330MW汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組直流電阻不平衡故障診斷及端部繞組焊接修復(fù)方法

陶軍華 肖紅亮

（華能嘉祥發(fā)電有限公司，山東 嘉祥 272400）

330MW汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組直流電阻不平衡故障診斷及端部繞組焊接修復(fù)方法

陶軍華 肖紅亮

（華能嘉祥發(fā)電有限公司，山東 嘉祥 272400）

本文分析#2發(fā)電機(jī)定子三相直流電阻不平衡的原因，采用直流電橋監(jiān)測(cè)法和“敲擊法”順利找到焊接斷頭位置。針對(duì)330 MW發(fā)電機(jī)定子線棒的焊接缺陷，采用紅外技術(shù)對(duì)接頭進(jìn)行過(guò)熱檢測(cè)，取得了顯著效果。

發(fā)電機(jī)；定子；故障診斷；虛焊；接頭；缺陷處理

0 引言

由于端接頭接觸電阻與端接頭的焊接方法和焊接工藝不良，在發(fā)電機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，由于長(zhǎng)時(shí)間定子繞組溫度高，端部繞組受發(fā)電機(jī)機(jī)體振動(dòng)及其內(nèi)部可能存在焊接物不嚴(yán)實(shí)的情況，其不嚴(yán)實(shí)度直接影響到接頭接觸電阻值的大小，根據(jù)Q＝I2Rt，在額定電流下，接觸電阻增大的接頭會(huì)產(chǎn)生局部發(fā)熱，絕緣材料便會(huì)逐漸熱老化。熱老化的象征大多為絕緣顏色逐漸變?yōu)榻购?，失去彈性，變硬、變脆，發(fā)生龜裂，機(jī)械強(qiáng)度降低，嚴(yán)重者受振動(dòng)即剝裂、掉落，進(jìn)而造成事故。[1]繞組直流電阻值在校正了由于引線長(zhǎng)度不同而引起的誤差后，相互間差別與初次(出廠或交接時(shí))測(cè)量值比較，相差不得大于最小值的1.5%，超出要求者則應(yīng)查明原因。[2]若繞組直流電阻增大，有可能是端接頭接觸電阻增大，實(shí)際上表明某些端接頭在運(yùn)行中受電、熱和機(jī)械力的作用而發(fā)生了變化，導(dǎo)致該接頭的接觸電阻增大。本文通過(guò)山東華能嘉祥發(fā)電有限責(zé)任公司#2發(fā)電機(jī)定子三相直流電阻不平衡的原因，采用直流電橋監(jiān)測(cè)法和“敲擊法”順利找到焊接斷頭位置，并采用紅外技術(shù)對(duì)接頭進(jìn)行過(guò)熱檢測(cè)，成功消除了缺陷。

1 定子繞組線棒接頭開(kāi)焊故障的檢測(cè)及實(shí)例

1.1 線棒端部直阻變化分析

華能嘉祥發(fā)電有限公司發(fā)電機(jī)是山東濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)，型號(hào)WX25R-127，額定容量388.2 MVA，額定功率330 MW，額定電壓22000 V，額定電流10188 A的上出線空冷發(fā)電機(jī)組。在#2機(jī)C修中，在進(jìn)行發(fā)電機(jī)定子線圈直流電阻值測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)此次測(cè)量結(jié)果不合格，在現(xiàn)行的DL／T596《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定：所測(cè)結(jié)果與出廠時(shí)測(cè)量值相比較，兩者之間的差值不應(yīng)超過(guò)出廠測(cè)量值的2%。發(fā)電機(jī)大修時(shí)，必須測(cè)量定子繞組的直流電阻，繞組焊接前后各測(cè)一次，出口短路后測(cè)一次。其目的為有效地分析和判斷接頭焊接質(zhì)量及鼻部接頭因填充不好、松散振動(dòng)而產(chǎn)生的斷股；發(fā)現(xiàn)因定子繞組端部及引線切向和徑向振動(dòng)而產(chǎn)生的疲勞斷股、導(dǎo)線換位編花處因應(yīng)力集中電磁力作用及松散導(dǎo)線相互摩擦而產(chǎn)生的磨斷和疲勞斷裂。這些情況會(huì)通過(guò)直流電阻的不平衡故障逐漸暴露出來(lái)。

1.2 直流電橋檢查及數(shù)據(jù)分析

隨后進(jìn)行發(fā)電機(jī)定子直流電阻測(cè)試。首先查閱定子繞組展開(kāi)圖及定子端部接線圖，確定直流電阻偏大的故障相在定子槽內(nèi)的分布情況及各焊接頭的實(shí)際位置，然后將被試?yán)@組按要求接入直流雙臂電橋，并打至測(cè)量位置，用木榔頭或膠皮錘輕輕敲擊有疑點(diǎn)繞組的端部接頭，觀察檢流計(jì)有無(wú)反應(yīng)，可準(zhǔn)確判斷虛焊或脫焊的位置。若經(jīng)過(guò)敲擊，直流電阻仍然偏大，檢流計(jì)沒(méi)有反應(yīng)，可敲擊端部過(guò)橋線及電機(jī)引出線端頭焊接處，觀察檢流計(jì)有無(wú)反應(yīng)。具體操作：將QJ44(指針式直流雙臂電橋比數(shù)字式直流雙臂電橋直觀，建議使用指針式雙臂電橋)直流雙臂電橋的電流和電壓端子線按要求接線，連接到W相的第2分支W1″W2′。按測(cè)量順序，測(cè)出偏大的直流電阻值并停留在測(cè)量位置，用膠皮錘輕輕地分別敲擊汽、勵(lì)兩端W相第2分支的20個(gè)焊接頭和相頭的WW1″焊接頭，均未觀察到電橋上的檢流計(jì)有反應(yīng)，說(shuō)明這21處焊接頭焊接質(zhì)量良好。當(dāng)敲擊汽端的W2′分支第54槽焊接頭時(shí)，檢流計(jì)反應(yīng)靈敏，即找到了開(kāi)焊故障接頭。經(jīng)定子繞組直流電阻測(cè)量、直流電阻測(cè)試儀A相:678.1uΩ；B相:675.1uΩ；C相:778.4uΩ直流電阻不平衡率為15.3%，不合格。使用儀器:BZC3391。

1.3 電流加熱紅外監(jiān)測(cè)驗(yàn)證

為了進(jìn)一步的驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，我們采用了大電流發(fā)生器對(duì)定子繞組缺陷相進(jìn)行電流加熱，電流密度在80%～100%的額定范圍，發(fā)熱5～10 min，用遠(yuǎn)程紅外測(cè)溫儀對(duì)比測(cè)量線棒接頭溫度，求取平均溫升。超出平均溫升較高的接頭，再結(jié)合“敲打法”測(cè)量和查找法進(jìn)一步測(cè)試、診斷。[3]現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)，除注意控制通電時(shí)間和電流值外，還應(yīng)注意觀測(cè)定子繞組所埋測(cè)溫元件的溫度與紅外儀所測(cè)溫度的一致性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)#2發(fā)電機(jī)的C相汽端繞組第54槽焊接頭處存在嚴(yán)重發(fā)熱或焊接不好，溫度比其它接頭平均值高15度左右。

2 定子繞組端部接線頭修復(fù)

2.1 用螺絲刀、木榔頭等工具將線棒的絕緣盒及環(huán)氧樹(shù)脂填料去除，并取下汽端繞組絕緣盒后，發(fā)現(xiàn)線棒的接頭嚴(yán)重?zé)龘p，有明顯的脫焊現(xiàn)象。

2.2 用酒精或丙酮對(duì)裸露銅線、線棒與絕緣盒搭接面等處進(jìn)行清洗。為防止剝開(kāi)絕緣時(shí)對(duì)線圈接頭焊口的損傷，應(yīng)測(cè)量每相線圈直流電阻。

2.3 用酒精清洗絕緣盒，用白布擦干后裝配絕緣盒。定子線棒進(jìn)入絕緣盒主絕緣的長(zhǎng)度應(yīng)不小于40 mm，若不能滿足時(shí)應(yīng)在主絕緣加包D606－1環(huán)氧桐馬玻璃粉云母帶 12層，每層刷室溫固化膠。裝絕緣盒時(shí)，應(yīng)在絕緣盒套入線棒接頭后，先用2 mm厚的環(huán)氧樹(shù)脂板和環(huán)氧樹(shù)脂與聚酰胺樹(shù)脂混合做粘合劑，封好絕緣盒底部大口處與線棒間的大空隙。有些絕緣盒從中間剖開(kāi)才能套入線棒接頭，此時(shí)應(yīng)用環(huán)氧樹(shù)脂與聚酰胺樹(shù)脂混合做粘合劑將合縫粘好，不留縫隙，等環(huán)氧樹(shù)脂與聚酰胺樹(shù)脂混合粘劑固化后，把絕緣盒調(diào)正，然后用環(huán)氧泥將絕緣盒底部大口處與線棒間的縫隙密封，環(huán)氧泥固化后即可進(jìn)行絕緣填料灌注。一般分3次灌注，第1次對(duì)每一絕緣盒灌注約8～10 mm厚，視其不漏并稍許固化后再進(jìn)行第2次和第3次灌注，直至灌滿每一絕緣盒。在上下兩瓣絕緣盒內(nèi)分別填約0.5 kg的環(huán)氧樹(shù)脂填料，并均勻分布在盒內(nèi)，然后將絕緣盒扣在線圈鼻部，兩瓣扣緊后必須有填料從絕緣盒的兩端擠出，確認(rèn)盒內(nèi)填料填充滿后，再用工具夾板夾緊絕緣盒。絕緣盒處用環(huán)氧樹(shù)脂填料修成長(zhǎng)方形，然后套上硅橡膠錐套，錐套內(nèi)的填料要充實(shí)。絕緣盒與線棒主絕緣搭接處用填料填實(shí)作成斜面，不得有殘留縫隙。

2.4 用碘鎢燈對(duì)更換的絕緣盒鼻端及綁扎的滌玻繩進(jìn)行干燥、固化以防止絕緣盒受潮造成泄漏電流大。

3 定子繞組端部接線頭修復(fù)后的試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)處理的鼻端絕緣做局部泄漏電流試驗(yàn)，數(shù)據(jù)與修前及標(biāo)準(zhǔn)比較，合格。見(jiàn)表1。試驗(yàn)方法：繞組導(dǎo)體接地，絕緣盒與線棒搭接處表面包錫薄。測(cè)試棒探釷懸空，直流電壓升到2倍額定電壓時(shí)分別取點(diǎn)測(cè)量空載泄漏電流。試驗(yàn)電通過(guò)測(cè)試棒探針施加于測(cè)量電極，讀取穩(wěn)定的泄漏電流值。[4]發(fā)電機(jī)直流耐壓試驗(yàn)及泄漏電流測(cè)量(轉(zhuǎn)子穿入后)

表1 使用儀器：ZGS直流高壓發(fā)生器

4 結(jié)論

采用直流雙臂電橋測(cè)量外加敲擊焊接頭的檢查方法,對(duì)發(fā)電機(jī)、高壓電動(dòng)機(jī)的定子繞組，勵(lì)磁機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組，變壓器高、低壓繞組直流電阻不平衡引起的故障,都非常靈敏、快速、有效,而且簡(jiǎn)單、實(shí)用。發(fā)電機(jī)組端接頭絕緣是發(fā)電機(jī)組整個(gè)絕緣問(wèn)題重要的一部分，影響端接頭絕緣的因素是多方面的，在制作或處理端接頭時(shí)，應(yīng)根據(jù)端接頭處理步驟，嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行，其處理質(zhì)量的好壞是影響端接頭絕緣的關(guān)鍵因素。W相數(shù)據(jù)和均值相關(guān)遠(yuǎn)大于1.5%的要求，因此判斷該電機(jī)W相第二分支繞組存在直流電阻不平衡的缺陷，應(yīng)重點(diǎn)查找焊接頭的焊接質(zhì)量。

［1］李偉清，王紹禹.發(fā)電機(jī)故障檢查分析與預(yù)防[M].北京：中國(guó)電力出版社, 1996.

［2］DL/T 5961996，電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].

［3］DL/T 6641999，帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則[S].

［4］中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化部.電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編《電氣卷》[M].北京：中國(guó)電力出版社，1997.

陶軍華（1980—），男，學(xué)士，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作。

楊玉潔］