（宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司 宁夏 751607）
摘要：本文重点对宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司QFSN-600-2-22C型发电机检修发现的定子绝缘测试不合格、定子槽楔松动、定子励端端部L型支架滑销绝缘衬套移位、转子导电螺钉漏气等问题进行简要介绍和分析,同时将处理方法和处理后运行情况进行归纳，仅供同类机组检修时参考。
关键字：发电机 槽楔松动 处理方法
Abstract：This paper mainly in ningxia datang international electricity co., LTD QFSN - 600-2-22 - C type generator found A level maintenance of stator insulation test unqualified, the stator slot wedge looseness, wound stator end L bracket slide pin insulating bushing shift, conducting screw rotor leakage problems, such as A brief introduction and analysis of the processing methods and processing at the same time, summarized the operation conditions, after is only for reference in similar unit overhaul.
Keywords: generator；slot wedge；Processing method
1 引言
宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司现有2×600MW亚临界国产燃煤凝汽式空冷汽轮发电机组，其中5号发电机为进口日本日立机组，6号发电机也采用日本日立技术，为东方电机股份有限责任公司生产，两台机组结构基本相同，均为2009年投产发电，投运4年内运行情况良好。
在2013年5、6号机组检修中，发现 5号发电机修后定子绝缘测试不合格，6号发电机定子槽楔大面积松动、定子励端端部L型支架滑销绝缘衬套有8处移位、转子导电螺钉有4处漏气等重大缺陷。
对检修中发现的问题及时与东方电机股份有限责任公司及宁夏电科院进行了分析研究，制定了详细的、切实可行的检修及改造方案，处理后经过运行考验效果良好。
2 发电机主要参数
3 5号发电机定子绝缘不合格
3.1 发电机定子绕组结构
宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司5、6号机组使用东方电机股份有限公司生产的QSFN-600-2-22C型发电机，额定电压22kV, 定子绕组由嵌入铁芯槽内的绝缘条形线棒组成，上下层各42根，共计84根条式线棒,上绕组端部为篮式结构，并且由连接线连接成规定的相带组；绝缘采用连续式F级环氧粉云母绝缘系统，表面有防晕处理措施；线棒由绝缘空心股线和实心股线混合编织换位组合而成，通过空心股线中的水介质来冷却的，冷却水从励端的汇流管和绝缘引水管并通过线棒端头的水接头进入线圈，冷却线圈后再经过汽端的绝缘引水管和汇流管排入外部水系统，绝缘引水管为死接地结构。
3.2 定子绕组绝缘测试情况
2013年5号发电机小修后起机前对定子进行绝缘测试，发现定子绝缘值低，达不到起机要求，导致无法起机,测试时发电机定冷水投入，测试使用KD2678水内冷发电机绝缘特性测试仪进行，测试电压档2500V，然而测试发现测试仪电压升至700V左右不在上升，绝缘电阻值为0MΩ，为排除离相母线、厂变及主变影响，逐将发电机出线软连接打开测试，测试结果无明显变化。
3.3 定子绝缘值低原因分析
绝缘测试使用的KD2678水内冷发电机绝缘特性测试仪，其测量原理同直流泄漏试验方法相似，只是施加的电压不高，为2500V左右，同时利用电子方式测量绕组对地泄漏电流，从而计算出该电压下的绕组绝缘值；而被试发电机的定子绕组汇流管直接接地,这样测试中定子绕组对地泄漏电流受定冷水水质影响较大；为了测得真正的水内冷定子绕组对地绝缘电阻，必须将汇水管与测试仪的屏蔽端子连接， 这时汇水管电位与被试绕组电位相同,因此在被试相绝缘引水管表面没有电流流过, 从而可以消除被试绕组绝缘引水管对测量结果的影响，但被试发电机定子绕组汇流管死接地，无法打开，测试仪屏蔽端子亦无法与发电机汇水管连接，因此无法准确测量出发电机的实际绝缘电阻。
然而，即使如此，与往年检修起机时测试的发电机定子绝缘数值相比，往年测试电压可上升至2500V左右，绝缘电阻值0.3MΩ左右，此次测试电压上升的最大值及绝缘测量值仍偏低。
结合发电机绝缘电阻测量方法及定子绕组汇流管死接地的结构分析认为：定子绝缘电阻偏低，主要原因为定子冷却水水质不合格引起。
3.4 定子绝缘电阻低处理方法
首先再次对发电机定子冷却水进行检测化验，化验结果定子冷却水中铜离子严重超标为87μg/L，逐通知运行人员倒换运行方式，使定子冷却水在发电机外部进行机外循环，通过离子交换器对定子冷却水进行处理,改善定冷水水质，经过循环处理，再次化验定子冷却水水质结果为电导率0.35μs/cm，PH值8.8，Cu离子含量15μg/L， 定子冷却水符合标准要求后,通入发电机内部进行机内循环，再次测量发电机定子绝缘结果为电压2250V,绝缘电阻值0.33MΩ,与往年测试结果比较基本相同，符合启动条件。
另对于汇水管死接地结构发电机，为避免定子绕组汇水管死接地型发电机投入定冷水后，定冷水对绝缘电阻测量结果的影响，可在检修中未通定冷水时或将绕组及汇水管水吹干情况下进行一次测量，使用2500V摇表，绝缘电阻不低于3MΩ即可。
4 定子槽楔松动
4.1 定子槽楔松动原因及危害
发电机在长期运行过程中,由于铁芯的颤动，主绝缘材料轻微的热胀冷缩，定子的机械振动，转子转动时的冷却风，安装质量问题等各种因素造成了槽楔的大面积松动，定子槽楔松动有四个阶段，首先是由紧固到局部松动，接着是随着松动程度加大，局部空隙加大，然后是局部空隙贯穿整个槽楔板，槽楔板与线棒分离成为独立振子，最后槽楔与线棒空隙继续加大至脱落，定子槽楔松动的危害主要有如下两方面：
损害定子线棒主绝缘；槽楔松动脱落可能划损转子绝缘和定子绝缘,造成定子铁芯多点短路,使定子温度严重上升；破坏定子线棒主绝缘,增加了定子短路的机率,在各种形式的过电压作用下,造成定子线棒主绝缘击穿。
电腐蚀；定子槽楔松动,造成定子线棒表面和槽壁之间,由于失去电接触而产生高能电容性放电,这种高能量的电容性放电所产生的加速电子,对定子线棒表面产生热和机械的作用,同时放电使空气电离而产生臭氧及氮的化合物,这些化合物与气隙内的水份发生化学作用,呈现酸性,因而引起线棒的表面防晕层、主绝缘、槽楔和垫条出现烧损和腐蚀的现象,轻则变色,重则防晕层变酥,造成主绝缘受损而出现麻坑。
4.2 定子绕组槽部固定方式及检查松动情况
定子线棒在槽内固定，侧面有半导体波纹板，径向还有带斜度的槽楔（斜楔）组合固定，整个发电机定子槽楔共计42槽，每槽43快斜楔，斜楔共四种类型，其中每槽第1块及第43块尺寸相同，第2块及第42块尺寸相同，第22块斜楔与其他槽楔各为一种尺寸，每槽斜楔与线棒间使用薄厚不等的垫条镶紧，两层线棒间使用层间垫条分割垫紧，下图4-1为定子绕组槽内固定示意图。
图4-1 定子槽内固定示意图
2013年6号机组大修过程中，6号发电机定子槽楔大面积松动，整个发电机定子1806块槽楔，检测发现有1020块槽楔出现不同程度的松动，约56.5%出现松动，其中松动数量25块及以上的有17槽，20块及以上有15槽，10块及以上的10槽，其中大部分槽楔出现3块及以上槽楔连续松动，使用铜锤敲击有明显空洞不实声音。
定子槽楔松动处理方法
将所有槽楔退出，检查槽楔有无变色、分层及损坏现象，将损坏及不能使用的斜楔更换为普通平楔，平楔底部使用波纹板及垫条镶紧。
检查可以使用的斜楔，在底部加入半导体垫条后垫紧后，重新打入槽楔镶紧。
发电机内原槽楔处理完毕后要求用测量的槽楔小铜锤敲击，根据声音来判断，每段槽楔如发空部位超过其长度的1/3必须重新处理。
在槽中间部位的槽楔若有2段连续松动，应将其退出重新镶紧。
每一整槽中非连续松动的槽楔总数超过2根时，应将全槽退出重新镶紧。
新安装的平楔用里氏硬度计测量槽楔硬度＞700HL，每槽槽楔硬度允许不连续两节小于700HL且大于680HL，否则重新处理。
重新打紧槽楔时可在槽楔下的波纹板下加半导体垫条。若发现线棒侧面与槽壁间有空隙，应在线棒侧面填充适当厚度的半导体玻璃布板。
图5-1 L型支架、滑销及绝缘衬套安装示意图
定子励端端部L型支架滑销绝缘衬套移位
L型支架滑销绝缘衬套移位的原因及危害
L型支架滑销绝缘衬套移位主要也是因为发电机长期运行中,铁芯的颤动，主绝缘材料轻微的热胀冷缩，定子的机械振动或负荷和工况变化在定子绕组和支撑系统中引起的应力迫使绝缘衬套与L型支架胶性粘接松脱造成。
若L型支架滑销绝缘衬套移位不及时处理，发电机长期运行将最终导致绝缘衬套磨损，使绝缘衬套与L型支架完全脱离，则销螺栓失去在L型支架内的绝缘支撑，无法有效保证端部固有频率远离倍频，发电机运行时容易产生共振，导致铁芯、槽楔及线棒松动，影响发电机绝缘。
定子端部固定方式及L型支架滑销绝缘衬套移位情况
定子绕组端部用浸胶无纬玻璃纤维带绑扎固定在由L型绝缘支架和绑环组成的端部固定件上，绑扎固定后进行烘焙固化，使整个端部在径向和周向成为一个刚性的整体，确保端部固有频率远离倍频，避免运行时发生共振。
轴向可沿L型支架滑销方向自由移动减少由于负荷或工况变化而在定子绕组和支撑系统中引起的应力，满足机组调峰运行的要求，下图5-1为L型支架、滑销及绝缘衬套安装示意图
如图所示滑销绝缘衬套是穿入L型支架圆孔内，衬套外表面涂抹美国3M公司生产的EC847专用粘接剂与L型支架粘接固定，使绝缘衬套与L型支架相对静止，而销螺栓先由L型支架背侧插入绝缘衬套，再插入端部固定件内，固定件侧使用螺帽与销螺栓点焊，并使用环氧胶封死。
在6号发电机大修中发现定子励端端部L型支架滑销绝缘衬套分别向励侧和汽侧两个方向出现不同程度移位，定子励端端部L型支架滑销共计17处，检查发现有8处出现移位。
5.3 L型支架滑销绝缘衬套移位的处理方法
5.3.1 拆除螺母、销螺栓及垫圈，取出绝缘衬套。
5.3.2 检查绝缘衬套有无破裂及损坏，对损坏的绝缘衬套进行更换。
5.3.3 对完好的绝缘衬套或新绝缘衬套，涂抹EC847专用粘接剂后粘接于L型支架孔内。
5.3. 4回装销螺栓、垫圈、螺母及销螺栓，将外侧垫圈与销螺栓和支撑板之间圆周焊接牢固。
5.3.5 螺母及销螺栓尾部涂抹环氧胶固定。
6 发电机转子导电螺钉漏气
6.1 转子集电环安装方式及导电螺钉漏气情况
转子绕组通过转子引线、导电杆及导电螺钉与集电环相连接。导电螺钉用高强度和高导电率铜合金制成。导电螺钉与转轴之间使用环形及草帽型密封垫圈密封，上部使用铜制密封压帽压紧以防漏氢，集电环采用耐磨合金钢制成，与转轴采用热套装配，集电环与转轴之间设有绝缘套筒；集电环上加工有轴向和径向通风孔，表面的螺旋沟可以改善电刷与集电环的接触情况，使电刷之间的电流分配均匀。
发电机转子抽出后，进行转子气密试验，转子内部充入0.5MP高纯氮气及少许氟利昂，分别使用卤素检漏仪及无水乙醇检查，发现转子Ⅰ极和Ⅱ极的4颗导电螺钉均存在不同程度的漏气现象。
6.2 导电螺钉漏气的原因及危害
发电机长期运行温度及振动等诸多外界因素影响，使导电螺钉松动或螺钉底部密封垫老化，导致导电螺钉密封不严致使漏气。
因发电机转子绕组为氢气冷却，故发电机运行过程中，转子内部及导电杆周围充满氢气，若导电螺钉密封不严，则发电机运行中氢气易沿导电螺钉泄露，造成发电机漏氢量大，且导电螺钉距发电机集电环近，发电机运行中集电环温度高，若集电环出现环火，则极易引起发电机起火甚至爆炸。
6.3 导电螺钉漏气的处理方法
6.3.1 对检查发现漏气的导电螺钉，先使用专用扳手拧紧密封螺母，然后检测不漏即可。
6.3.2 若拧紧密封螺母无效，则将转子泄除转子气压，拆下导电螺钉，检查导电螺钉底部密封圈是否变形损坏，若损坏则更换密封圈。
6.3.3 对拆下的导电螺钉需重新对绝缘层进行刷胶烘焙，刷胶时使用环氧树脂及丙酮按照1：1比列调配均匀，使用清洁毛刷将调配好的绝缘胶均匀的涂刷在导电螺钉绝缘层表面，然后放入烤箱内120℃，烘焙4小时，待绝缘胶烘干后取出，使用细砂纸将绝缘层表面打磨平滑，待自然冷却后，再次涂胶烘焙，如此重复3次。
6.3.4 绝缘层刷胶烘焙处理完毕后，回装导电螺钉时，首先在转子导电螺钉孔的锥形螺纹处缠绕密封填料并涂抹硅橡胶，然后依次装入导电螺钉及各密封垫圈及铜制密封压帽，下图6-1为转子导电螺钉孔涂抹硅橡胶示意图。
处理完所有漏点后，再次进行转子气密试验，充入0.5MP高纯氮气，维持6小时，压降小于0.005MP即为合格。
所有缺陷处理完毕后，进行转子的绝缘测试，以确保转子绝缘合格。
7 结束语
发电机绝缘监督是发电机运行维护中的重要因素。因此对发电机检修发现的缺陷及绝缘问题要高度的重视，宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司对2013年检修中发现的发电机缺陷及隐患，认真分析了问题原因所在,采取了正确可靠的处理措施,及时解决了问题,为检修节约了时间,保证了发电机的安全可靠运行。
图6-1 转子导电螺钉孔涂抹硅橡胶示意图
经过近两年的运行考验，在2015年5、6号发电机大修中，分别对发电机定子绕组绝缘状况、发电机定子槽楔紧固情况、端部L型支架滑销绝缘衬套移位情况、转子导电螺钉气密试验进行了检查验证，确定了2013年检修中对发电机定子绝缘、槽楔松动等问题的处理时有效的。
参考文献：
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[4]刘志鸿，张斌. 发电机定子槽楔松动分析及处理[J]. 水电站机电技术, 2005(4).
论文作者:尹爱宁
论文发表刊物:《电力设备》2016年第10期
论文发表时间:2016/7/24
标签：定子论文; 发电机论文; 衬套论文; 螺钉论文; 绕组论文; 转子论文; 支架论文; 《电力设备》2016年第10期论文;