磁極引線撕裂引起轉子一點接地的原因分析

付朝霞

(北京十三陵蓄能電廠，北京 102200)

1 發電機簡介

某容量為200 MW的立式水輪發電機于1995年投運，定子額定電壓13.8 kV，定子額定電流9 288 A，額定轉速500 r/min，飛逸轉速725 r/min，轉子額定電壓154 V，額定電流2 134 A。轉子為凸極式，轉子磁極為完全向心型，共6對。轉子磁極引線為多層軟銅片L形結構，每個磁極有1組長引出線和1組短引出線，每組從磁極引出后分為2條軟連接，每條軟連接由14片0.5 mm×59 mm的銅片組成，每組共28片銅片。

該機組的轉子一點接地保護設置為投跳閘。

2 轉子一點接地故障

該機組數次在運行中發生轉子一點接地跳閘故障，故障原因均為磁極引線軟連接單片撕裂，搭接到轉子鐵心或阻尼拉桿上，造成引線接地，如圖1所示。

3 故障原因分析

檢查發現，撕裂部位是磁極引線長軟連接最外側銅片，且撕裂位置均為引線根部(磁軛側)，如圖2所示。主要原因是該種型式的磁極軟連接在易出現裂紋的根部位置承受的離心應力較高，且各層軟銅片受力不均，尤其是最外側銅片整體受力較大，如果再受外力碰壓損傷變形，則更易造成撕裂。

圖1 磁極引線軟連接撕裂

圖2 發生撕裂位置

4 處理方法

在撕裂片數不多時，可采取撕掉已經發生撕裂的軟連接銅片的方法進行處理。

在設計時，磁極軟連接的載流密度留有一定的裕度，軟連接缺少數片不影響載流量，但應符合DL/T 817—2014《立式水輪發電機檢修技術規程》中磁極引線缺失15 %需要更換引線的規定。以該臺機組為例，28片銅片最多只能缺失4片，撕掉4片后，若再發生撕裂就要更換引線。為了避免軟連接繼續撕裂，需要采取臨時措施，防止軟連接繼續撕裂后再次造成轉子一點接地跳機故障。

4.1 采取絕緣熱縮套管

開始時，采取絕緣熱縮套管防護方式進行處理，如圖3所示。但是，機組運行一段時間后，熱縮套在離心力的作用下，徑向外側位移近三分之一，堆積在軟連接的根部，如圖4所示。

圖3 采取絕緣熱縮套管防護

圖4 運行一段時間后的軟連接熱縮套

熱縮套堆積在根部，會不斷摩擦軟連接根部位置的表面絕緣漆。經檢查，發現部分軟連接的根部已經出現摩擦痕跡。若絕緣漆被磨掉，再有油碳、粉污或金屬屑等搭接，有造成磁極繞組接地或者短路風險。

因此，將熱縮套全部取下，另選其他方案。

4.2 采取浸環氧膠玻璃絲帶綁扎

經過分析及多次試驗，采取浸環氧膠玻璃絲帶綁扎的方法，分別在軟連接的兩端和中間位置，半疊繞綁扎浸膠玻璃絲帶4圈，如圖5所示。

圖5 采取浸環氧膠玻璃絲帶綁扎

采用此方法處理后，提高了軟連接的整體性，均勻了各單片之間的受力，且經過浸膠的玻璃絲帶綁扎牢固。經過機組長時間的運行驗證，能起到了良好的效果。

這種方法可作為臨時處理措施，但根本的解決方法是進行引線換型，更換引線。

5 結束語

針對多層軟銅片L形結構的磁極引線由于單片撕裂造成的轉子一點接地故障，采取將引線用浸膠玻璃絲綁扎的方法進行臨時處理，效果良好。因該種型式的軟連接存在應力集中位置相對固定及單片撕裂造成轉子一點接地的隱患，若要徹底解決，需要進行引線換型，更換引線。