子磁極引出接頭、連接引線等部位專項測試，及時發(fā)現(xiàn)異常情況等多項對策，總結了某廠2014年6號發(fā)電機組大修的寶貴經(jīng)驗，在發(fā)電機組檢修工作中可以推廣執(zhí)行。

作者簡介：梁燏（1998-），男，湖南益陽人，身份證號：430923199806150812，研究方向：電力系統(tǒng)自動化。

（責任編輯：黃銀芳）