摘要：近年来全国大容量机组越来越多，发电机的容量、体积、电流与温升也随之增大，对发电机的定子线圈绝缘包扎、端部固定及定子铁芯的端部漏磁都提出了更高要求。本文把一电厂4号发电机因为铁芯松动发生匝间短路而导致定子线圈接地故障的经过、检查、处理及原因分析进行了详细阐述，总结经验教训，提出了应该采取的预防措施等，为从事发电企业的各位同仁提供借鉴和建议。
关键词：发电机；铁芯松动；匝间短路；原因分析；防范措施
1.设备结构简单概述及事件经过及现场检查
600MW等级汽轮发电机定子铁心全长6300mm，轴向共分96段，每段之间有6mm通风道，通风槽钢高度为6mm，靠近两端3段铁心为阶梯段（项号片）并粘接成一体（见图1）。
该发电机2009年12月10日通过168h考核，2013年4月检查发现发电机汽端定子端部阶梯铁芯5点位置烧损，烧损深度大约距离上层线棒的上表面三分之一处。另有四处铁芯松动，通风槽钢有三处断裂。线棒侧面绝缘烧损，大约有深1-2mm。见下图。
修理后时隔一年又发生铁心故障，并导致定子绕组接地严重事故，检查确认定子铁芯汽端端部有烧损及断齿现象。通风槽钢断裂。共三处。34号槽定子线棒接地。（为第6种线棒）故障点见下图.
2.故障原因剖析
2.1定子铁心故障机理：一般分为有效铁心压装变松、片间绝缘损坏、铁心压指或通风槽钢压偏脱落，铁心齿部疲劳断裂，铁心局部烧熔。有效铁心压装变松是铁心故障中最常见和最易发生的，同时铁心变松故障的发展导致片间绝缘损坏，铁心振动等渐进式恶性循环故障。由于制造时出现偏差积累，在发热、振动及电磁力的长期作用下，使端部产生过量松弛，进而片间出现振动，相互打击、摩擦致使片间出现绝缘损坏和金属疲劳断齿，造成铁心冲片间短路，形成闭合涡流环路在冲片间产生较大环流，使短路点严重过热，又使相邻冲片绝缘损坏，造成冲片短路面积逐渐扩大，此时由于闭合环路中磁通量增加，导致闭合环路的电流成倍增加，如此形成恶性循环，造成严重铁心烧损。在振动因素的影响下，还存在短路点形成火花放电，造成齿部烧熘断齿。同时使相邻槽内的线棒绝缘遭到破坏。摩擦还能产生黑色粉末或氧化红色粉末，若机内有漏油现象会有黑泥产生，机内漏油会加速铁心片间绝缘和粘接胶的老化，同时提供片间的润滑剂，加速其振动。断齿进入气隙内造成转子表面及铁心表面的损伤。
2.2铁心压紧次数未达到规定次数；定子铁心叠片过程需要每叠一定长度的铁心就要用油压机压紧一次，之后再继续叠片，工艺文件规定600MW发电机定子铁心叠片过程中共压紧9次，压紧位置在第L11，L22，L33，L45，L57，L69，L81，L91，L96段。每次压紧都需装配、拆除油缸活塞柱一次，平均耗时4h至5h，每台定子铁心重复9次，并在定子机座立着的工位操作，操作在机座膛内，外部不可见。操作者为在最短的时间内完成装压任务，减少了油压机压紧次数，致使铁心压紧不足，片间压力未达到规定压力值。在机组运行时在振动、温升和电磁力的作用下，冲片间压力重新分布，在压力不足的状态下，有效铁心局部或整圈松弛而产生冲片振动、磨损、疲劳断齿，直至磨损线棒主绝缘，造成定子绕组接地事故。
2.3由于铁心装压是从励端开始，汽端结束；励端在下，汽端在上，励端铁心端部被压次数最多，汽端铁心端部被压次数仅有一次，并其下部支撑是非紧固的铁心，而励端除多次被油压机压紧外同时还有铁心自重的作用。汽端端部铁心在放置水平位置时还要进行加热后拉伸器压紧，由工期压力，在拉紧时未冷却到室温，热膨胀量尚未恢复，汽端没有有效压紧，这是汽端端部铁心发生故障概率大的原因。
2.4另外一因素也直接影响铁心齿部的紧度，就是齿部的补偿垫片加垫的准确性。由于冲片同板差和绝缘漆膜的均匀度偏差的客观存在，铁心齿部必须进行厚度补偿；最初的补偿的依据是根据冲片人工测得的数据进行计算统计固定补偿值，当冲片同板差和漆膜均匀度偏离统计值时，配垫的补偿将不准确。若补偿不足，将导致铁心齿头松弛。据调研，该生产厂家2010年将该工艺变更为压铅丝适配。
3.处理过程
3.1针对铁芯烧蚀，采用假齿修复烧蚀铁芯，并更换5号槽上层线棒。
3.2针对直流电阻不平衡缺陷。将该处连接铜条重新焊接并进行超声波检查，并进行直流电阻测试合格。
3.3 对铁芯92处短路情况，采用插云母片进行绝缘处理，对处理后的铁芯松动情况采用紧量刀插入检查。
3.4 对发电机端部铁芯穿心螺杆及定位螺栓全部进行紧固，并对螺母锁片及防脱涤玻绳进行重新锁定。
3.5更换4号发电机全部槽楔。
3.6对断裂的通风槽钢采用打入环氧玻璃布板紧固处理。
3.7对铁芯穿心螺杆及槽楔紧度处理按照哈电公司方案，铁芯穿心螺杆及定位筋螺杆螺母采用哈电专用拉伸器拔紧，合格标准为冷态时，铁芯穿心螺杆压力2.36×105N，定位筋螺杆压力为1.57× N，螺栓拔紧且不松动；用硬度仪检查槽楔紧度，单个槽楔硬度不低于700HL，相邻两槽楔不得同时低于650HL。
3.8若在检查时，确定端部铁心端部松弛严重，（1）片间绝缘大面积磨损严重，且深度大于50mm；（2）齿头损坏、断齿、通风槽钢移位严重。通过现场局部修理无法满足机组安全可靠运行，将启动端部铁心段重叠的方案。按照《660MW汽轮发电机定子铁心汽端边段铁芯拆除修复工艺》执行，目前生产厂家正在设计制造适合现场条件的专用工具。
3.9增加冲片原材料的进厂检验，尤其是同板差；在大型火电机组中必须应用水溶性无机图层，适当降低漆膜厚度，减少收缩量；
4 结束语
通过本次发电机烧毁事故处理和原因剖析，得出大型发电机运行及检修改进措施建议：
4.1要严格发电机检修管理，对存在铁芯松动、端部松动等重大隐患和缺陷的，必须组织专家认真分析原因、论证方案，严禁简单盲目修复。对于同一台发电机历次检修、事故发现的问题要串起来进行综合分析。对于发电机修复工艺和修复过程的质量控制，发电企业要落实责任，严禁以包代管。认真做好发电机穿转子后，发电机本体作业过程中工具管理，防止异物留在发电机内。发生返修时，要严格履行审批和监督手续，严禁随意返修。
4.2对发电机要进行常规方法的铁芯温升试验，用红外热像仪全面检查铁芯温升情况。另外，今后所有300MW及以上的汽轮发电机大修（抽转子），都要对铁芯进行定量的紧力检查，进行常规铁芯温升试验，及时发现铁芯薄弱环节。
4.3认真做好发电机相关试验结果的分析工作。对历次发电机端部振动模态固有频率进行比对，如出现固有频率明显下降或振型发生明显变化时，要引起重视，认真检查端部紧固情况；除了关注端部整体振动固有频率外，也要分析每一个线棒的固有频率，处于倍频区域的要进行处理。对于发电机端部在线振动数据，除了关注基频和倍频数据外，通频数据也要认真对待。无论哪个频段的振动幅值发生明显变化时，都要分析原因。
4.4严格控制发电机内进油。回装发电机端盖时要防止垫片堵塞回油孔，保持回油畅通。各火力发电企业要建立发电机进油考核机制，对于修后发电机进油、运行中进油进行考核。
参考文献：
[1]陈乔夫.电机学[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.
论文作者:陈嘉峰
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/12/6
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