磁極引線撕裂引起轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地的原因分析

付朝霞

(北京十三陵蓄能電廠，北京 102200)

1 發(fā)電機(jī)簡介

某容量為200 MW的立式水輪發(fā)電機(jī)于1995年投運(yùn)，定子額定電壓13.8 kV，定子額定電流9 288 A，額定轉(zhuǎn)速500 r/min，飛逸轉(zhuǎn)速725 r/min，轉(zhuǎn)子額定電壓154 V，額定電流2 134 A。轉(zhuǎn)子為凸極式，轉(zhuǎn)子磁極為完全向心型，共6對。轉(zhuǎn)子磁極引線為多層軟銅片L形結(jié)構(gòu)，每個(gè)磁極有1組長引出線和1組短引出線，每組從磁極引出后分為2條軟連接，每條軟連接由14片0.5 mm×59 mm的銅片組成，每組共28片銅片。

該機(jī)組的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)設(shè)置為投跳閘。

2 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障

該機(jī)組數(shù)次在運(yùn)行中發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地跳閘故障，故障原因均為磁極引線軟連接單片撕裂，搭接到轉(zhuǎn)子鐵心或阻尼拉桿上，造成引線接地，如圖1所示。

3 故障原因分析

檢查發(fā)現(xiàn)，撕裂部位是磁極引線長軟連接最外側(cè)銅片，且撕裂位置均為引線根部(磁軛側(cè))，如圖2所示。主要原因是該種型式的磁極軟連接在易出現(xiàn)裂紋的根部位置承受的離心應(yīng)力較高，且各層軟銅片受力不均，尤其是最外側(cè)銅片整體受力較大，如果再受外力碰壓損傷變形，則更易造成撕裂。

圖1 磁極引線軟連接撕裂

圖2 發(fā)生撕裂位置

4 處理方法

在撕裂片數(shù)不多時(shí)，可采取撕掉已經(jīng)發(fā)生撕裂的軟連接銅片的方法進(jìn)行處理。

在設(shè)計(jì)時(shí)，磁極軟連接的載流密度留有一定的裕度，軟連接缺少數(shù)片不影響載流量，但應(yīng)符合DL/T 817—2014《立式水輪發(fā)電機(jī)檢修技術(shù)規(guī)程》中磁極引線缺失15 %需要更換引線的規(guī)定。以該臺機(jī)組為例，28片銅片最多只能缺失4片，撕掉4片后，若再發(fā)生撕裂就要更換引線。為了避免軟連接繼續(xù)撕裂，需要采取臨時(shí)措施，防止軟連接繼續(xù)撕裂后再次造成轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地跳機(jī)故障。

4.1 采取絕緣熱縮套管

開始時(shí)，采取絕緣熱縮套管防護(hù)方式進(jìn)行處理，如圖3所示。但是，機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，熱縮套在離心力的作用下，徑向外側(cè)位移近三分之一，堆積在軟連接的根部，如圖4所示。

圖3 采取絕緣熱縮套管防護(hù)

圖4 運(yùn)行一段時(shí)間后的軟連接熱縮套

熱縮套堆積在根部，會(huì)不斷摩擦軟連接根部位置的表面絕緣漆。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)部分軟連接的根部已經(jīng)出現(xiàn)摩擦痕跡。若絕緣漆被磨掉，再有油碳、粉污或金屬屑等搭接，有造成磁極繞組接地或者短路風(fēng)險(xiǎn)。

因此，將熱縮套全部取下，另選其他方案。

4.2 采取浸環(huán)氧膠玻璃絲帶綁扎

經(jīng)過分析及多次試驗(yàn)，采取浸環(huán)氧膠玻璃絲帶綁扎的方法，分別在軟連接的兩端和中間位置，半疊繞綁扎浸膠玻璃絲帶4圈，如圖5所示。

圖5 采取浸環(huán)氧膠玻璃絲帶綁扎

采用此方法處理后，提高了軟連接的整體性，均勻了各單片之間的受力，且經(jīng)過浸膠的玻璃絲帶綁扎牢固。經(jīng)過機(jī)組長時(shí)間的運(yùn)行驗(yàn)證，能起到了良好的效果。

這種方法可作為臨時(shí)處理措施，但根本的解決方法是進(jìn)行引線換型，更換引線。

5 結(jié)束語

針對多層軟銅片L形結(jié)構(gòu)的磁極引線由于單片撕裂造成的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障，采取將引線用浸膠玻璃絲綁扎的方法進(jìn)行臨時(shí)處理，效果良好。因該種型式的軟連接存在應(yīng)力集中位置相對固定及單片撕裂造成轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地的隱患，若要徹底解決，需要進(jìn)行引線換型，更換引線。