660 MW汽輪發電機定子鐵芯灼燒問題分析及處理

胡 洲，朱朝陽，丁陽俊

（1.國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州 310014；2.淮浙煤電鳳臺發電分公司，安徽 淮南 232131）

發電技術

660 MW汽輪發電機定子鐵芯灼燒問題分析及處理

胡 洲1，朱朝陽2，丁陽俊1

（1.國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州 310014；2.淮浙煤電鳳臺發電分公司，安徽 淮南 232131）

在對某發電廠660 MW汽輪發電機的檢查中發現定子鐵芯背部有多處灼傷，經現場查看發現發電機鐵芯背部存留毛刺，由于毛刺的存在，在運行中會使邊段硅鋼片間產生微小電壓而發生跳火，進而導致局部過熱灼傷。經模擬論證及現場處理后消除了缺陷，為后續發電機檢修以及發電機定子灼傷問題的處理提供了參考。

汽輪發電機；定子鐵芯；灼燒

Key wrods：steam turbine generator；stator core；burn

0 引言

某發電廠3號機組發電機為隱極式、二極、三相同步汽輪發電機，型號為QFSN-660-2，額定功率660 MW，額定電壓20kV，額定電流21169 A。設備于2013年12月投產使用，運行穩定，于2015年3月停機進行首次檢查性A修。檢查發現發電機定子鐵芯背部有多處灼傷，不同灼傷點呈現黑色痕跡、齒壓板鐵板翹曲、電弧凸瘤等現象，部分灼傷點如圖1所示。發電機定子鐵芯出現灼傷后如果未及時處理，在機組運行中，灼傷部位容易發生短路，甚至可能導致發電機定子線棒擊穿，造成設備嚴重損傷。

圖1 電弧灼傷點

1 原因分析

發電機邊段鐵芯發生故障的原因是多方面的，主要包括以下幾點：

（1）大型發電機通常采用氣隙取氣式通風結構，邊段結構處于出風區，溫度相對較高。

（2）發電機端部磁場比較特殊，尤其在由滯相運行轉換為進相運行時，轉子磁場由去磁作用變為助磁作用，導致端部漏磁通急劇增大[1]。

（3）硅鋼片在成型過程中由于工藝原因，使其邊緣存在毛刺，毛刺在發電機運行過程中，會刺傷片間絕緣，引起硅鋼片片間短路等[2]。

（4）端部屬于整個鐵芯的末端，不像中部那樣相互擠緊，容易出現松動。

結合該汽輪發電機廠設備結構和現場檢查情況，對此次故障原因分析如下。

1.1 毛刺的存留

發電機定子的邊段鐵芯為Donuts結構，該段鐵芯在發電機廠內的鐵耗試驗是單獨進行的。在鐵耗試驗中，為了準確找出熱點，對該段鐵芯的外圓進行了打磨，共均勻分布21處打磨點，用以模擬實際運行中，發電機支撐筋在鐵芯背部短接的情況。雖然在工藝上最后會對打磨處進行處理，但仍可能存留少量毛刺，從現場檢查情況來看也確實如此。

1.2 鐵芯硅鋼片間存在微小電壓差

發電機廠經過專題研究發現，發電機運行時，定子鐵芯硅鋼片間存在微小電壓差，普通硅鋼片片間電壓約為0.1 V，端部硅鋼片受端部漏磁的影響，片間電壓略高，尤其在進相運行工況下，電壓更高。

1.3 電灼傷熔點的產生

發電機運行過程中存在振動，這將會導致片間存留的毛刺出現似接觸非接觸的狀態，即使片間存在微小的電壓，也可能產生跳火，從而導致局部過熱，最終形成熔點。

2 模擬處理及驗證

2.1 檢查確定故障類型

為進一步確認故障原因，從汽勵端冷卻器位置進入機座內部與鐵芯背部位置，檢查發現汽端在目測可及區域無明顯缺陷，勵端在目測可及區域共5個位置有缺陷，具體分布情況如表1所示，發電機支撐筋編號如圖2所示。

2.2 模擬故障類型

為了查明發生熔點的原因并驗證后續處理方案，在發電機廠內重新疊裝與故障發電機同型號的邊段鐵芯，模擬現場各種缺陷類型，并依據處理方案對同類型缺陷進行處理，然后進行鐵耗試驗，觀察故障模擬的處理結果。模擬情況如下：

（1）模擬故障A情況：黑色磨擦痕跡。在鐵芯環外圓21等分中的其余20處高度方向上，打磨掉表面絕緣漆，寬度約為5mm。

表1 故障位置

圖2 發電機支持筋編號示意

（2）模擬故障B情況：齒壓板翹曲。在試驗發電機圓周選擇2處齒壓板拼接處，做模擬松動處理，將齒壓板鐵板邊角上翻起約10mm。

（3）模擬故障C情況：電弧瘤。在打磨位置7等分處的第一檔上，點焊成瘤，形成短路點。

（4）模擬處理方案1：用百潔布對打磨位置清理，去除表面毛刺。

（5）模擬處理方案2：對電弧瘤位置打磨，去除焊點，采用磷酸電解，消除片間短路。

（6）模擬短路點，為下一步做鐵耗試驗做好準備。將厚度0.02～0.04mm的鋁箔紙剪成長130mm、寬50mm的條狀，再折成圓形，用膠帶粘在7等分打磨處，確保鐵芯背部短路。

2.3 進行鐵耗試驗

在完成上述現場故障模擬及相應處理后，進行鐵耗試驗。試驗確定的磁通密度為1.45T（略大于運行時定子鐵芯軛部磁通密度），鐵耗試驗結果為：試驗進行60 min后，鐵芯環最高溫差4K，最高溫升21.6K；80 min后，鐵芯環最高溫差6K，最高溫升26.5K；用紫外成像儀檢查齒壓板翹曲部位無跳火現象，其余軛部也無跳火現象。

鐵耗試驗數據表明，發電機鐵芯溫差及溫升均滿足國家標準要求[3]。

3 現場處理

從發電機廠內的模擬情況可知預定的處理方案可行，于是按此預定方案在現場對發電機定子端部鐵芯進行處理。

（1）對表面有黑色磨擦痕跡的地方，用百潔布打磨，表面涂刷絕緣漆。

（2）對有電弧瘤的地方，順著沖片的方向，打磨電弧凸瘤，并用百潔布去除表面毛刺，用磷酸電解消除片間短路，表面反復涂刷環氧漆。

（3）對齒壓板翹曲的地方，采用榔頭進行初步整形，并用超薄液壓千斤頂以端部壓圈為靠山，進一步整形，對不能完全復位的翹曲處反復涂刷環氧漆，直至不留間隙。

現場處理結束后，在現場對發電機進行了鐵耗試驗（磁通密度為1.25T、時間120 min），鐵芯內圓無任何熱點。同時用熱像儀和紫外成像儀觀察勵端端部鐵芯外圓，無任何熱點和跳火現象。鐵芯最大溫升17.5K，最大溫差3.4K，均符合國家標準。

故障處理后，經過一年多時間的運行，未見處理后的灼傷點再有增加趨勢，發電機運行穩定，各項監控參數正常。

4 結語

對該起發電機定子鐵芯灼傷故障的檢查、分析、處理及后續跟蹤檢查表明：發電機因鐵芯背部存留毛刺，在發電機運行過程中，由于邊段硅鋼片間存在的微小電壓而引發跳火，導致局部過熱灼傷。經過制造廠處理方案的模擬試驗，在確證方案正確有效后，進行現場處理，有效消除了故障點，避免了故障擴大而引發事故。同時，對檢修工作提出建議：現場發電機鐵芯的檢查，一般情況下，都會將主要精力集中在定子膛內和鐵芯的端部，定子背部的檢查往往容易被忽視，以后要加強對該部位的檢查，尤其是長期高負荷運行，并且進相運行機會較多的發電機，更應重視對端部背部鐵芯的檢查。

[1]白亞民，李俊寶，張壽巖，等.汽輪發電機定子鐵芯故障分析和處理實例[J].大電機技術，2004（Z1）:6-7.

[2]李偉清.汽輪發電機故障檢查分析及預防[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]國家能源局.防止電力生產事故的二十五項重點要求及編制釋義[M].北京：中國電力出版社，2014.

[4]鄢仁成，王洲.發電機定子線棒磨損現象分析及處理[J].浙江電力，2012，31（8）:42-45.

（本文編輯：張 彩）

Analysis and Treatment of Stator Core Burn of660 MW Steam Turbine Generator

HU Zhou1，ZHU Chaoyang2，DING Yangjun1
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou310014，China；2.Huaizhe Coal&Power Fengtai Power Generation Co.，Ltd.，Huainan Anhui232131，China）

Several burns were detected on the back of stator core during660 MW steam turbine generator examination in a power plant.It is found that there are burrs on the back of stator core，due to which there comes small voltage between silicon steel sheet，and flashover thereby occurs and the stator core burn comes with partial overheat.Through simulation demonstration and field treatment，the defects are eliminated，which provides reference to generator maintenance and treatment on stator core burn of generator.

TM311

：B

：1007-1881（2016）09-0046-03

2016-07-06

胡 洲（1978），男，高級工程師，主要從事汽輪機組技術監督工作。