6號發電機轉子磁極軟連接頭多片斷裂原因分析和處理對策探討

(湖南省電力有限公司柘溪水力發電廠 湖南 安化 413500)

6號發電機轉子磁極軟連接頭多片斷裂原因分析和處理對策探討

何美球

(湖南省電力有限公司柘溪水力發電廠湖南安化413500)

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弊性故障，一般檢查手段很難發現此類故障。本文對轉子磁極軟連接頭多片斷裂的原因進行了分析，總結6號發電機A修發現轉子磁極軟連接頭多片斷裂隱患采取的檢查手段，處理方法，并對減少隱患發生和及時發現隱患的對策進行探討。

轉子磁極接頭；引線接觸電阻

一、運行狀態及問題

柘溪水電廠6號機組由哈爾濱電機廠生產，于1975年6月投產發電，水輪機型號為HL220-LJ-410，發電機型號為TS854/190-44。6號機組上次大修(A級檢修)為2005年11月23日～2006年1月19日，本次6號機組A級檢修2014年9月開始，在轉子磁極接頭檢查中發現31號-32號、26號-27號磁極接頭有斷片現象。因為轉子磁極接頭斷片故障隱弊性強，發生事故危害性大，為了采取有效措施防止故障形成，及時發現故障，本文對故障產生原因，檢查方法，應對策略進行探討。

二、轉子磁極接頭斷片原因分析

(一)轉子磁極接頭結構及工藝

長頭連接引線

短頭連接引線

6號機轉子磁極長接頭采用11片厚0.5mm紫銅片疊壓經超音頻感應加熱焊機進行銀銅焊接而成。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。

(二)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。如采用錫焊時如發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：

a. 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。

b. 軟連接頭材料有質量問題，達不到長期運行要求。

c. 機組運行振動大，磁極連接片因疲勞發生斷裂；

d. 檢修維護超周期或沒有按規程執行，機組運行時間過長，磁極連接片因老化發生斷裂；

e. 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，出現接頭變形、斷裂。

三、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，有可能產生嚴重事故。

a、磁極接頭電阻增大，產生高溫，燒斷連接片，產生瞬時開斷高電壓，擊穿定、轉子絕緣，造成發電機保護動作切除機組。

b、磁極接頭電阻增大，產生高溫，連接片間燒斷拉弧，發電機起火。

C、磁極接頭全部斷開，發電機失磁，機組有過速風險。

四、轉子磁極接頭檢查方法

轉子磁極接頭斷片是隱弊性故障，一般檢查手段很難發現此類故障。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，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阻數據無法反映單個磁極連接接頭的接觸狀態，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十微歐，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《電力試驗預防性規程》允許范圍內。在此次6號機大修中，試驗人員增加了轉子磁極引出接頭分段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阻，對異常值進行比較。

五、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。

六、采取對策

為了防止轉子磁極軟連接頭斷裂，并減少隱患發生和及時發現隱患，根據以上分析可采取如下對策：

1.合理安排機組運行方式，減少機組開停機頻度，避開振動區運行。

2.進行有針對性的重點檢查：對于平時機組運行振動大、運行時間長，頻繁調節的機組進行重點檢查。

3.機組小修時對發電機轉子部份進行詳細檢查，檢查磁極接頭外包絕緣是否有因高溫產生的老化情況。機組大修項目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。測量磁極之間引線直流電阻，進行相互之間橫向比較，對于數值偏大的位置應打開絕緣層進行檢查，發現有斷裂現象的立即進行更換。更換時使用合格的材料，嚴格執行施工工藝標準。

4.機組大修時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。測量磁極之間引線直流電阻，進行相互之間橫向比較，對于數值偏大的位置應打開絕緣層進行檢查，發現有斷裂現象的立即進行更換。更換時使用合格的材料，嚴格執行施工工藝標準。

5.因發電機轉子是一個封閉高速旋轉部件，無法對轉子采用常規的紅外線測溫等監測手段，對發電機轉子進行在線監測一直是一個技術難題，隨著技術發展，國內部分電廠已采用了轉子在線監測裝置，我們要關注這方面技術的發展，在適當時機引入技術成熟產品。

七、結語

發電機轉子是旋轉部件，轉子引線、磁極、阻尼環，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測，一旦發生事故，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，必須采取多種手段杜絕事故發生。本文通過6號機轉子磁極軟連接頭多片斷裂原因分析，記敘了處理方法，提出了加強標準化檢修，嚴格按規定工序作業，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，及時發現異常情況等多項對策，總結了2014年6號機A修寶貴經驗，在以后機組檢修工作可以推廣執行，有利于機組安全運行。

何美球(1973-)，男，?？?，電氣工程師；主要研究方向為電力系統自動化和電氣試驗、電廠生產安全監察管理等。