水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極引線結(jié)構(gòu)分析與改進(jìn)

林靜雯

摘 要：某電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子引線連接原設(shè)計(jì)采取傳統(tǒng)方式，由于電站汛期濕度及空氣冷卻器不可靠等因素的影響，經(jīng)常發(fā)生引線連接螺桿受潮，絕緣降低以及接觸電阻增大現(xiàn)象。為了消除此類(lèi)問(wèn)題，并為同型號(hào)水輪發(fā)電機(jī)磁極引線損壞問(wèn)題解決提供經(jīng)驗(yàn)，介紹一種具體的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：磁極引線；絕緣；水輪發(fā)電機(jī)；絕緣墊板

中圖分類(lèi)號(hào)：TM31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

某電站6號(hào)機(jī)組自1995年12月29日投產(chǎn)以來(lái)，已連續(xù)運(yùn)行21年多，期間先后進(jìn)行多次A級(jí)、C級(jí)檢修，隨著發(fā)電機(jī)部分設(shè)備老化，缺陷出現(xiàn)次數(shù)較多，尤其發(fā)現(xiàn)6號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子多個(gè)磁極連接引線的接觸電阻偏大，接頭處發(fā)熱嚴(yán)重，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)上不合理，轉(zhuǎn)子整體受潮現(xiàn)象也比較突出，影響了發(fā)電機(jī)的正常安全運(yùn)行。為消除6號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)備的缺陷，提高發(fā)電機(jī)健康水平，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)研究討論分析，決定結(jié)合2015年下半年6號(hào)機(jī)組的A級(jí)檢修，對(duì)6號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子磁極連接引線進(jìn)行技術(shù)改造和相關(guān)試驗(yàn)。

1.轉(zhuǎn)子概況

轉(zhuǎn)子支架為圓盤(pán)式焊接結(jié)構(gòu)，由中心體和8個(gè)扇形外環(huán)組成。部件分別運(yùn)至工地組焊成整體，轉(zhuǎn)子支架由16根主立筋通過(guò)配裝副立筋借助組合鍵與磁軛相連接。磁軛由2.2mm厚高強(qiáng)度鋼板沖制的磁軛沖片疊成。疊裝時(shí)以T尾定位，按一定的方式進(jìn)行疊裝，沿磁軛高度方向設(shè)置9條通風(fēng)溝，在磁軛上、下兩端設(shè)置磁軛壓板，以保證磁軛均勻壓緊。在磁軛下端可拆卸的制動(dòng)環(huán)，并可通過(guò)墊片調(diào)整制動(dòng)環(huán)的水平。磁極在制造廠裝配完畢，在工地將磁極進(jìn)行相關(guān)檢查及試驗(yàn)。磁極上有兩個(gè)T尾與磁軛連接，借助磁極鍵將磁極固定。裝設(shè)縱、橫軸阻尼繞組、阻尼環(huán)間采用Ω形連接片。阻尼繞組保證負(fù)序電流為額定電流的10%時(shí)仍能穩(wěn)定運(yùn)行（其基本參數(shù)見(jiàn)表1）。轉(zhuǎn)子投運(yùn)以來(lái)，主要存在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極引線接觸電阻偏大，運(yùn)行中有發(fā)熱現(xiàn)象；連接板固定絕緣螺栓經(jīng)常受潮，絕緣電阻偏低，為了克服受潮問(wèn)題，長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后再啟動(dòng)機(jī)組時(shí)必須空載運(yùn)行一段時(shí)間，待潮氣揮發(fā)后才能投入帶負(fù)載運(yùn)行。

2.轉(zhuǎn)子引線運(yùn)行情況分析

2.1 連接裝置設(shè)計(jì)不合理

原轉(zhuǎn)子磁極引線連接裝置（如圖1所示）絕緣墊板、連接片以及導(dǎo)電銅板通過(guò)8根內(nèi)置固定絕緣螺栓連接緊固，形成對(duì)地絕緣，由于間隙存在，易受潮使絕緣螺桿接地。

2.2 絕緣電阻降低

由于電站地處東南沿海地帶，雨量充沛，空氣潮濕，導(dǎo)致現(xiàn)有的磁極引線易受潮嚴(yán)重，在大電流作用下，加重了氧化程度，增大接觸電阻。氧化物常年不均勻覆蓋在接觸面上，導(dǎo)致接觸面不合格，形成惡性循循，絕緣電阻降低到允許值以下；其次由于發(fā)電機(jī)有時(shí)停役檢修時(shí)間較長(zhǎng)，可能出現(xiàn)開(kāi)機(jī)前轉(zhuǎn)子絕緣降低的情況；再者是轉(zhuǎn)子使用年限太長(zhǎng)造成的絕緣材料老化甚至斷裂脫落；運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)采用自循環(huán)徑向密閉通風(fēng)形式，發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)碳刷與滑環(huán)的摩擦產(chǎn)生碳粉，還可能由于推力軸承油槽滲透油，離心力的作用下隨通風(fēng)冷卻系統(tǒng)的氣流運(yùn)動(dòng)，在線圈端部形成油污及碳粉的累積。

2.3 連接片發(fā)熱

原結(jié)構(gòu)磁極引線片與片沒(méi)有采用銀焊片，只有連接板接觸面兩面用銀焊方法，片與片之間充盈及接觸達(dá)不到理想狀態(tài)，勢(shì)必增加接觸電阻，產(chǎn)生熱效應(yīng)，連接片處有發(fā)熱現(xiàn)象。

3.改進(jìn)措施

針對(duì)上述轉(zhuǎn)子磁極存在問(wèn)題，進(jìn)行全面深入的原因分析，提出了對(duì)電站6號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子磁極引線的改造方案。如圖2所示，具體改進(jìn)措施如下：

3.1 極間連接裝配

首先，發(fā)電機(jī)在設(shè)備拆除前做好記號(hào)，對(duì)6號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子外觀檢查，特別要關(guān)注磁極松動(dòng)和發(fā)熱跡象；其次，對(duì)6號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)備衛(wèi)生清掃，拆除轉(zhuǎn)子磁極連接引線，磁極連接引線接頭處檢查、衛(wèi)生清掃；拆卸墊板后，要把焊接面打磨平整并檢查焊接面水平度；連接銅板打磨清理，接頭片間處理整形，焊接時(shí)用大力鉗固定。具體工藝如下：

（1）轉(zhuǎn)子外觀檢查，特別應(yīng)關(guān)注磁極松動(dòng)和發(fā)熱跡象。

轉(zhuǎn)子本體、磁極以及引線連接裝置徹底清洗干凈。

拆除轉(zhuǎn)子磁極連接引線，磁極連接引線接頭處、絕緣螺栓、引線片與片檢查記錄。

拆卸墊板后，把焊接面打磨平整并檢查焊接面水平度。

打磨清理連接銅板，接頭片間處理整形，焊接時(shí)必須用大力鉗固定。

裝配極間連接線頭處理平整，片間氧化物打磨干凈，并用酒精清洗干凈。

焊接時(shí)用割槍預(yù)熱，按專(zhuān)用焊接守則裝焊極間連接線和導(dǎo)電板，焊料用銀焊片及銀焊絲HIAgCu80-5。

將需要焊接的接頭周?chē)檬藜埌迦?，把調(diào)好的石棉泥在將焊接的接頭做石棉窩，做到密實(shí)，以免漏下，兩旁接頭用石棉紙板或防火墊隔開(kāi)，磁極線圈用防火墊好，以免傷及旁邊絕緣。

焊接時(shí)要保護(hù)好磁極和引線頭的絕緣，防止破壞磁極絕緣。

包絕緣前必須銼修接頭，去掉尖角毛刺，使其表面光滑，銼下的銅屑不得掉進(jìn)鐵芯內(nèi)。

轉(zhuǎn)子磁極連接引線絕緣恢復(fù)回裝。

在轉(zhuǎn)子作業(yè)完成后，用干燥清潔的0.2MPa?0.3MPa的壓縮空氣對(duì)磁極線圈端部及排風(fēng)溝等進(jìn)行吹掃，線圈端部要用干凈布徹底清掃抹去灰塵，尤其是近鐵芯齒部彎曲部分要抹干凈，在線圈上如有油污難以除去時(shí)可以用小竹條包卷布條蘸無(wú)水酒精或甲苯擦凈。

轉(zhuǎn)子漆層如嚴(yán)重脫落或線棒受油浸濁嚴(yán)重，應(yīng)進(jìn)行噴漆，噴一層9130環(huán)氧絕緣漆，不得過(guò)厚，否則會(huì)影響散熱。

轉(zhuǎn)子磁極改造后相關(guān)試驗(yàn)，各項(xiàng)參數(shù)應(yīng)合格，否則應(yīng)查明原因進(jìn)行處理。

3.2 改進(jìn)后試驗(yàn)

磁極接頭引線焊接后表面無(wú)孔洞，接觸電阻值不大于同截面長(zhǎng)度導(dǎo)線的1.5倍，連接牢固，無(wú)熔化及過(guò)熱痕跡。線圈裝好后進(jìn)行交流耐壓4.5kV，1min通過(guò)。轉(zhuǎn)子絕緣阻改進(jìn)后有較大提高，整體及單個(gè)磁極交流阻抗均達(dá)規(guī)程要求，滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子引線連接經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化，突破了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式，使設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)不再受限于氣候等干擾因素。此次創(chuàng)新改進(jìn)，不僅保證了電站機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)為其他同型號(hào)水輪發(fā)電機(jī)絕緣系統(tǒng)的優(yōu)化問(wèn)題提供了成功解決的方案與寶貴經(jīng)驗(yàn)，可以在其他機(jī)組上進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]林家洋，林貴海.水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子平衡新技術(shù)[J].大電機(jī)技術(shù)，2004（2）：35-36.