發電機定子鐵芯拉緊螺桿絕緣降低的快速處理措施

文長生　宋華

摘 要：結合魯地拉水電站水輪發電機定子鐵芯拉緊螺桿絕緣降低的情況，分析了絕緣降低的原因及危害，提出了快速處理的方法及實施方案，并為同類型機組提供了防范措施，以供同行參考借鑒。

關鍵詞：發電機 定子鐵芯 拉緊螺桿 絕緣降低 快速處理

1概述

魯地拉水電站位于云南省金沙江中游河段上，是規劃中金沙江中游河段八個梯級水電站的第七級電站，裝設有6臺混流式水輪發電機組，總裝機容量2160MW，電站采用500kV一級電壓接入云南電網。發電機為天津阿爾斯通水電設備有限公司生產的SF360-60/15070型水輪發電機，2013年7月首臺機組并網發電。

#1發電機在投運后的首次停機維護中，維護人員對270根定子鐵芯拉緊螺桿進行絕緣電阻定檢時發現有21根的絕緣電阻為零，絕緣不合格螺桿位置分布呈不規則形態。隨后立即對#2、#3機組定子拉緊螺桿進行絕緣檢查，發現2#機組有120根的絕緣電阻為零、3#機組有45根的絕緣電阻為零。

據要求，拉緊螺桿絕緣電阻值需大于10MΩ。如此多的拉緊螺桿絕緣不合格，嚴重威脅機組的安全運行，存在較大的安全隱患，必須予以處理。

2原因分析

2.1拉緊螺桿的結構

定子鐵芯總高2130mm，拉緊螺桿穿過定子鐵芯時，采用分段絕緣擋塊，從定子鐵芯第一個通風槽開始，每隔5段疊片放置一個高61.5mm的絕緣擋塊，共10個擋塊。上端部有一根長104mm的環氧玻璃布管，下端部有一根長135mm的環氧玻璃布管，作為拉緊螺桿與定子鐵芯之間的絕緣。

發電機定子鐵芯通過拉緊螺桿壓緊。拉緊螺桿受力約為102.7kN，拉伸量為3.7mm。定子鐵芯的壓力由壓板、非磁性壓指、蝶形彈簧和拉緊螺栓來保持，蝶形彈簧使拉緊螺栓保持恒定的壓縮量，以維持機組運行期間冷熱交替鐵芯膨脹和收縮時，對鐵芯必須的拉緊力，防止鐵芯長期運行后松動。具體結構見圖1所示。

圖1 拉緊螺桿端部結構

1-上齒壓板 2-碟形彈簧 3-壓力墊圈 4-φ20拉緊螺桿 5-圓螺母 6-平墊圈 7-絕緣墊圈 8-φ21/φ25環氧玻璃布管（104mm） 9-絕緣擋塊 10-φ21/φ25環氧玻璃布管（135mm）

2.2拉緊螺桿絕緣降低的原因

結合設備運行環境和拉緊螺桿結構分析認為導致定子鐵芯拉緊螺桿絕緣降低的原因有兩方面：

一是安裝造成的，鐵芯拉緊前穿心孔內清掃不徹底，留有少量的鐵銷或金屬微粒，運行中機組振動和在磁場的作用下磁化，使鐵芯與穿芯螺桿形成導電通道，導致絕緣降低。

二是污染造成的，定子鐵芯拉緊螺桿采用的是分段式絕緣套管結構，而不是從上而下一體式的結構。機組運行時，碳刷產生的粉塵進入風洞，在風洞內夾雜著油霧的循環風從鐵芯內部通風槽吹過，部分粉塵進入鐵芯孔內并落在絕緣擋塊上端面的背風面。隨著時間的累積，拉緊螺桿絕緣擋塊上端面的粉塵越積越多，一旦與鐵芯形成通路，將會導致拉緊螺桿絕緣降低，甚至絕緣值變為零。

3拉緊螺桿絕緣降低的危害

穿芯螺桿在鐵芯上就等同于一根線棒，這根線棒在旋轉磁場作用下同樣會產生感應電勢。正常情況下感應電動勢較小，當拉緊螺桿絕緣合格時，螺桿不會與定子鐵芯形成導電回路，發電機就能正常運行。當拉緊螺桿絕緣均為0時，將會在拉緊螺桿、定子鐵芯疊片、定位筋形成電流回路，使短路回路附近的鐵芯溫度急劇升高，同時兩個短路點的形成也會造成鐵芯的渦流增大，加快定子線圈老化速度，降低使用壽命，嚴重時足以燒壞鐵芯和熔斷拉緊螺桿。

4拉緊螺桿絕緣降低的處理

4.1處理方法

通過了解，類似結構的大型電站的發電機組也出現過類似的現象，一般的處理方法是將絕緣降低拉緊螺桿對應的空冷吊出，然后用壓縮空氣通過通風槽向鐵芯孔進行吹掃，或者是拆出拉緊螺桿進行清洗。

對于魯地拉電站的發電機結構，上述兩種方法均需吊開拉緊螺桿上方對應的上機架上方的上擋風板和蓋板，由于上擋風板和蓋板有大量的螺栓進行緊固連接，拆裝相當費時費力，且需要處理的拉緊螺桿較分散，所以需拆除的空冷必然較多，加之停機維護的工期又緊，實施起來必然要申請延長工期，機組不能按時發電，必將造成巨大的損失。

為減少損失，快速處理，維護人員決定將拉緊螺桿上端螺母松開，利用拉緊螺桿與鐵芯孔之間的縫隙，通過間隙向拉緊螺桿內部吹入壓縮空氣進行清掃，并對拉緊螺桿進行抖動，將鐵芯孔內的粉塵清理干凈。

4.2方案實施

基于上述方法，維護人員采取的具體的技術工藝措施如下：

（1）用絕緣電阻測試儀500V檔對拉緊螺桿進行絕緣電阻測量，記錄數據。

（2）清除絕緣低的拉緊螺桿上端部裸露部分上的油漆，用吸塵器收集油漆粉末，防止調入鐵芯孔內和鐵芯槽內。

（3）使用液壓拉伸器松動螺母，螺母下端與壓板間隙20mm左右時，泄掉液壓拉伸器壓力，并在下擋風板的對應位置處鋪一片塑料膜。

（4）利用螺母松動后出現的縫隙，通過接好的氣管往鐵芯孔內吹入壓縮空氣進行清掃，并抖動拉緊螺桿，清除鐵芯孔內的粉塵。

（5）用清洗劑清洗拉緊螺桿上端部絕緣墊及螺桿，清洗干凈后檢查絕緣墊應完好。

（6）進入定子下擋風板內，清除從拉緊螺桿下端部掉出的粉塵。用清洗劑清洗拉緊螺桿下端部絕緣墊及螺桿，清洗干凈后檢查絕緣墊應完好。

（7）經上述處理后，測量拉緊螺桿在未緊固狀態下的絕緣電阻，若絕緣電阻合格，就對上下端部絕緣墊涂刷絕緣漆，并拉緊拉緊螺桿。若不合格，繼續處理，直至絕緣電阻合格。

（8）在拉緊螺桿的上下端部各架一塊千分表，以測量螺桿拉緊后的拉伸值；

（9）用液壓拉伸器對拉緊螺桿進行分多次拉伸緊固，使其拉伸值在37mm±5μm。

（10）再次測量拉緊螺桿拉緊后的絕緣電阻應合格，上下端部涂刷絕緣漆。每次處理合格后方可繼續處理下一根。

5結束語

按此方法對電站停機期間對機組絕緣低拉緊螺桿進行處理全部合格后，在日常紅外成像巡視過程中并未發現定子鐵芯有局部溫度過高的現象。后續的定期維護檢修中，檢測拉緊螺桿絕緣正常，證明處理方案有效。

同時，對已投產和即將投產機組提出以下以對策供同行參考借鑒：

（1）徹底清潔發電機風洞，在機組安裝完成后應徹底清掃上機架、集電環、機坑、轉子、磁軛通風槽、風洞內各個部位，同時應在風洞地面及墻壁刷漆，保證風洞內空氣的清潔，減少粉塵的存在。

（2）在拉緊螺桿上涂刷一層絕緣漆。

（3）加強絕緣監督，定期檢測定子拉緊螺桿絕緣，發現異常及時處理。

（4）確保除濕機、碳粉吸收裝置、粉塵吸收裝置、加熱器、油霧吸收裝置等輔機設備隨機組可靠運行。以減少風洞內的濕度、粉塵、油霧等對設備的污染。

作者簡介：

文長生（1980-），男，云南曲靖人，工程師、技師，本科，長期從事水電站電氣設備的安裝、檢修、技改、調試、維護工作。

宋華（1981-），男，云南大理人，助理工程師，本科，長期從事水電站電氣設備的安裝、檢修、技改、調試、維護工作。