300MW汽輪發(fā)電機鐵心松動局部過熱損壞原因分析及處理

摘 要：本文對某熱電廠1號發(fā)電機因為鐵心松動磨損絕緣材料導致定子線圈接地故障的檢查、處理及原因分析進行了研究，使用紅外成像法對鐵心質(zhì)量檢測進行了介紹和總結(jié)，保證了發(fā)電機安全穩(wěn)定地運行。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機；局部過熱；紅外熱成像

中圖分類號：TM31 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0257-02

1 故障描述

2017年河北某熱電廠300MW機組1號發(fā)電機在運行中發(fā)生定子接地故障，對發(fā)電機進行故障原因查找為A相接地故障。

發(fā)電機轉(zhuǎn)子抽出后檢查發(fā)現(xiàn)汽側(cè)12點鐘方向定子#34和#35槽的汽端邊段鐵心存在松動和斷齒現(xiàn)象，另有#22、#47、#49、#53槽4處汽端邊段鐵心過熱、松動現(xiàn)象。

#34槽與#35槽間鐵心邊端（階梯齒）靠近壓指處的鐵心硅鋼片齒部發(fā)生嚴重的片間松動磨損現(xiàn)象，磨損的大部分硅鋼片已磨成粉狀，導致嚴重過熱損壞。

哈電技術(shù)人員拆除故障#35槽上層線棒后，檢查發(fā)現(xiàn)#35槽上層線棒與汽側(cè)#35槽邊段鐵心接觸面處絕緣磨損。

由于#35槽汽側(cè)邊段鐵心松動，造成邊段鐵心部分斷裂，導致#35槽定子上層線棒與汽側(cè)#35槽邊段鐵心接觸面處絕緣磨損，松動的鐵心將5.5mm厚的繞組絕緣磨損達深度達5mm，最終導致線棒擊穿接地。

2 處理措施

2.1 鐵心松動處理

發(fā)電機鐵心部分松動過熱和斷齒問題經(jīng)廠家工藝專家檢查，為對故障點徹底處理，同時拆除了#34和#35槽上層線棒。一般采用在片間插人0.2mm厚的環(huán)氧玻璃布板的方法，環(huán)氧玻璃布板與鐵心片隔一片或兩片細心插入。由于鐵心兩側(cè)緊靠繞組，若向更深處繼續(xù)插片比較困難，此時要取出線棒，這樣便于插片到更深處，以增強片間絕緣和減小渦流。對于間隙較小，環(huán)氧玻璃布板難以插入的鐵心疊片，可用窄而薄的專用工具把齒撬開，在撬開的縫隙中灌入絕緣樹脂膠[1]。

2.2 定子鐵心斷齒處磷酸電腐蝕處理

用電極浸沾磷酸電解液在需要電解腐蝕表面來回涂刷，在電解期間目測檢查，若沖片層次已清晰，則停止電解。如圖1所示為電腐蝕所用儀器；如圖2所示為專業(yè)技術(shù)人員對#35槽鐵心進行打磨。

2.3 定子鐵心熱點鐵損試驗合格后鑲嵌假齒處理

發(fā)電機大電流鐵心損耗試驗檢驗合格后，將假齒周圍刷涂環(huán)氧膠，再將該塊鑲?cè)霐帻X位置，用環(huán)氧膠填充假齒周圍，保證假齒與鐵心能完全固定。

鐵心技術(shù)人員對#35槽損壞的邊段鐵心進行打磨、電腐蝕、插云母片處理后鑲嵌“假齒”。

2.4 定子鐵心定位螺栓檢查和液壓拉伸處理

哈電質(zhì)檢人員用手錘敲擊檢查汽、勵兩端定位筋螺母，發(fā)現(xiàn)勵端12點鐘與1點鐘位置有兩處定位筋螺母松動。其余勵端定位筋螺母無松動現(xiàn)象。汽端定位筋螺母未發(fā)現(xiàn)松動現(xiàn)象。

哈電鐵心拉伸技術(shù)人員使用鐵心液壓拉伸專用工具對1號發(fā)電機汽、勵兩端鐵心定位筋螺母按照規(guī)范進行拉伸處理，鐵心液壓拉伸工具壓力800bar。

3 鐵心松動原因及暴露的問題

3.1 鐵心制造及檢修質(zhì)量存在問題

鐵心壓裝變松的主要原因是由于鐵芯扇形片的厚度不均勻、鐵心定位螺桿螺母緊固不均勻、鐵心在制造廠時的疊裝質(zhì)量低劣等。

3.2 運行中溫度變化的影響

發(fā)電機運行過程中因有功負荷變化較大，導致鐵心溫度變化而熱脹冷縮，就容易引起鐵心端部松動，在電磁力作用下發(fā)生振動。

4 修復后鐵心損耗試驗

鐵心紅外熱成像試驗檢測：

紅外熱成像鐵損試驗是檢測鐵心質(zhì)量完好性最直觀的辦法，為了進一步確認鐵心質(zhì)量，進行鐵心損耗試驗，通過測量鐵軛和齒部的溫度，檢查各部分溫升及溫差，綜合判斷鐵心片間絕絕緣是否良好，確保在熱點處理后鐵心質(zhì)量，避免發(fā)電機帶缺陷投運[2]。

發(fā)電機所處12.6m平臺，6kV配電室位于其下方的6.3m平臺，電源選取方便，啟備變?yōu)橛休d調(diào)壓，系統(tǒng)電壓調(diào)整方便，由于采用6kV電壓，勵磁電流相對較低，可降低勵磁電纜截面，便于纏繞，并可以滿足鐵損試驗的1.4T的磁密值，試驗時使用熱成像儀檢查定子的全部齒，找出溫升較高部位然后結(jié)合紅外點溫計進行特別監(jiān)視。

在發(fā)電機膛內(nèi)搭設4根木方，在發(fā)電機汽勵兩側(cè)棱角處放置膠皮，之后將專用電纜繞行發(fā)電機10圈后連接至#1機組6KVIA段010開關(guān)（#1機組短路試驗裝置電源）A相與C相。軟電纜應放置在木方上，不得直接落在鐵芯上，盡量不與基座或地面接觸，若必須接觸應墊膠皮保護電纜，中間接頭使用熱塑管進行熱塑處理，并使用木方將其支起，防止自中間接頭處對地放電。在發(fā)電機另一側(cè)敷設一根獨股線，繞行一周，接電壓表進行電壓監(jiān)視。由繼保專業(yè)對該試驗開關(guān)安裝一個急停按鈕，放置在12.6m試驗現(xiàn)場，防止發(fā)生意外時無法及時停電。現(xiàn)場檢查完畢后，閉合試驗開關(guān)。檢查二次電壓，一次電流，試驗時使用紅外成像儀對膛內(nèi)鐵心進行實時觀測，確定故障點并對其進行記錄，試驗結(jié)束后繼續(xù)處理。

從建立試驗磁通開始，通過紅外熱成像儀對鐵心溫度進行了監(jiān)視，鐵心整體沒有過熱點最高溫升<25K，最大溫差<15K單位鐵損<2.58W/kg，檢修后鐵心絕緣良好。

2018年1月6日對發(fā)電機鐵心損耗試驗通電15min時，使用紅外成像儀測量#35槽邊段鐵心損壞處溫度為158℃，經(jīng)哈爾濱電機廠技術(shù)人員對該處鐵心進行修理，鐵損試驗通電50min測量#35槽邊段鐵心最高溫度為34.3℃，溫升11.3℃，<溫升標準25℃，處理合格（環(huán)境溫度18℃，鐵心初始溫度23℃）。

#35槽邊段鐵心處理前最高溫度158℃，#35槽邊段鐵心處理后最高溫度34.3℃。此外，在鐵損試驗過程中發(fā)現(xiàn)#7、#11、#14、#18、#22、#25、#27、#29、#30、#31、#33、#35、#47、#49、#50、#53共16處鐵心超溫（溫升超25K）。經(jīng)對上述位置鐵心進行處理后，鐵損試驗檢測合格。

5 結(jié)束語

綜上所述，得出以下結(jié)論：

（1）發(fā)電機鐵心在生產(chǎn)過程中對人的手工工藝依賴性高，在對鐵心松動修復過程中應對修復工藝嚴格把關(guān)，防止在發(fā)電機檢修過程中對片間絕緣造成破壞。

（2）鐵心故障修復后應至少進行一次紅外熱成像鐵心損耗試驗檢測，以驗證修理質(zhì)量，確保鐵心表面有無熱點。

（3）鐵心松動要及時檢測和處理，防止鐵心局部熱點劣化，因此應制定反事故措施，把大電流鐵心損耗檢測方法納入檢修后常規(guī)試驗項目中，確保鐵心在檢修后無缺陷投入運行。

參考文獻

[1]康仕仁.論發(fā)電機絕緣損壞的原因及預防措施[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2018（4）：46～47.

[2]蔡萬里，阮 羚，胡 鵬.一起水輪發(fā)電機組過速致定子端部繞組嚴重損壞的事故分析[J].湖北電力，2016（06）：33～36.

收稿日期：2018-8-5

作者簡介：顧進良（1984-），男，天津人，工程師，本科，從事設備管理工作。