發(fā)電機(jī)定子鐵芯拉緊螺桿絕緣降低的快速處理措施

文長(zhǎng)生　宋華

摘 要：結(jié)合魯?shù)乩娬舅啺l(fā)電機(jī)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(shí)施方案，并為同類型機(jī)組提供了防范措施，以供同行參考借鑒。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī) 定子鐵芯 拉緊螺桿 絕緣降低 快速處理

1概述

魯?shù)乩娬疚挥谠颇鲜〗鹕辰杏魏佣紊希且?guī)劃中金沙江中游河段八個(gè)梯級(jí)水電站的第七級(jí)電站，裝設(shè)有6臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量2160MW，電站采用500kV一級(jí)電壓接入云南電網(wǎng)。發(fā)電機(jī)為天津阿爾斯通水電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的SF360-60/15070型水輪發(fā)電機(jī)，2013年7月首臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。

#1發(fā)電機(jī)在投運(yùn)后的首次停機(jī)維護(hù)中，維護(hù)人員對(duì)270根定子鐵芯拉緊螺桿進(jìn)行絕緣電阻定檢時(shí)發(fā)現(xiàn)有21根的絕緣電阻為零，絕緣不合格螺桿位置分布呈不規(guī)則形態(tài)。隨后立即對(duì)#2、#3機(jī)組定子拉緊螺桿進(jìn)行絕緣檢查，發(fā)現(xiàn)2#機(jī)組有120根的絕緣電阻為零、3#機(jī)組有45根的絕緣電阻為零。

據(jù)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(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)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(jié)構(gòu)

定子鐵芯總高2130mm，拉緊螺桿穿過(guò)定子鐵芯時(shí)，采用分段絕緣擋塊，從定子鐵芯第一個(gè)通風(fēng)槽開(kāi)始，每隔5段疊片放置一個(gè)高61.5mm的絕緣擋塊，共10個(gè)擋塊。上端部有一根長(zhǎng)104mm的環(huán)氧玻璃布管，下端部有一根長(zhǎng)135mm的環(huán)氧玻璃布管，作為拉緊螺桿與定子鐵芯之間的絕緣。

發(fā)電機(jī)定子鐵芯通過(guò)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(lái)保持，蝶形彈簧使拉緊螺栓保持恒定的壓縮量，以維持機(jī)組運(yùn)行期間冷熱交替鐵芯膨脹和收縮時(shí)，對(duì)鐵芯必須的拉緊力，防止鐵芯長(zhǎng)期運(yùn)行后松動(dòng)。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。

圖1 拉緊螺桿端部結(jié)構(gòu)

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(huán)氧玻璃布管（104mm） 9-絕緣擋塊 10-φ21/φ25環(huán)氧玻璃布管（135mm）

2.2拉緊螺桿絕緣降低的原因

結(jié)合設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和拉緊螺桿結(jié)構(gòu)分析認(rèn)為導(dǎo)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(nèi)清掃不徹底，留有少量的鐵銷或金屬微粒，運(yùn)行中機(jī)組振動(dòng)和在磁場(chǎng)的作用下磁化，使鐵芯與穿芯螺桿形成導(dǎo)電通道，導(dǎo)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(jié)構(gòu)，而不是從上而下一體式的結(jié)構(gòu)。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，碳刷產(chǎn)生的粉塵進(jìn)入風(fēng)洞，在風(fēng)洞內(nèi)夾雜著油霧的循環(huán)風(fēng)從鐵芯內(nèi)部通風(fēng)槽吹過(guò)，部分粉塵進(jìn)入鐵芯孔內(nèi)并落在絕緣擋塊上端面的背風(fēng)面。隨著時(shí)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(huì)導(dǎo)致拉緊螺桿絕緣降低，甚至絕緣值變?yōu)榱恪?/p>

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(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下同樣會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。正常情況下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較小，當(dāng)拉緊螺桿絕緣合格時(shí)，螺桿不會(huì)與定子鐵芯形成導(dǎo)電回路，發(fā)電機(jī)就能正常運(yùn)行。當(dāng)拉緊螺桿絕緣均為0時(shí)，將會(huì)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(shí)兩個(gè)短路點(diǎn)的形成也會(huì)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(yán)重時(shí)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(guò)了解，類似結(jié)構(gòu)的大型電站的發(fā)電機(jī)組也出現(xiàn)過(guò)類似的現(xiàn)象，一般的處理方法是將絕緣降低拉緊螺桿對(duì)應(yīng)的空冷吊出，然后用壓縮空氣通過(guò)通風(fēng)槽向鐵芯孔進(jìn)行吹掃，或者是拆出拉緊螺桿進(jìn)行清洗。

對(duì)于魯?shù)乩娬镜陌l(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，上述兩種方法均需吊開(kāi)拉緊螺桿上方對(duì)應(yīng)的上機(jī)架上方的上擋風(fēng)板和蓋板，由于上擋風(fēng)板和蓋板有大量的螺栓進(jìn)行緊固連接，拆裝相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)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(jī)維護(hù)的工期又緊，實(shí)施起來(lái)必然要申請(qǐng)延長(zhǎng)工期，機(jī)組不能按時(shí)發(fā)電，必將造成巨大的損失。

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

4.2方案實(shí)施

基于上述方法，維護(hù)人員采取的具體的技術(shù)工藝措施如下：

（1）用絕緣電阻測(cè)試儀500V檔對(duì)拉緊螺桿進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)。

（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(diào)入鐵芯孔內(nèi)和鐵芯槽內(nèi)。

（3）使用液壓拉伸器松動(dòng)螺母，螺母下端與壓板間隙20mm左右時(shí)，泄掉液壓拉伸器壓力，并在下?lián)躏L(fēng)板的對(duì)應(yīng)位置處鋪一片塑料膜。

（4）利用螺母松動(dòng)后出現(xiàn)的縫隙，通過(guò)接好的氣管往鐵芯孔內(nèi)吹入壓縮空氣進(jìn)行清掃，并抖動(dòng)拉緊螺桿，清除鐵芯孔內(nèi)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(yīng)完好。

（6）進(jìn)入定子下?lián)躏L(fēng)板內(nèi)，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(yīng)完好。

（7）經(jīng)上述處理后，測(cè)量拉緊螺桿在未緊固狀態(tài)下的絕緣電阻，若絕緣電阻合格，就對(duì)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(xù)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(cè)量螺桿拉緊后的拉伸值；

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

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

5結(jié)束語(yǔ)

按此方法對(duì)電站停機(jī)期間對(duì)機(jī)組絕緣低拉緊螺桿進(jìn)行處理全部合格后，在日常紅外成像巡視過(guò)程中并未發(fā)現(xiàn)定子鐵芯有局部溫度過(guò)高的現(xiàn)象。后續(xù)的定期維護(hù)檢修中，檢測(cè)拉緊螺桿絕緣正常，證明處理方案有效。

同時(shí)，對(duì)已投產(chǎn)和即將投產(chǎn)機(jī)組提出以下以對(duì)策供同行參考借鑒：

（1）徹底清潔發(fā)電機(jī)風(fēng)洞，在機(jī)組安裝完成后應(yīng)徹底清掃上機(jī)架、集電環(huán)、機(jī)坑、轉(zhuǎn)子、磁軛通風(fēng)槽、風(fēng)洞內(nèi)各個(gè)部位，同時(shí)應(yīng)在風(fēng)洞地面及墻壁刷漆，保證風(fēng)洞內(nèi)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(qiáng)絕緣監(jiān)督，定期檢測(cè)定子拉緊螺桿絕緣，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

（4）確保除濕機(jī)、碳粉吸收裝置、粉塵吸收裝置、加熱器、油霧吸收裝置等輔機(jī)設(shè)備隨機(jī)組可靠運(yùn)行。以減少風(fēng)洞內(nèi)的濕度、粉塵、油霧等對(duì)設(shè)備的污染。

作者簡(jiǎn)介：

文長(zhǎng)生（1980-），男，云南曲靖人，工程師、技師，本科，長(zhǎng)期從事水電站電氣設(shè)備的安裝、檢修、技改、調(diào)試、維護(hù)工作。

宋華（1981-），男，云南大理人，助理工程師，本科，長(zhǎng)期從事水電站電氣設(shè)備的安裝、檢修、技改、調(diào)試、維護(hù)工作。