淺析水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁極線圈燒毀原因及安裝處理

彭桂有

摘要：水輪發(fā)電機出現(xiàn)故障會影響發(fā)電效率，減少水電廠的收益。文章通過實際檢修案例，對水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁極線圈燒毀的原因進行了分析，對磁極線圈進行系統(tǒng)的檢修，從絕緣角度出發(fā)，對這類事故的預(yù)防措施進行了研究。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機;轉(zhuǎn)子磁極線圈;燒毀原因;安裝處理;勵磁系統(tǒng) 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM312 文章編號：1009-2374（2016）04-0063-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.04.032

1 檢修工程實例

我廠一共有五臺機組，總裝機容量為3×12.5MW+2×5MW，其中三臺主機、兩臺副機。主機12.5MW，是1969年投運的，已經(jīng)經(jīng)過幾十年的運行，設(shè)備絕緣出現(xiàn)了一定程度的老化。在2013年7月，一號機組在運行中勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)了啟動事故停機流程，一號機組上端部產(chǎn)生煙霧，對發(fā)電機內(nèi)部進行檢測后，發(fā)現(xiàn)滑塊位置出現(xiàn)了非常多的碳粉，轉(zhuǎn)子進入孔平臺的下方有一塊銅塊被燒壞，1#磁極上端側(cè)的引出線被燒斷的情況。出現(xiàn)事故后安排檢修工作人員對電站發(fā)電機進行檢修處理。

2 對發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁極線圈燒毀原因分析

按照對磁極燒損情況和轉(zhuǎn)子吊出檢查狀況分析結(jié)果，磁極把合螺栓預(yù)緊力欠缺是導(dǎo)致這次磁極燒損故障的根本原因。當(dāng)機組在運轉(zhuǎn)過程中，周向力和徑向力是磁極主要受到的力。磁極把合螺栓發(fā)生松動情況，直接造成磁軛和磁極之間的周向和徑向力發(fā)生相對位移，特別是在開停機過程中，機組振動相對來講過大，增大了周向和徑向力的相對位移。為磁軛和磁極之間的相對位移直接會使得磁極把合螺母出現(xiàn)縫隙和轉(zhuǎn)子磁極的極間接連片把合螺栓松動，減少了有效過流面。又由于磁極本身連接片主要是靠單螺栓進行連接，加重了過流情況。

轉(zhuǎn)子磁極在這樣的情況下長期工作，最終會使得磁極引線片連接片和連接螺栓出現(xiàn)發(fā)熱燒斷現(xiàn)象，融化的銅屑滯留在機組中，造成了轉(zhuǎn)子磁極燒損事件。此外，由于水電站所處環(huán)境潮濕，常年處于空氣濕度比較大的區(qū)域，當(dāng)一些帶入到鐵心和線圈間隙的油霧混合物受潮以后，加上滑環(huán)散落的碳粉，在機組轉(zhuǎn)時帶到線圈和磁極上，會在磁極鐵心和磁極線圈之間的主絕緣間隙中產(chǎn)生一個類似于半導(dǎo)體的介質(zhì)，對轉(zhuǎn)子絕緣電阻造成了

影響。

3 對發(fā)電轉(zhuǎn)子磁極線圈的安裝處理

對機組實施處理之前，我廠技術(shù)人員和生產(chǎn)廠家哈爾濱電機廠進行全方面交流商討，燒壞的磁極需要用備用磁極進行更換，并且根據(jù)磁極線圈托板和磁軛之間可能會存在的縫隙，對磁極進行相應(yīng)的處理方案。

3.1 磁極解體

借用磁極線圈起吊工具對磁極線圈和鐵芯進行分離，同時完成好對其的編號工作，檢查絕緣托板是否損傷和絕緣圍板，檢查鐵芯和線圈之間是否有廢棄物。

3.2 對磁極鐵芯表面絕緣處理

認真處理干凈磁極鐵芯表面上的油污、銹蝕、灰塵等。根據(jù)裝配圖中對轉(zhuǎn)子絕緣規(guī)范的相關(guān)要求，涂噴較好的絕緣漆，并且在進行噴漆時，一定要遠離灰塵滿天飛和有金屬粉末等操作環(huán)境。

3.3 磁極對地絕緣進行裝配

使用一些較干凈的白布或是沾有丙酮的面紗，對磁極鐵芯表面上的灰塵進行處理。首先裝外托板，對外托板和磁極鐵芯之間的縫隙進行認真檢查，然后用加浸膠對形氈進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，用浸漬室溫固化環(huán)氧膠對外托板和磁極鐵芯之間的縫隙進行填充。

3.4 套入磁極線圈

利用廠里的壓縮空氣吹干凈鐵芯和線圈，然后把鐵芯、托板和線圈相互配套，使用線圈起吊工具把磁極線圈裝入至鐵芯中，在套入過程中，將線圈和鐵芯兩側(cè)的縫隙調(diào)整相等，最后再落下。對磁極線圈高度進行測量檢查，若是發(fā)現(xiàn)鐵芯高于線圈，必須將磁極線圈吊出來，然后在外托板和鐵芯之間加入浸膠形氈進行調(diào)整，最后在其的下方放入一根1m左右的壓線圈，對線圈和鐵芯之間的高度差進行測量，控制線圈托板在壓緊狀態(tài)下高出0.2～0.4mm左右。

3.5 對磁極繞組實施密封

針對線圈和磁極之間的縫隙，根據(jù)絕緣規(guī)范規(guī)定，利用1mm的F級絕緣高強度剝離布板對縫隙進行填充，使得線圈塞變緊，最后用硅橡膠把磁極線圈和磁極鐵芯之間的縫隙填充上。

3.6 磁極掛裝

轉(zhuǎn)子磁極螺栓表面污漬用有機溶劑進行清理，可以更好地除去螺栓表面的毛刺或是銹斑等。可以適當(dāng)將磁極鐵芯和托板的高差加墊起來，可以更好地配置毛氈，另外使用加墊浸有793環(huán)氧室溫固化膠的毛氈清理磁軛間與磁極托板之間的縫隙，依照編號完成對轉(zhuǎn)子磁極的掛裝。

3.7 磁極螺栓固定

分四次對磁極螺栓增加力矩，加至3000N·m，同時采用從后到前的順序?qū)α剡M行檢查，一般情況下，機組需要運行一年時間才可以檢查其的力矩，將其的力矩控制在2300～3400N·m之間。

3.8 按照圖紙進行磁極極間線夾、連接線等的安裝

安裝磁極極間的線夾、連接線等一定要按照圖紙進行，一些損壞了的螺母、墊圈、線夾、螺栓以及阻尼連接片一定要及時進行更換，同時保證其固件的緊固性。

3.9 對磁極掛裝后的電氣進行試驗

根據(jù)要求對磁極掛裝后的電氣進行試驗，檢測項目包括直流電阻、交流阻抗、交流耐壓以及絕緣測試等。同時將其清理干凈并噴上絕緣漆。

4 轉(zhuǎn)子磁極線圈絕緣的處理

4.1 對磁極跟分解部件進行絕緣處理

將發(fā)電機轉(zhuǎn)子上的所有磁極線圈全部拔下，并吊出發(fā)電機轉(zhuǎn)子，把磁極的絕緣部位、鐵芯以及線圈全部分解，使用電器清洗液對每個部位都進行徹底的清洗，同時檢查和處理好每個缺陷的部位。由于磁極絕緣部分外側(cè)進行檢修噴漆時沒有將漆皮下存在的污漬徹底處理干凈，這就需要借用一些鋼絲刷等處理工具徹底將襯套的內(nèi)外部分、絕緣墊塊以及磁極鐵芯的污漬和灰塵全部處理干凈。主絕緣墊塊上的一些漆皮渣子等可以使用木工刨鐵和電工刀進行處理，當(dāng)絕緣體沒有污漬時，使用A級絕緣漆對上下絕緣托板和內(nèi)襯套進行噴漆，這樣做可以對主絕緣體起到防潮和增強的作用。

4.2 絕緣處理磁極線圈

采用電器清洗液對磁極線圈中的磁極鐵芯進行徹底處理，同時對各項電氣進行實驗，待實驗合格后，在磁極線圈的外側(cè)和內(nèi)側(cè)涂刷A級絕緣漆，以此來加強線圈的絕緣性，如圖1所示：

4.3 絕緣處理鐵芯主絕緣和磁極線圈之間的縫隙

在進行磁極組裝作業(yè)之前，一定要檢查磁極絕緣性、分解清洗磁極和加強絕緣性;為了確保磁極線圈組裝后的質(zhì)量效果，在作業(yè)操作前一定要將工作現(xiàn)場清洗干凈。組裝過程中，一定要將鐵芯和線圈之間的絕緣襯套放置合適，若絕緣套有開口，可使用羅納星膠將其粘緊，讓絕緣套沿著鐵芯成閉合狀;在絕緣墊塊接頭處也可以使用羅納星膠對鉚釘位置噴漆;把磁極線圈底側(cè)的絕緣板套放置在鐵芯上，在襯套和絕緣套的縫隙中均涂抹羅納星玻璃膠;靠近內(nèi)側(cè)位置可以多涂抹涂漆，目的是為了其的保密性;絕緣內(nèi)側(cè)也可以適當(dāng)?shù)囟嗤科幔ＷC其密封效果;利用專用操作工具將線圈吊起，對下方檢查過關(guān)之后，慢慢把磁極線圈吊放在合適的位置，然后在線圈上端的位置和絕緣處沿著外延一周涂抹羅納星膠;絕緣墊塊間的縫隙要使用羅納星膠進行涂抹，保證其的表面平整光滑、涂抹均勻;放磁極線圈的位置放置絕緣墊塊，然后利用木榔頭將其敲打到合適位置，磁極線圈前后兩端間的縫隙內(nèi)采用絕緣墊片塞滿。利用以上的方式處理發(fā)電機磁極，可以滿足磁極會裝時調(diào)整轉(zhuǎn)子的圓度和磁極鍵的打入要求，同時也可以確保粉塵和灰塵進入不來線圈內(nèi)部，因而磁極線圈不會因為粉塵和灰塵受潮而出現(xiàn)前面提到的情況，解決掉了線圈對主絕緣缺陷問題;處理干凈磁極線圈，并將絕緣墊塊間存在的余膠處理干凈。

4.4 磁極線圈烘干的采用方法

我廠在大修時常規(guī)的處理轉(zhuǎn)子絕緣的方法是采用直流電源加熱法。在轉(zhuǎn)子線圈利用廠房的直流電焊機，通以直流電流加熱至75℃～80℃，轉(zhuǎn)子干燥電流控制在140～160A之后。烘干時禁止轉(zhuǎn)子鐵芯的溫度高于85℃。

5 預(yù)防措施

在對一號機組存在的問題進行分析和處理后，已經(jīng)安全運行兩年左右，檢查其他組磁極螺栓的緊固情況，也沒有遇到螺栓松動的情況。逐個對磁極進行了絕緣處理，要求單個磁極的絕緣要保持在500MΩ以上，從原來停機檢修狀態(tài)下0.1MΩ升到了1MΩ，發(fā)電機轉(zhuǎn)子沒有再出現(xiàn)“半導(dǎo)體”的情況。此外，針對此次故障，我廠還制定了詳細的預(yù)防措施：（1）定期對磁極進行檢查，觀察磁極連接片和阻尼環(huán)片是否存在移位、螺栓螺母焊縫是否存在裂紋;（2）在進行年度檢修時，安排專人特別對螺栓的預(yù)緊力進行檢查，對于發(fā)現(xiàn)的磁極合螺栓松動的情況要立即進行處理，并對磁極把合螺栓力矩的變化規(guī)律進行總結(jié);（3）在進行磁極螺栓的把合時，要提高工藝管理力度，使用準確計量把合力矩的工具對把合進行預(yù)緊，在進行預(yù)緊的過程中，要按照從中間向兩側(cè)的順序逐漸提高磁極螺栓力矩;（4）要使用專門的扭力扳手作為檢查磁極把合螺栓預(yù)緊力的工具;（5）在進行年度檢修時，要特別做好發(fā)電機轉(zhuǎn)子的預(yù)防性的試驗，發(fā)現(xiàn)有異常數(shù)據(jù)的變動即時處理，杜絕此類故障的發(fā)生。

參考文獻

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（責(zé)任編輯：陳 潔）