300MW汽輪發(fā)電機(jī)鐵心松動(dòng)局部過(guò)熱損壞原因分析及處理

摘 要：本文對(duì)某熱電廠1號(hào)發(fā)電機(jī)因?yàn)殍F心松動(dòng)磨損絕緣材料導(dǎo)致定子線圈接地故障的檢查、處理及原因分析進(jìn)行了研究，使用紅外成像法對(duì)鐵心質(zhì)量檢測(cè)進(jìn)行了介紹和總結(jié)，保證了發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；局部過(guò)熱；紅外熱成像

中圖分類號(hào)：TM31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）26-0257-02

1 故障描述

2017年河北某熱電廠300MW機(jī)組1號(hào)發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生定子接地故障，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行故障原因查找為A相接地故障。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子抽出后檢查發(fā)現(xiàn)汽側(cè)12點(diǎn)鐘方向定子#34和#35槽的汽端邊段鐵心存在松動(dòng)和斷齒現(xiàn)象，另有#22、#47、#49、#53槽4處汽端邊段鐵心過(guò)熱、松動(dòng)現(xiàn)象。

#34槽與#35槽間鐵心邊端（階梯齒）靠近壓指處的鐵心硅鋼片齒部發(fā)生嚴(yán)重的片間松動(dòng)磨損現(xiàn)象，磨損的大部分硅鋼片已磨成粉狀，導(dǎo)致嚴(yán)重過(guò)熱損壞。

哈電技術(shù)人員拆除故障#35槽上層線棒后，檢查發(fā)現(xiàn)#35槽上層線棒與汽側(cè)#35槽邊段鐵心接觸面處絕緣磨損。

由于#35槽汽側(cè)邊段鐵心松動(dòng)，造成邊段鐵心部分?jǐn)嗔?，?dǎo)致#35槽定子上層線棒與汽側(cè)#35槽邊段鐵心接觸面處絕緣磨損，松動(dòng)的鐵心將5.5mm厚的繞組絕緣磨損達(dá)深度達(dá)5mm，最終導(dǎo)致線棒擊穿接地。

2 處理措施

2.1 鐵心松動(dòng)處理

發(fā)電機(jī)鐵心部分松動(dòng)過(guò)熱和斷齒問(wèn)題經(jīng)廠家工藝專家檢查，為對(duì)故障點(diǎn)徹底處理，同時(shí)拆除了#34和#35槽上層線棒。一般采用在片間插人0.2mm厚的環(huán)氧玻璃布板的方法，環(huán)氧玻璃布板與鐵心片隔一片或兩片細(xì)心插入。由于鐵心兩側(cè)緊靠繞組，若向更深處繼續(xù)插片比較困難，此時(shí)要取出線棒，這樣便于插片到更深處，以增強(qiáng)片間絕緣和減小渦流。對(duì)于間隙較小，環(huán)氧玻璃布板難以插入的鐵心疊片，可用窄而薄的專用工具把齒撬開，在撬開的縫隙中灌入絕緣樹脂膠[1]。

2.2 定子鐵心斷齒處磷酸電腐蝕處理

用電極浸沾磷酸電解液在需要電解腐蝕表面來(lái)回涂刷，在電解期間目測(cè)檢查，若沖片層次已清晰，則停止電解。如圖1所示為電腐蝕所用儀器；如圖2所示為專業(yè)技術(shù)人員對(duì)#35槽鐵心進(jìn)行打磨。

2.3 定子鐵心熱點(diǎn)鐵損試驗(yàn)合格后鑲嵌假齒處理

發(fā)電機(jī)大電流鐵心損耗試驗(yàn)檢驗(yàn)合格后，將假齒周圍刷涂環(huán)氧膠，再將該塊鑲?cè)霐帻X位置，用環(huán)氧膠填充假齒周圍，保證假齒與鐵心能完全固定。

鐵心技術(shù)人員對(duì)#35槽損壞的邊段鐵心進(jìn)行打磨、電腐蝕、插云母片處理后鑲嵌“假齒”。

2.4 定子鐵心定位螺栓檢查和液壓拉伸處理

哈電質(zhì)檢人員用手錘敲擊檢查汽、勵(lì)兩端定位筋螺母，發(fā)現(xiàn)勵(lì)端12點(diǎn)鐘與1點(diǎn)鐘位置有兩處定位筋螺母松動(dòng)。其余勵(lì)端定位筋螺母無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象。汽端定位筋螺母未發(fā)現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。

哈電鐵心拉伸技術(shù)人員使用鐵心液壓拉伸專用工具對(duì)1號(hào)發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)兩端鐵心定位筋螺母按照規(guī)范進(jìn)行拉伸處理，鐵心液壓拉伸工具壓力800bar。

3 鐵心松動(dòng)原因及暴露的問(wèn)題

3.1 鐵心制造及檢修質(zhì)量存在問(wèn)題

鐵心壓裝變松的主要原因是由于鐵芯扇形片的厚度不均勻、鐵心定位螺桿螺母緊固不均勻、鐵心在制造廠時(shí)的疊裝質(zhì)量低劣等。

3.2 運(yùn)行中溫度變化的影響

發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中因有功負(fù)荷變化較大，導(dǎo)致鐵心溫度變化而熱脹冷縮，就容易引起鐵心端部松動(dòng)，在電磁力作用下發(fā)生振動(dòng)。

4 修復(fù)后鐵心損耗試驗(yàn)

鐵心紅外熱成像試驗(yàn)檢測(cè)：

紅外熱成像鐵損試驗(yàn)是檢測(cè)鐵心質(zhì)量完好性最直觀的辦法，為了進(jìn)一步確認(rèn)鐵心質(zhì)量，進(jìn)行鐵心損耗試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量鐵軛和齒部的溫度，檢查各部分溫升及溫差，綜合判斷鐵心片間絕絕緣是否良好，確保在熱點(diǎn)處理后鐵心質(zhì)量，避免發(fā)電機(jī)帶缺陷投運(yùn)[2]。

發(fā)電機(jī)所處12.6m平臺(tái)，6kV配電室位于其下方的6.3m平臺(tái)，電源選取方便，啟備變?yōu)橛休d調(diào)壓，系統(tǒng)電壓調(diào)整方便，由于采用6kV電壓，勵(lì)磁電流相對(duì)較低，可降低勵(lì)磁電纜截面，便于纏繞，并可以滿足鐵損試驗(yàn)的1.4T的磁密值，試驗(yàn)時(shí)使用熱成像儀檢查定子的全部齒，找出溫升較高部位然后結(jié)合紅外點(diǎn)溫計(jì)進(jìn)行特別監(jiān)視。

在發(fā)電機(jī)膛內(nèi)搭設(shè)4根木方，在發(fā)電機(jī)汽勵(lì)兩側(cè)棱角處放置膠皮，之后將專用電纜繞行發(fā)電機(jī)10圈后連接至#1機(jī)組6KVIA段010開關(guān)（#1機(jī)組短路試驗(yàn)裝置電源）A相與C相。軟電纜應(yīng)放置在木方上，不得直接落在鐵芯上，盡量不與基座或地面接觸，若必須接觸應(yīng)墊膠皮保護(hù)電纜，中間接頭使用熱塑管進(jìn)行熱塑處理，并使用木方將其支起，防止自中間接頭處對(duì)地放電。在發(fā)電機(jī)另一側(cè)敷設(shè)一根獨(dú)股線，繞行一周，接電壓表進(jìn)行電壓監(jiān)視。由繼保專業(yè)對(duì)該試驗(yàn)開關(guān)安裝一個(gè)急停按鈕，放置在12.6m試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，防止發(fā)生意外時(shí)無(wú)法及時(shí)停電?，F(xiàn)場(chǎng)檢查完畢后，閉合試驗(yàn)開關(guān)。檢查二次電壓，一次電流，試驗(yàn)時(shí)使用紅外成像儀對(duì)膛內(nèi)鐵心進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，確定故障點(diǎn)并對(duì)其進(jìn)行記錄，試驗(yàn)結(jié)束后繼續(xù)處理。

從建立試驗(yàn)磁通開始，通過(guò)紅外熱成像儀對(duì)鐵心溫度進(jìn)行了監(jiān)視，鐵心整體沒有過(guò)熱點(diǎn)最高溫升<25K，最大溫差<15K單位鐵損<2.58W/kg，檢修后鐵心絕緣良好。

2018年1月6日對(duì)發(fā)電機(jī)鐵心損耗試驗(yàn)通電15min時(shí)，使用紅外成像儀測(cè)量#35槽邊段鐵心損壞處溫度為158℃，經(jīng)哈爾濱電機(jī)廠技術(shù)人員對(duì)該處鐵心進(jìn)行修理，鐵損試驗(yàn)通電50min測(cè)量#35槽邊段鐵心最高溫度為34.3℃，溫升11.3℃，<溫升標(biāo)準(zhǔn)25℃，處理合格（環(huán)境溫度18℃，鐵心初始溫度23℃）。

#35槽邊段鐵心處理前最高溫度158℃，#35槽邊段鐵心處理后最高溫度34.3℃。此外，在鐵損試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)#7、#11、#14、#18、#22、#25、#27、#29、#30、#31、#33、#35、#47、#49、#50、#53共16處鐵心超溫（溫升超25K）。經(jīng)對(duì)上述位置鐵心進(jìn)行處理后，鐵損試驗(yàn)檢測(cè)合格。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，得出以下結(jié)論：

（1）發(fā)電機(jī)鐵心在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)人的手工工藝依賴性高，在對(duì)鐵心松動(dòng)修復(fù)過(guò)程中應(yīng)對(duì)修復(fù)工藝嚴(yán)格把關(guān)，防止在發(fā)電機(jī)檢修過(guò)程中對(duì)片間絕緣造成破壞。

（2）鐵心故障修復(fù)后應(yīng)至少進(jìn)行一次紅外熱成像鐵心損耗試驗(yàn)檢測(cè)，以驗(yàn)證修理質(zhì)量，確保鐵心表面有無(wú)熱點(diǎn)。

（3）鐵心松動(dòng)要及時(shí)檢測(cè)和處理，防止鐵心局部熱點(diǎn)劣化，因此應(yīng)制定反事故措施，把大電流鐵心損耗檢測(cè)方法納入檢修后常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目中，確保鐵心在檢修后無(wú)缺陷投入運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]康仕仁.論發(fā)電機(jī)絕緣損壞的原因及預(yù)防措施[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（4）：46～47.

[2]蔡萬(wàn)里，阮 羚，胡 鵬.一起水輪發(fā)電機(jī)組過(guò)速致定子端部繞組嚴(yán)重?fù)p壞的事故分析[J].湖北電力，2016（06）：33～36.

收稿日期：2018-8-5

作者簡(jiǎn)介：顧進(jìn)良（1984-），男，天津人，工程師，本科，從事設(shè)備管理工作。