發(fā)電機定子槽楔移動原因分析及處理

陳 強，趙 磊

（調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司惠州蓄能水電廠，廣東 惠州 516100）

發(fā)電機定子槽楔移動原因分析及處理

陳 強，趙 磊

（調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司惠州蓄能水電廠，廣東 惠州 516100）

大型發(fā)電機在長期的運行過程中，定子線棒承受著相當(dāng)大的電磁力，定子槽楔在機械應(yīng)力作用下就可能會發(fā)生槽楔移動或松動現(xiàn)象。槽楔移動或松動可能導(dǎo)致定子線棒松動，使得定子線棒在運行時振動加劇，致使定子線棒表面發(fā)生機械磨損和槽內(nèi)放電，在電腐蝕的作用下破壞發(fā)電機定子主絕緣，嚴(yán)重威脅發(fā)電機的安全穩(wěn)定運行；本文對惠州蓄能水電廠4號發(fā)電機定子槽楔移動的原因進行了分析，簡述了惠州蓄能水電廠4號發(fā)電機槽楔的處理方法及過程，為其他同類型機組的定子槽楔處理提供參考。

發(fā)電機；槽楔松動；電腐蝕；處理方法

0 前言

惠州蓄能水電廠共裝有8臺300 MW可逆式抽水蓄能發(fā)電機組，總裝機容量2 400 kW，其中4號發(fā)電機為東方電機廠的機組，其他7臺機組均為法國ALSTOM機組。發(fā)電機定子為171槽雙層疊繞組連接，發(fā)電機繞組連結(jié)形式為星形連接，每相3個并聯(lián)支路，發(fā)電機冷卻方式為空氣冷卻。

4號發(fā)電機于2009年12月投入運行，定子槽楔的結(jié)構(gòu)采取帶波紋墊條的彈性槽楔緊固系統(tǒng)，并在定子鐵心槽口處用浸環(huán)氧的毛氈輔助固定。2012年3月，4號電動發(fā)電機小修檢查時，發(fā)現(xiàn)部分定子槽楔不同程度的向端部移出，其中100號槽口上部槽楔一節(jié)已經(jīng)斷裂，漏出波紋墊條。當(dāng)時處理方法是：去除端部綁扎玻璃繩和毛氈；打回移動的槽楔，并在槽楔端部用毛氈包裹絕緣塊綁扎環(huán)氧玻璃絲帶固定。

2012年11月，對4號電動發(fā)電機定子槽楔狀況進行了全面檢查和數(shù)據(jù)測量，檢查發(fā)現(xiàn)3月份處理過的有位移的槽楔中，本次檢查仍發(fā)現(xiàn)有約50%數(shù)量的槽楔發(fā)生了位移，而3月份檢查未發(fā)生位移的槽楔，本次并未發(fā)現(xiàn)明顯位移。這個檢查結(jié)果說明僅僅打回端部有位移的槽楔沒有解決槽楔位移問題。為了徹底解決槽楔位移問題，對全部的槽楔進行了更換。處理完成后定子槽楔未發(fā)生再次移動現(xiàn)象。

1 定子槽楔移動的原因

對惠州蓄能水電廠其他7臺機進行了定子槽楔位移的檢查，未發(fā)現(xiàn)有槽楔移動現(xiàn)象。只有4號發(fā)電機出現(xiàn)了大規(guī)模的槽楔移動，結(jié)合實際安裝情況，4號發(fā)電機的線棒、槽楔、毛氈、環(huán)氧等材料均為東方電機廠材料，其他機組材料均為法國ALSTOM提供材料。槽楔移動的原因可能有3個方面的原因。

1.1 設(shè)計結(jié)構(gòu)與材料不匹配

槽楔移動是由于線棒的熱膨脹引起的，槽楔移動的主要原因是ALSTOM設(shè)計結(jié)構(gòu)與東方廠的材料使用存在不匹配性。例如ALSTOM設(shè)計中采用純環(huán)氧毛氈阻擋槽楔移動，但有位移的槽楔處毛氈固化后偏軟強度不夠，已全部破損，綁扎帶材質(zhì)及固化膠也與ALSTOM原設(shè)計不一致。槽楔的材料方面，ALSTOM的材料更光滑，摩擦系數(shù)小，而東方電機廠的材料摩擦更大，在線棒熱脹冷縮的作用下，槽楔可能逐漸串出。

1.2 制造工藝及安裝質(zhì)量的影響

4號發(fā)電機為東方電機廠制造，其他機組為法國ALSTOM公司制造，發(fā)電機定子在運行過程中承受電、熱、機械應(yīng)力等多種力的作用，其線棒和槽楔材料必須具有良好的電氣性能和機械性能，雖然定子槽楔的固定方式均為波紋墊條的彈性槽楔緊固系統(tǒng)，但東方電機廠定子線棒下線時包裹的半導(dǎo)體膩子具有收縮性，而法國ALSTOM定子線棒下線時包裹的硅樹脂不收縮，這種工藝上的差別可能造成4號發(fā)電機定子槽楔出現(xiàn)松動，在電磁力和機組振動作用下，槽楔出現(xiàn)移動。

1.3 機組振動的影響

采用波紋墊條的彈形槽楔緊固系統(tǒng)主要是依靠波紋墊條的伸縮性對定子槽楔進行自動補償來保持槽楔處于緊固狀態(tài)[1]，發(fā)電機運行時，在復(fù)雜的電磁力和機械應(yīng)力的作用下產(chǎn)生各種機械振動會使波紋墊條的彈性下降，引起定子槽楔的松動和沿定子槽方向的移動[2]。東方電機廠的波紋墊條彈性和耐疲勞性能不及法國ALSTOM，更容易引起槽楔位移。

2 定子槽楔移動的危害

2.1 損害定子線棒主絕緣

定子槽楔出現(xiàn)移動后，端部槽楔串動出來，可能劃傷定子線棒絕緣，造成定子主絕緣破壞甚至定子短路[3]。

2.2 影響發(fā)電機散熱

定子槽楔出現(xiàn)移動后，會導(dǎo)致定子通風(fēng)槽堵塞，而發(fā)電機通風(fēng)槽是發(fā)電機冷卻介質(zhì)空氣的流通通道，這會影響整個發(fā)電機的散熱。

2.3 引起電腐蝕

定子槽楔出現(xiàn)移動后，特別是端部的槽楔串出來后，造成發(fā)電機槽口處定子線棒表面與定子鐵心接觸不良，在強烈的電場作用下，產(chǎn)生高能量的電容性放電，放電產(chǎn)生的電子會對定子線棒表面產(chǎn)生熱和機械的作用，同時放電使得空氣發(fā)生電離而產(chǎn)生氮和臭氧化合物，這些化合物與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，呈酸性，引起線棒的表面防暈層、主絕緣和槽楔出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，時間長了會導(dǎo)致絕緣損壞[4]。

3 定子槽楔松動的處理

針對惠州蓄能水電廠4號發(fā)電機出現(xiàn)的槽楔移動問題，根據(jù)2012年3月份處理的經(jīng)驗，僅僅將發(fā)電機定子端部的槽楔打回去是不夠的，在機組運行過程中，曾出現(xiàn)過位移的槽楔很可能再次出現(xiàn)移動，為徹底解決槽楔位移問題，經(jīng)過各方討論，在2012年11月份的處理過程中將全部的槽楔進行了更換。

3.1 定子槽楔的結(jié)構(gòu)

惠州蓄能水電廠定子槽楔采用波紋墊條的彈形槽楔緊固系統(tǒng)，由槽楔、波紋彈簧墊條、反槽楔、保護墊條及調(diào)整墊條組成。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 定子槽楔結(jié)構(gòu)圖

3.2 定子槽楔的處理

3.2.1 材料的準(zhǔn)備

（1）準(zhǔn)備好一臺機的槽楔、波紋墊條、反槽楔、保護墊條和調(diào)整墊條。

（2）準(zhǔn)備足量的毛氈和絕緣塊，捆綁毛氈的滌綸繩。

（3）準(zhǔn)備用于浸泡毛氈的環(huán)氧（固化環(huán)氧15120和 15174），用于修復(fù)受損防暈層的防暈漆（VARNISH COMPONENTLL17）。

3.2.2 退出槽楔

（1）先用斜口鉗剪斷槽楔端部的綁扎繩，然后用鏟刀或斜口鉗將毛氈從外至內(nèi)逐層去除，切忌不要傷害線棒黑色半導(dǎo)體低阻布和線棒主絕緣，若毛氈與線棒連接緊密而較難去除干凈時，線棒外表面的毛氈可保留一部分。

（2）將端部毛氈已去除的槽楔進行標(biāo)記，然后打出端部槽楔，再逐段打出其他槽楔，注意打槽楔時要使用專用墊塊和尼龍錘，看準(zhǔn)再打，確保不敲擊到定子鐵心疊片和線棒。

3.2.3 槽部和出槽口低阻防暈層修復(fù)

打出槽楔后，對槽部和出槽口防暈層受損區(qū)域需要進行修復(fù)，采用的材料為低電阻漆LL17，LL17含有大量石墨填料作為導(dǎo)電介質(zhì)，在儲存和使用過程中會沉淀，因此在配制和使用前需要將其充分?jǐn)嚢杈鶆?，減少因石墨填料沉淀造成的配比誤差，引起防暈漆電阻值的誤差。采用排筆或毛刷蘸適量配制好的低電阻漆LL17對定子線棒槽部低阻防暈層損傷部位進行均勻涂刷，涂刷的低電阻漆與原低阻防暈層需有一定搭接。對于出槽口低阻防暈層受損明顯的定子線棒，使用低電阻漆LL17和25 mm寬的無堿玻璃絲帶進行平包一層處理。如圖2、圖3所示。

圖2 低阻防暈層修復(fù)過程

圖3 低阻防暈層修復(fù)后

3.2.4 槽楔安裝

（1）槽楔組成從里側(cè)到外側(cè)依次為：1.60 mm厚的保護墊條（緊貼線棒表面），調(diào)節(jié)墊條（安裝時，墊條厚度要求里側(cè)厚于外側(cè)），反槽楔，波紋墊條，槽楔。

（2）先將一整槽的槽楔放入槽中，檢查槽楔通風(fēng)口是否與鐵心通風(fēng)溝對應(yīng)，要求槽楔不應(yīng)凸出鐵心，槽楔的通風(fēng)口應(yīng)與鐵心通風(fēng)溝的中心對齊，偏差不大于3mm。若有不對應(yīng)的槽楔，可用補償槽楔（210mm）根據(jù)需要對其端部進行切割、打磨以進行調(diào)整。調(diào)整結(jié)束后，開始安裝。

（3）將保護墊條和滑動墊條從槽口放入槽中，然后將第1層的反槽楔、波紋墊條放入槽中，端部波紋墊條需要剪去2～3 cm，使端部波紋墊條不把端部槽楔頂出，槽楔從下部打入槽中，波紋墊條上端由另一人用墊塊擋住。上下端部槽楔安裝時，需要用墊條墊于槽口處線棒外，防止打槽楔過程中打傷線棒絕緣。

（4）調(diào)節(jié)墊條調(diào)整好后，將該槽楔往上移，放入波紋墊條，放入前在波紋墊條內(nèi)外面均涂抹少量RHODORSIL paste7潤滑脂，然后使用尼龍錘及墊塊打入槽楔。第一層槽楔從下部打入，其余層槽楔均須從上部逐步打入。打槽楔前，在上端和下端各3層的槽楔區(qū)域，在與槽楔接觸的鐵心側(cè)面鴿尾槽區(qū)域刷少量環(huán)氧（15120與15174混合后按照重量配比為100:55，攪拌充分）。

3.2.5 槽楔安裝檢查標(biāo)準(zhǔn)

（1）槽楔應(yīng)完整，不應(yīng)凸出鐵心，槽楔的通風(fēng)口應(yīng)與鐵心通風(fēng)溝的中心對齊，偏差不大于3 mm。

（2）在調(diào)整墊條過程中，要求每一槽的墊條數(shù)量不超過3層；并要保證上下兩個墊條之間的接頭處不重疊亦不間斷。

（3）測量槽楔安裝完畢后，采用專用百分表檢查槽楔的壓緊量，保證百分表的讀數(shù)在0.45mm±0.15mm范圍內(nèi)。

（4）對非測量槽楔的槽用專用鐵錘檢查槽楔的松緊度，每塊槽楔允許的空隙長度，不應(yīng)超過該塊槽楔長度的1/3，否則需將槽楔退出加墊條塞實后重新打緊。

3.2.6 端部毛氈及滌綸繩綁扎

（1）將專用環(huán)氧15120（暗黃色）及15174（亮棕褐色），按照重量配比為100:55配比，攪拌充分（充分?jǐn)嚢? min）。

（2）將滌綸繩每根分成7～10 m一根，將滌綸繩放入環(huán)氧中浸泡充分后取出，放置在塑料盒中。

（3）將毛氈剪切，使每塊毛氈大小能包裹一個絕緣塊（絕緣塊寬度需小于線棒小面寬度2～3 mm）。將毛氈放入環(huán)氧中浸泡充分后取出，放置在塑料盒中。

（4）槽楔端部用浸泡環(huán)氧的毛氈包裹絕緣塊擋住，并用浸環(huán)氧的滌綸繩綁扎固定，綁扎槽楔的滌綸繩采用雙股同時纏繞，線棒側(cè)面滌綸繩共4股，正面為6股，綁扎的滌綸繩要求逐層相接且保持水平。毛氈包裹前需要將環(huán)氧擠出部分，防止過多污染其他區(qū)域。

（5）全部綁扎完成后，需要用排筆進行環(huán)氧補刷工作，要求補刷過程中對毛氈位置和側(cè)面滌綸繩的位置進行微調(diào)整，對側(cè)面滌綸繩和毛氈均要刷到，全部完成后封閉風(fēng)洞門，待其固化24h及以上。固化完后滌綸繩表面應(yīng)光滑無毛刺。綁扎后如圖4所示。

圖4 端部毛氈和滌綸繩綁扎

3.2.7 絕緣漆噴涂

待端部環(huán)氧及滌綸繩固化24 h后，檢查環(huán)氧干燥情況。合格后，清除環(huán)氧殘渣。對于定子鐵心邊緣處環(huán)氧的清潔，必須小心清洗，避免造成鐵心側(cè)邊緣環(huán)損壞。待清潔工作完成后，噴涂東方電機廠的188絕緣漆。

3.3 處理后的電氣試驗

槽楔安裝完成后，對發(fā)電機定子進行電氣試驗，包括發(fā)電機定子絕緣電阻、直流耐壓、交流耐壓試驗。

絕緣電阻吸收比和極化指數(shù)合格后,分相進行2.0Un直流耐壓試驗。直流耐壓試驗電壓按每級0.5Un分階段升高，每階段停留1 min。記錄泄漏電流值及其變化。

分相進行1.5Un（即27 kV）、1 min的工頻交流耐電壓試驗。以上試驗結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)參照南方電網(wǎng)電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程進行[5]

4 結(jié)束語

本文對惠州蓄能水電廠4號發(fā)電機定子槽楔發(fā)生位移的情況進行了分析，得出了發(fā)電機定子槽楔發(fā)生位移的幾個原因，包括設(shè)計結(jié)構(gòu)與材料不匹配的原因、制造工藝及安裝質(zhì)量的影響和機組振動的影響。并對定子槽楔移動所帶來的危害進行了闡述。

本文結(jié)合惠州蓄能水電廠4號發(fā)電機實際處理情況對整個處理步驟進行了詳細(xì)介紹,給出了槽楔安裝的檢查標(biāo)準(zhǔn)。提出了在波紋墊條內(nèi)外面均涂抹少量潤滑脂，減少安裝槽楔時受到的摩擦阻力，打槽楔前，在上端和下端各3層的槽楔區(qū)域，與槽楔接觸的鐵心側(cè)面鴿尾槽區(qū)域刷少量環(huán)氧、在端部毛氈內(nèi)加絕緣塊增強固定效果等方法，可以為其他同類型機組的定子槽楔處理提供參考。

[1]龍 浩，聶亮華.洪江電廠發(fā)電機定子槽楔松動原因分析及處理 [C]//中國水力發(fā)電工程學(xué)會信息化專委會2010年學(xué)術(shù)交流會論文集，2010：352-356.

[2]賈志東，夏英來，鄧 禹，等.大型發(fā)電機定子槽楔松動的動力學(xué)分析與檢測 [J].中國電機工程學(xué)報，2011，31（15）：107-113.

[3]劉志鴻，張 斌.發(fā)電機定子槽楔松動分析及處理[J].水電站機電技術(shù)，2005，28（2）:46-47.

[4]張 斌，劉志鴻.流溪河發(fā)電公司1號發(fā)電機定子槽楔松動處理淺析[J].狀態(tài)檢修與缺陷分析，2004（3）：77-79.

[5]中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司.Q/CSG114002-2011電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程[Z]，2011:56-57.

TK730.8

B

1672-5387（2017）01-0054-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.01.017

2016-07-03

陳 強（1984-），男，工程師，從事發(fā)電機檢修和電氣試驗工作。