大型水轮发电机定子线棒现场拆除、修复及安装工艺研究

大型水轮发电机定子线棒现场拆除、修复及安装工艺研究

张明清 1 张明慧 2 商士海 3

1 三板溪水电厂 贵州 锦屏 556700

2广东二局安江水电开发有限公司 湖南 安江 418199

3武汉聚鑫源机电工程设备有限公司 湖北 武汉 430070

摘要：本文介绍了三板溪水电厂发电机定子线棒拆除、修复及安装处理过程。

关键词：发电机；定子线棒；绝缘盒；打槽楔；故障处理。

1.引述

湖南省沅江上游段清水江三板溪水电厂发电机为立轴半伞式密闭自循环空气冷却三相凸极同步发电机，单机容量255MW，由哈尔滨电机厂制造。结合三板溪水电厂3号机组定子下层端片的逸出割破定子线棒绝缘导致定子线棒接地故障，随之针对定子铁芯最下层端片逸出问题的防护提出了新的课题。

2.原因分析

（一）直接原因

1、铁芯结构设计不合理。厂家未充分考虑机组在长期调峰调频运行过程中定子铁芯热胀冷缩对铁芯端片带来的不利影响，未采取有效措施防止铁芯端片位移。

2、定子铁芯端片粘结失效。在机组运行时铁芯热膨胀、停机后冷收缩的反复作用下，定子铁芯端片与压指间的摩擦力大于该片与相邻端片的摩擦力时，该扇形片不随定子铁芯整体位移，端片抗变形失稳能力下降，造成鸽尾变形、端片位移。

（二）间接原因

三板溪电厂机组属调峰、调频机组，长期处于高频振动区运行，频繁开、停机组导致了定子铁芯的热胀冷缩，运行时铁芯发热膨胀，向外受到定位筋的限制，向内挤压线棒，破坏线棒绝缘与绝缘套，损坏铁芯穿心拉紧螺杆孔、鸽尾。

3.线棒拆除步骤

（一）准备工作

（二）线棒端部绝缘盒剥离

（三）焊开线棒上下端连接板接头

（四）吊转子磁极

（五）退槽楔

（六）取出上层线棒

（七）取出下层线棒

（八）取出线棒注意事项

4.线棒修复工艺

（一）线棒的鉴定

1、I类：线棒变形不能修复，直接报废。

2、II类：线棒无变形，主绝缘无损伤，进行现场人工修复处理。

3、III类：线棒无变形，主绝缘受损，返回哈电重新制作主绝缘。

（二）线棒表面清理

1、使用锋钢刀清理线棒表面槽衬纸、涤纶毡、胶滴、漆瘤。

2、使用砂纸打磨线棒直线段，直至露出低阻层。

3、使用砂纸打磨线棒端部表面杂物，平整即可。

(三）线棒刷漆

1、使用白布浸渍酒精清理干净线棒表面，晾干2h以上，转运至无尘空间。

2、在线棒直线段刷低阻漆HEC56611，室温干燥24h以上。

3、在线棒端部刷环氧红瓷漆9130，室温干燥24h以上。

4、线棒直线段低阻层和端部须分别清理，避免把低阻材料带到端部表面，端部刷红瓷漆9130前须仔细检查清理，确认无低阻漆滴落附着在端部表面。

（四）线棒端部末端绝缘烧损处理

1、使用锋钢刀清理碳化层，并修成40mm长的锥形过渡段。

2、使用云母带补包主绝缘，层间刷室温固化胶HEC56102，补包层数以主绝缘相平为宜，每层须包扎紧实。

3、使用热缩膜包绕补包处，拉紧并打结，干燥定型后拆除。

4、云母带使用前须放置烤箱烘烤，烘烤温度40度，烘烤时间2h为宜。

（五）线棒耐压试验

1、根据三板溪3号机组拆除线棒鉴定及定子交流耐压试验方案

（1）哈电制作的新线棒及重新制作主绝缘的第三类线棒，单根耐压试验均按照新线棒进行，2.75UN+6.5kV=49.8kV.1min，100％检测，运到工地后单根耐压试验，2.75UN+2.5kV=45.8kV.1min，抽检5％。

（2）现场修复的第二类线棒，单根耐压试验，（2.75UN+2.5kV）*0.75=34.35kV.1min，100％检测。

（3）线棒下线耐压试验按照表1执行。

表1下线后交流耐压试验 1min

5.线棒安装工艺

（一）下线前应具备的条件

1、铁心叠装完成，铁损试验合格，卫生清扫完毕。

2、脚手架、下线平台搭设完毕。

3、材料、工器具准备完毕。

4、技术文件资料准备齐全。

5、安全技术措施及相关技术方案审批完成。

6、胶漆类材料配比固化试验合格。

7、测温电阻校验合格。

8、线棒修复完成，种类、数量满足下线要求。

（二）下线准备

1、新线棒及修复线棒下槽前应经过耐压试验合格。

2、新换的线棒应选用端部形状与换掉的旧线棒相同。

3、嵌线时不允许划破线棒。

4、按规定配方浸渍绑扎带，适形毡等待用。

（三）嵌入下层线棒

1、下层线棒嵌入前，槽底先垫上0.1mm的半导体玻璃丝带1层，然后垫入2mm厚涤纶适形毡垫条1层，上、下槽口露出垫条长度10～15mm。

2、有测温计的槽在嵌线前测温计须装配好固定在槽内，测温计以外的槽部分，配以与测温计厚度相同的半导体涤纶毡垫条。在线棒嵌入固定后，复测测温计线圈电阻值应符合要求。其对地绝缘电阻应良好，定子测温装置的总绝缘电阻应不小于1MΩ。

（四）嵌入上层线棒

1、嵌入上层线棒嵌入前，在下层线棒上铺一层0.1mm的半导体玻璃丝带1层，然后垫入一层4mm厚的涤纶适形材料，上、下槽口露出垫条长度10～15mm。

2、调整上下层线棒接头，使其相互间错位一般不大于5mm。前后距离偏差应在铜连接板长度范围内，将上下层线棒相同端箍一起绑扎牢固。

（五）打槽楔。

1、槽楔及楔下垫条应先在70℃～80℃温度下烘干一昼夜以上。

2、打紧槽楔时不应损伤铁芯及线棒。

3、紧靠线棒表面首先放上至少一层保护垫条。

4、槽楔应放在最外面，半导体垫板插在保护垫条与槽楔之间。

5、先打中部的槽楔，从上往下打，这样直至打完中部的槽楔。

（六）定子线棒端部接头焊接

1、接头清理及更换连接板。

2、普通接头整形。

3、大、小过桥及引线头整形。

4、接头整形后经验收合格方可焊接。

5、通电加热焊接。

6、接头焊接后的修整、清理和质量检查。

（七）线棒端部绝缘盒安装及灌胶

1、普通头绝缘盒内部树脂胶灌注。

2、小过桥绝缘处理用普通头。

3、大桥为云母带包扎绝缘。

4、引线绝缘包扎同过桥包扎。

5、施工中注意通风，防止中毒。

（八）定子整体干燥

1、加热器烘烤法，在定子下方放置加热板。

2、直流静态加热法，将发电机三相定子绕组串联联接，由直流电焊机并联提供低压大电流加热。

3、定时测量定子表面温度，达到40℃后，应通控制温升不超过8~10℃/H，达到75~85℃后保温24小时。

（九）定子整体试验（标准详见GB50150—2006《电气设备交接试验规程》）

1、定子绕组绝缘电阻测量

2、定子绕组直流耐压及泄漏电流测量

3、定子绕组直流电阻测量

4、定子绕组端部手包绝缘施加直流电压测量

5、定子绕组交流耐压试验

（十）喷漆工作

1、喷漆前对定子线圈彻底清扫，绝缘表面不应有灰尘、油垢。

2、用干净破布或塑料布挡住线棒直线部分的半导体漆处，然后在线棒端部，极间连接线，汇流环和引出上喷两层S-2绝缘防护漆。

3、在定子铁芯内表面及槽楔上喷环氧酯灰瓷漆H31-1两遍。

6.结语

1、3号发电机此次硅钢片逸出割破定子线棒绝缘导致定子线棒接地故障是由安装质量引起，机组安装过程中，需要严格按图纸及工艺要求操作，加强安装的质量控制，在机组启停前全面检查。

2、为了避免类似事件发生，在进一步的排查中发现1号、2号、4号发电机定子铁芯均存在程度不一的同类型缺陷。

3、2号、3号发电机受损线棒修复后，大负荷运行了三、四个月左右，机组各项运行工况正常，表明此次改造是成功的，保证机组及时投产发电的同时也保证了发电机的安全稳定运行，创造了较大的经济效益。

4、此种结构发电机线棒的拆除及回装工序可行，工艺简单、工期较短、效益明显、存在一定的操作难度，须根据现场情况灵活掌握。

参考文献：

[1]孙永鑫、胡春秀、刘东，大型电机定子线棒防晕层电场的有限元研究（J）.大电机技术，2012（3）:5-8.

[2]葛臣忠、宁苏辉、付强等，大型发电机定子绕组绝缘性能影响因素（J）。大电机技术，2014（3:35-40）

[3]GB8564-2003《水轮发电机组安装技术规范》

作者简介：

张明清（1976-11），男，湖南新晃，大专，高级技师；工程师，高压绝缘