#2燃機發電機轉子診斷性大修研究分析

（江蘇華電戚墅堰發電有限公司，江蘇常州 213011）

1.#2發電機運行的基本情況

#2發電機在2005年11月投入運行，在2007年7月的啟動過程中，連續2次轉子接地啟動失敗，且在檢查前，發電機轉子的絕緣電阻在特定位置下萬用表測量轉子對地電阻只有3.5Ω，盤車嚙合過程中產生振動轉子絕緣恢復，轉子送電機廠解體發現0極汽端#8槽阻尼條與轉子小齒之間有針狀金屬加工遺留物、離汽端80cm通風孔處有銅刺，某公司判斷為動態金屬接地，轉子線圈清理重新粘接絕緣層，出廠試驗合格于9月15日出廠，9月24日恢復正常運行。

2015年2月28日#2燃機發電機冷拖至700rpm時勵磁裝置接地保護動作，動作時勵磁裝置顯示接地電阻73.9Ω。某公司及電科院專家參與檢查、試驗，基本判斷為轉子存在不穩定接地，包括油污、金屬粉末等，按照頂峰運行方式可以監視運行，并做好轉子大修準備工作。

2.電機廠內檢修的基本情況

2.1 #2發電機轉子的現場解體情況

#2發電機轉子于4月27日順利運抵電機廠，解體前檢查轉子直流電阻、絕緣電阻、交流阻抗等數據均正常，隨后進行拆護環檢查，整個過程沒有發現金屬異物、油污等原先懷疑的接地原因，但在對集電環螺釘進行交流耐壓試驗時內環極螺釘擊穿，主要發現六個問題。

2.1.1 負序電流引起電弧燒灼

發電機頻繁啟動，因采用LCI（變頻器）帶發電機引起的負序電流，在槽楔、阻尼條、本體燕尾槽內有大量電弧燒傷痕跡。

2.1.2 轉子本體內粉末狀物

在轉子解題過程中，在楔下墊條、小齒楔形槽均出現黑色粉末物，轉子槽內有明顯鐵銹，轉子槽內粉末物大部分不帶磁性，部分有被吸鐵石吸附，顏色為黑色。

2.1.3 轉子盤車隔塊磨銅現象

某公司390H全氫冷發電機轉子端部線圈的隔塊、極心塊等對端部轉子線圈起到固定、限位作用，其固定隔塊的支持片是由兩層nomax紙用鉚釘鉚接，支持片被絕緣瓦壓在頂匝線圈防止位移，實際在發電機長時間盤車時，隔塊與線圈側面會發生相對位移，因隔塊材料為環氧玻璃布板，與線圈摩擦而形成銅膜積于隔塊表面，對于隔塊表面銅磨是否會引起匝間短路風險，某電機廠有限公司大電機研究所做的試驗證實隔塊表面銅膜不會引起匝間短路的可能，在轉子修前試驗所做的極間電圧試驗、交流阻抗試驗均不支持有匝間短路問題。

2.1.4 線圈匝間絕緣位移斷裂

某公司390H全氫冷發電機轉子線圈采用副槽通風結構，線圈單邊粘接一層環氧玻璃布板，在2013年12月我電廠現場更換主引線螺釘組件時發現部分線圈通風孔出現局部堵塞現象，是由脫落位移斷裂的匝間絕緣錯位導致的通風孔局部堵塞，現場進行了部分修理。此次轉子解體仍然出現此問題，匝間絕緣脫落位移、斷裂錯位會導致部分匝間絕緣缺失引發匝間短路風險，如果錯位的匝間絕緣堵塞通風孔嚴重的話，會導致轉子溫度不均而熱彎曲引發振動。

2.1.5 內環極主引線導電桿組件松動

我電廠#2發電機轉子在2013年12月已經更換為GE升級后的主引線導電桿組件，此次仍然出現一側主引線組件松動是近年來同類型燃機發電機的第一次，國內390H發電機主引導電桿組件線均出現松動，由常規試驗時測量轉子直流電阻存在隨角度變化而變化的問題。

2.1.6 內環極集電環導電螺釘絕緣擊穿

按照某電機廠標準工藝，主引線組件裝復后進行第一次耐壓試驗，接近1min時試驗裝置跳閘，顯示絕緣擊穿，根據經驗判斷擊穿位置在集電環導電螺釘位置可能性最大，拆解內環極集電環導電螺釘發現絕緣擊穿，是#2發電機轉子非穩定接地的另一個疑似點。分析原因有可能是原來結合面存在雜物或潮氣形成放電通道。此次檢修對內、外集電環導電螺釘全部進行更換。

2.2 #2發電機轉子大修情況

#2發電機整體返廠大修，內環極主引線組件松動借調進口備件及處理影響、進口RTV11填充膠應急采購對進度稍有影響，后續動平衡試驗較為順利又趕回了進度，100道標準工藝、試驗標準、質檢程序均嚴格按照某電機廠公司生產管理體系執行。

3.#2燃機發電機轉子檢修總結

3.1 引發#2發電機轉子接地的原因分析

3.1.1 楔下墊條表面金屬粉末搭橋

#2發電機轉子返某電機廠進行接地診斷性大修，在解體過程中沒有發現金屬異物和其他異物，但在槽內槽楔、小齒楔形槽、阻尼條、楔下絕緣條結合面及縫隙中發現較多的黑色粉狀物，大部分物磁性、少量有磁性，基本判斷為發電機頻繁啟動過程中LCI帶發電機作同步發電機運行時負序電流在槽楔、阻尼條、轉子本體齒槽之間發生電弧引起金屬粉末，部分轉子本體槽內槽襯與漆面摩擦產生油漆粉末物，以及部分因氫氣濕度引起的鐵銹，這些粉狀物積聚在楔下墊條、線圈、阻尼條和槽楔，在頻繁啟停、磁場力、轉子冷卻風等因素綜合作用下引起楔下墊條表面搭橋形成接地通路或對地絕緣降低，靜態下又呈現高絕緣電阻狀態。

3.1.2 內環極主引線組件松動

轉子解體中發現內環極主引線組件松動，在轉子孔內壁、主引線絕緣套、半圓導電桿表面形成銅粉，隨著情況進一步惡化，加速主引線頭與導電接觸片的磨損，會產生大量銅粉在絕緣套表面形成通道降低對地絕緣，但引發接地的可能性不大。

3.1.3 集電環螺釘絕緣不良

按照工序第一次進行交流耐壓試驗時，內環極集電環導電螺釘擊穿，擊穿點位置為導電螺釘中心孔徑向通氣小孔、絕緣環、O形密封圈，擊穿部位呈黑色膠泥狀，分析原因為原來安裝時存在異物、潮氣等引起表面爬電，慢慢形成電樹枝引發絕緣表面炭化，在較低電壓下不會一次性擊穿或呈非線性電阻狀態，500V絕緣表測得絕緣電阻較高（1330MΩ），在較高的交流電壓下便一次性擊穿。

3.2 提高發電機運行可靠性的策略

3.2.1 啟停頻繁運行方式的應對

某公司390H發電機在國內頻繁啟停運行方式下的故障率較高，而國外故障率較低，說明了頻繁啟停對發電機的影響還是比較明顯的。從近10年來390H全氫冷發電機的運行情況分析，降低啟停次數，對減少負序電流電弧燒灼形成粉末比較明顯。在啟停次數較高工況下縮短發電機大修間隔，從#2發電機2007年9月至2015年初的運行情況看，每隔6～8年安排返廠大修一次能比較徹底地發現和解決問題。

3.2.2 提升發電機的運行內環境

390H、324及同類型全氫冷發電機密封油采用單流環結構，且密封油與潤滑油公用，造成密封油含水量較高，發電機內容氫氣容易在氫側密封油吸收潮氣導致發電機內部絕緣性能下降，易發生金屬腐蝕，因此必須對燃機主油箱中的潤滑油含水量進行控制確保在線油凈化裝置的工作效能，定期監測潤滑油中的含水量。同時確保密封油氫、油壓差在合理范圍，防止發電機內部進油，在裝置中增加油氣分離裝置，按照吸附劑的正常壽命每三年全部更換。

4.GE全氫冷發電機轉子的應對維護思路

4.1 強化日常維護

巡檢及日常維護應對集電環部位進行重點檢查，如集電環絕緣套表面有無積碳、油泥、電刷、電刷架及附件有無碳粉、油泥集聚，確保防濕加熱器投用。要定期檢查接地電刷的可靠性，防止油污影響接地碳刷與大軸的接觸電阻，測試對地導通電阻。定期檢查集電環罩內的監測元件安裝可靠性防止掉落引發接地故障。在對電刷進行維護作業時，最好在停機狀態下進行防止人為操作造成轉子接地的可能。

4.2 重點部位做好狀態監測

應對GE全氫冷發電機在頻繁啟停運行方式下出現的特有故障，在平時維護、檢修中繼續做好轉子線圈R角絕緣、主引線組件、線圈出槽口位置、絕緣隔塊等部位的內窺鏡檢查。在頻繁啟停、盤車方式下，集電環導電螺釘與半圓導電桿的也應在三年拆解檢查螺紋有無過熱變色、絕緣套有無變色爬電，并改進上背帽的鎖定結構便于拆裝，上背帽與分流環之間的墊片改進為可鎖定結構，使導電螺釘可以重復使用減少進口零件采購費用。