水輪發電機定子RTD補救方案

葉觀全

(閩東水電開發有限公司，福建 寧德 352100)

水輪發電機定子RTD補救方案

葉觀全

(閩東水電開發有限公司，福建 寧德 352100)

鑒于定子鐵芯、繞組RTD溫度測點損壞較多的情況，提出了采用外部貼片式RTD的補救方案，介紹了定子繞組RTD、定子鐵芯RTD和定子頂齒RTD的安裝位置及工藝流程，指出了方案需要考慮的問題。采用此種補救方案后，機組定子運行穩定。

水輪發電機；定子；溫度測點；補救方案

0 定子RTD概況

在電力生產領域里，大型發電機定子對電阻溫度探測器(Resistance Temperature Detector，RTD)的壽命要求非常高。在水輪發電機組的例行檢修中，除非遇到特殊情況，基本不直接碰觸發電機定子，這就要求定子RTD的使用壽命要超過定子的使用壽命。不僅如此，定子RTD的安裝位置也極其特殊，處于強磁場干擾、緊鄰氣隙、安裝空間狹小的區域。這對RTD的絕緣、屏蔽、防電暈和防磁化有很高的要求，也對RTD的安裝位置和安裝工藝有特殊要求。鑒于發電機定子RTD的重要性，當RTD溫度測點損壞較多，超過總測點數的一半時，亟需修復或補救。

1 檢查狀況

2009年9月，閩東水電開發有限公司對所屬電站進行熱工監督檢查，發現芹山電站2臺機組繞組、鐵芯RTD溫度測點損壞較多，而周寧電站2號機組繞組溫度測點損壞較多。芹山電站1號機繞組溫度測點共設16個，損壞了4個點；鐵芯溫度測點共設6個，損壞了3個。其2號機繞組溫度測點共設16個，損壞了3個；鐵芯溫度測點共設6個，損壞了4個。周寧電站2號機繞組溫度測點共設18個，損壞了6個，且集中在44，45，114槽的方向，1號機無故障點。

由于定子測溫元件需在機組大修時吊出轉子拔定子線棒的情況下才能處理，因此在未處理前，要求現場運行人員做到：

(1) 嚴格控制機組定子、轉子電流在額定值范圍內，盡量不超出力運行；

(2) 在電網事故等特殊情況下，應避免長時間超額定電壓和過頻率運行；

(3) 發電機各空氣冷卻器流量、壓力應平衡，壓力不得相差49 kPa以上；空氣冷卻器冷風不得超過40 ℃，熱風不得超過65 ℃，應參照長期運行的平均溫度，如溫升超過5 ℃時，應立即調整空冷水量；嚴禁發電機在空氣冷卻器無冷卻水或流量異常減少的情況下長時間運行；

(4) 加強監視故障測點相鄰兩邊的繞組、鐵芯測點溫度和其靠近的空氣冷卻器冷、熱風溫度，相鄰正常測點的繞組、鐵芯溫度不得超過110 ℃。

2 修復方案

更換定子繞組和鐵芯RTD的根本解決辦法是拔定子線棒；但該方法工程量巨大，且耗資耗時，從實際運用角度而言基本不可行，因此被否定，改采用定子外部貼片式RTD作為補救措施。

2.1 定子繞組RTD安裝

2.1.1 RTD安裝位置

RTD在原始和補救修復時的安裝位置不相同，如圖1所示。結合機組大修，可把繞組RTD安裝在緊貼上層線棒靠氣隙的端面。

2.1.2 RTD安裝工藝

2.1.2.1 拆卸槽楔和墊條

圖1 RTD在原始和補救修復的安裝位置

在需要安裝RTD位置的槽楔上定位，按槽楔→導向墊條→波紋墊條→保護墊條的順序局部拆卸，上層線棒槽結構如圖2所示。

圖2 上層線棒槽結構示意

2.1.2.2 保護墊條開槽

在保護墊條緊貼線棒的面上開槽。槽深為墊條厚度的1/2，槽長=RTD探頭長度+2 mm，槽寬= RTD探頭長度+2 mm，槽尾部留100 mm，用于埋設導線，如圖3所示。

圖3 保護墊條開槽示意

2.1.2.3 刷半導體漆并膠結

在槽中和RTD上分別涂刷半導體漆，將傳感器固定于槽中，均勻施加29.4 N的壓力并持續施加30 min，以使RTD可靠粘結在槽中，如圖4，5所示。

圖4 RTD裝配示意1

圖5 RTD裝配示意2

2.1.2.4 回裝帶有RTD的保護墊條

分別在線棒和墊條將要貼合的面(即裝有RTD的面)上涂抹半導體漆，將保護墊條貼于上層線棒靠近氣隙的端面，如圖6所示。

2.1.2.5 回裝槽楔

回裝順序為波紋墊條→導向墊條→槽楔。在回裝過程中，如果墊條間有空隙，可根據空隙大小多加1層0.2-0.8 mm的保護墊條?；匮b槽楔時，要輕輕楔進，避免對槽楔造成機械損壞。

圖6 回裝保護墊條示意

2.2 定子鐵芯RTD安裝

安裝定子鐵芯RTD時，需防止傳感器或導線在脫落時進入氣隙。安裝位置是沿通風槽的鐵芯側面，此位置在徑向上有槽楔板防護，如圖7所示。

圖7 定子鐵芯RTD安裝示意

2.3 定子頂齒RTD安裝

頂齒RTD安裝方式采用環氧膠粘帖，待其固化后再涂抹半導體漆，如圖8所示。需要說明的是，部分機組并未在此布置RTD，但并不代表頂齒RTD不重要。由于此部位最易于實施安裝，很多試驗往往選擇在此臨時布置測點。在這里安裝RTD，也可作為溫度監測的參考。

3 需要考慮的問題

3.1 補救用的RTD實測溫度的準確

度

補救用的RTD安裝位置和原始安裝位置的RTD所處環境溫度有所差別。繞組RTD的原始安裝位置是在2個線棒之間，理論上此處溫度更能真實反映繞組溫度，溫度也更高。如果在補救位置安裝，也能基本反映繞組溫度，但實測溫度可能會比實際溫度稍低。因此，應考慮對其測值進行補償，可與機組過去運行時的歷史值或者選擇殘存的仍然正常工作的RTD比對，以確定補償的數值。

圖8 定子頂齒RTD安裝示意

3.2 RTD冗余配置

部分機組在設計時，會在定子的相鄰部位安裝2支傳感器作為冗余或備份。由于同一廠家的傳感器在同樣的物理和化學環境中，其損壞幾率可視為是一樣的，使用壽命也是一樣的。因此，正確的冗余應該采用2種不同廠家和結構的RTD。

4 結束語

機組投運后，檢查發現機組定子采用外部貼片式RTD的測量溫度比原始安裝的RTD運行中實際溫度有偏差，經對其測值進行補償后能替代原有測溫元件，能正常監測機組定子運行溫度，投運至今，機組定子外部貼片式RTD運行性能穩定。

1 付朝霞.水輪發電機定子繞組絕緣故障試驗查找[J].電力安全技術，2003，15(4)：50-51.

2016-09-20。

葉觀全(1976-)，男，工程師，主要從事安全生產技術監督工作，email：527839458@qq.com。