某電廠裝機(jī)容量為2500MW，定子線組的聯(lián)接方式為3相6分支Y形聯(lián)接，其繞組結(jié)構(gòu)為疊繞組結(jié)構(gòu)，并具有凸極結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，磁極共21對，其長度為 2883mm，其中，磁極是由高導(dǎo)磁率的鋼片加工而成，整個(gè)沖片是采用沖模一次沖成的方式，質(zhì)量較高。然而，發(fā)電機(jī)在長時(shí)間的工作過程中，逐漸產(chǎn)生了一系列問題，其中比較嚴(yán)重的問題為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路問題，這一問題不但影響了發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還給國民經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重的損失。 

　　1故障情況 

　　該發(fā)電公司裝有1000MW#8汽輪發(fā)電機(jī)（型號(hào)：QFSN-1000-2-27）轉(zhuǎn)子更換Ⅰ極和Ⅱ極3#~8#頂匝線圈。但近年來，在8#發(fā)電機(jī)修理過程中，采用相應(yīng)儀器測量轉(zhuǎn)子磁極進(jìn)行膛外交流阻抗時(shí)，發(fā)現(xiàn)存在異常現(xiàn)象，初步估計(jì)8# 磁極線圈存在匝間短路問題。而在對8#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極交流阻抗進(jìn)行測試故障過程中，發(fā)現(xiàn)3#~7#電機(jī)線圈軍存也在匝間短路問題。 

　　2故障分析 

　　2.1轉(zhuǎn)子電氣試驗(yàn) 

　　主要進(jìn)行了轉(zhuǎn)子繞組直流電阻、絕緣電阻、交流阻抗及功率損耗，匝間短路試驗(yàn)，與歷史數(shù)據(jù)相比，直流電阻相差不大，絕緣合格，但功率損耗增大，交流阻抗變小。用開口變壓器法測匝間短路，發(fā)現(xiàn)14（19）槽與9（24）槽對應(yīng)線圈相角超過150度。轉(zhuǎn)子存在輕微匝間短路現(xiàn)象。解體后發(fā)現(xiàn)，護(hù)環(huán)下轉(zhuǎn)子線圈頂匝在R處變形嚴(yán)重；#9槽勵(lì)側(cè)護(hù)環(huán)下1～2匝間絕緣紙破損，且有放電痕跡；#19槽的勵(lì)側(cè)護(hù)環(huán)下1～2匝間有放電痕跡。 

　　2.2轉(zhuǎn)子匝間短路定位 

　　首先在轉(zhuǎn)子滑環(huán)上用直流焊機(jī)向轉(zhuǎn)子繞組通入100A-300A直流電，用探針分別在汽勵(lì)兩側(cè)靠近護(hù)環(huán)處通風(fēng)孔測量19槽與24槽各匝間電位，根據(jù)測量結(jié)果，可確定短路點(diǎn)位置。 

　　2.3原因分析： 

　　(1)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)原因，轉(zhuǎn)子線圈在槽內(nèi)及端部無熱膨脹補(bǔ)償裝置，繞組與轉(zhuǎn)子本體材料存在熱膨脹系數(shù)不一致的因素。 

　　(2)線圈在生產(chǎn)過程中熱處理工藝不良，造成線圈強(qiáng)度降低，運(yùn)行中由于離心力及熱膨脹因素共同作用下發(fā)生塑性變形，頂匝線圈長長后造成線圈端部頂匝與第二匝繞組由面接觸變成線接觸，長期伸縮將匝間絕緣割破后形成短路。 

　　3故障處理情況： 

　　用400A直流電焊機(jī)對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通入300A直流電流，利用直流壓降法查找出匝間短路點(diǎn)在9槽、19槽勵(lì)側(cè)護(hù)環(huán)下。 

　　對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行拔護(hù)環(huán)后，搭設(shè)凈化篷，更換變形嚴(yán)重的#3--#8繞組線圈的頂匝，整型線圈內(nèi)層線匝R處，更換轉(zhuǎn)子線圈端部匝間絕緣。之后進(jìn)行電氣試驗(yàn)（極間電位試驗(yàn)），電氣試驗(yàn)合格后，更換端部絕緣墊塊，按圖紙要求裹浸膠毛氈和NOMEX紙。 

　　更換護(hù)環(huán)絕緣，阻尼繞組絕緣，回裝護(hù)環(huán)絕緣，阻尼繞組，端頭槽楔。 

　　轉(zhuǎn)子套護(hù)環(huán)后進(jìn)行電氣試驗(yàn)（絕緣電阻，兩極間電壓，交流阻抗、匝間短路試驗(yàn)），結(jié)果表明試驗(yàn)合格。 

　　4發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子短路故障防范措施 

　　4.1加強(qiáng)轉(zhuǎn)子繞組冷卻及其測試 

　　在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，應(yīng)按規(guī)程下限，嚴(yán)格控制氫溫，并加強(qiáng)轉(zhuǎn)子繞組的冷卻，以減少由于機(jī)組調(diào)峰造成的轉(zhuǎn)子繞組熱漲差。此外，在其運(yùn)行中，還應(yīng)注意觀察發(fā)電機(jī)無功功率、勵(lì)磁電流及機(jī)組振動(dòng)的關(guān)系。充分利用機(jī)組大修機(jī)會(huì)，進(jìn)行轉(zhuǎn)子的匝間短路試驗(yàn)，加強(qiáng)其測試工作，并用內(nèi)窺鏡檢查護(hù)環(huán)內(nèi)部繞組是否存在變形及墊塊松脫現(xiàn)象。 

　　4.2轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)拆裝技術(shù)措施 

　　①根據(jù)工器具清單，準(zhǔn)備相應(yīng)的工具和材料，逐一落實(shí)到位。 

　　②在轉(zhuǎn)子下部鋪設(shè)枕木，并保證離地高度在0.5m左右，兩側(cè)離護(hù)環(huán)1.5m左右，間距6m左右。 

　　③在滾架上轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子時(shí)，應(yīng)保證本體側(cè)環(huán)鍵缺口朝上，中心環(huán)側(cè)環(huán)鍵缺口向下，找到轉(zhuǎn)子重心，調(diào)整好鋼絲繩起吊轉(zhuǎn)子，將轉(zhuǎn)子放置于擱架上。 

　　④在轉(zhuǎn)子大齒月牙槽處安放10mm絕緣板用作千斤頂?shù)闹c(diǎn)。裝上拆裝護(hù)環(huán)工具，中心環(huán)用定位塊楔牢，并用兩個(gè)螺旋副與風(fēng)扇環(huán)撐緊，預(yù)配好固定環(huán)、活動(dòng)環(huán)、拉桿、油壓千斤頂?shù)奈恢茫梅侥緣|好。 

　　⑤在護(hù)環(huán)外圓包裹2層BWT600高硅氧玻璃纖維布，推入感應(yīng)圈，調(diào)整感應(yīng)圈與護(hù)環(huán)圓周間隙均勻，至少10mm。用感應(yīng)加熱方式加熱勵(lì)端護(hù)環(huán)，控制護(hù)環(huán)溫度不超過300℃。加熱過程中監(jiān)控護(hù)環(huán)溫度并做好記錄。 

　　⑥轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)加熱到拔護(hù)環(huán)溫度后，立即停止加熱，并將感應(yīng)加熱器移出。而后裝吊護(hù)環(huán)工具，吊出護(hù)環(huán)。并擺木方，墊石棉布，將護(hù)環(huán)本體側(cè)向上立放于石棉布上，并用石棉布包裹好。然后清理阻尼繞組，線圈槽口。最后處理轉(zhuǎn)子匝間短路故障，處理完后進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證。 

　　⑦在所有工作結(jié)束后，用高純氮?dú)鈱D(zhuǎn)子通風(fēng)孔進(jìn)行吹掃，并用冷卻風(fēng)機(jī)將護(hù)環(huán)冷卻至室溫，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)子套護(hù)環(huán)后的電氣試驗(yàn)，主要測試絕緣電阻、兩極電壓和線圈分擔(dān)電壓、交流阻抗等。 

　　4.3轉(zhuǎn)子修理過程中必須注意的工藝問題 

　　①加強(qiáng)對轉(zhuǎn)子外觀、機(jī)械的檢查，主要檢查有無銹蝕、碰傷等問題，并做好記錄。轉(zhuǎn)子軸頸需要加裝橡膠板，以加強(qiáng)對其保護(hù)。 

　　②轉(zhuǎn)子大齒朝正上、正下方擺放，將轉(zhuǎn)子用600mm高帶弧形枕木支撐本體大齒，但應(yīng)注意本體側(cè)環(huán)鍵的缺口朝上，以便拔護(hù)環(huán)工作的進(jìn)行。同時(shí)，還應(yīng)保證轉(zhuǎn)子汽、勵(lì)端留出套拔護(hù)環(huán)的操作空間在2m以上。 

　　③清理干凈轉(zhuǎn)子本體、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、集電環(huán)裝配等部件上的油污及異物。在轉(zhuǎn)子修理區(qū)域，還應(yīng)搭設(shè)凈化蓬。 

　　④在護(hù)環(huán)外圓包裹2層BWT600高硅氧玻璃纖維布，推入感應(yīng)圈，感應(yīng)圈與護(hù)環(huán)圓周間隙均勻，至少10mm。用感應(yīng)加熱方式加熱拔出勵(lì)端護(hù)環(huán)，護(hù)環(huán)溫度不超過300℃，加熱護(hù)環(huán)過程中監(jiān)控護(hù)環(huán)溫度并記錄，拔下護(hù)環(huán)后將護(hù)環(huán)清理干凈并用砂紙將護(hù)環(huán)外表面絕緣漆砂光（盡量少砂），砂光后進(jìn)行護(hù)環(huán)著色探傷。 

　　④完成編號(hào)工作并拆出每極3#~8#線圈槽楔、阻尼繞組、楔下墊條，清理干凈、擺放整齊、妥善保管。 

　　4.4轉(zhuǎn)子恢復(fù)過程中應(yīng)注意的問題 

　　①先將新的轉(zhuǎn)子頂匝線圈在相應(yīng)的線圈號(hào)上成型，并配切相應(yīng)的長度，粘相應(yīng)的匝間墊條。 

　　②回裝需更換的轉(zhuǎn)子線圈頂匝，氣焊槍加熱焊連接塊與線圈，焊接部位飽滿焊透，底面用小鏡檢查。對轉(zhuǎn)子端部進(jìn)行保護(hù)，修焊接部位，厚度不大于銅材厚度，表面光滑平整，無毛刺，棱邊倒圓角。粘轉(zhuǎn)子線圈端部匝間絕緣，整齊。 

　　③雙車抬吊轉(zhuǎn)子至木方上，行車吊裝轉(zhuǎn)子線圈端部壓型工裝，轉(zhuǎn)子吊回滾輪架上。 

　　轉(zhuǎn)子線圈端部成型整理。而后進(jìn)行轉(zhuǎn)子電氣試驗(yàn)，主要有絕緣電阻、兩極電壓、交流阻抗試驗(yàn)。 

　　④雙車抬吊轉(zhuǎn)子至木方上，使用吊車拆轉(zhuǎn)子線圈端部壓型工裝，轉(zhuǎn)子吊回滾輪架上。回裝轉(zhuǎn)子楔下墊條、阻尼繞組、槽楔。而后進(jìn)行對轉(zhuǎn)子直線部分的通風(fēng)試驗(yàn)。回裝護(hù)環(huán)絕緣、端部阻尼繞組、端頭槽楔。更換護(hù)環(huán)絕緣、阻尼繞組絕緣。 

　　5結(jié)論 

　　總之，在各項(xiàng)生產(chǎn)事故頻發(fā)的現(xiàn)狀更加要注重安全生產(chǎn)。大型汽輪發(fā)電機(jī)在大小修中要重視轉(zhuǎn)子匝間短路的檢查，匝間電壓分步法可以對轉(zhuǎn)子的匝間短路進(jìn)行較靈敏的判斷，并通過具體的電壓值對比可以找到故障發(fā)生點(diǎn)。A4發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子匝間短路就是一個(gè)很好的應(yīng)用實(shí)例，正常運(yùn)轉(zhuǎn)下各項(xiàng)電氣參數(shù)均正常，可是靜止時(shí)在某一角度卻存在著匝間電壓分布異常，說明某些不穩(wěn)定的匝間短路不易察覺。所以多種試驗(yàn)方法和多角度對轉(zhuǎn)子進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)對轉(zhuǎn)子匝間短路早期的發(fā)現(xiàn)起著重要作用。

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