陳 強(qiáng)，趙 磊

（調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司惠州蓄能水電廠，廣東 惠州 516100）

發(fā)電機(jī)定子槽楔移動(dòng)原因分析及處理

陳 強(qiáng)，趙 磊

（調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司惠州蓄能水電廠，廣東 惠州 516100）

大型發(fā)電機(jī)在長期的運(yùn)行過程中，定子線棒承受著相當(dāng)大的電磁力，定子槽楔在機(jī)械應(yīng)力作用下就可能會(huì)發(fā)生槽楔移動(dòng)或松動(dòng)現(xiàn)象。槽楔移動(dòng)或松動(dòng)可能導(dǎo)致定子線棒松動(dòng)，使得定子線棒在運(yùn)行時(shí)振動(dòng)加劇，致使定子線棒表面發(fā)生機(jī)械磨損和槽內(nèi)放電，在電腐蝕的作用下破壞發(fā)電機(jī)定子主絕緣，嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；本文對惠州蓄能水電廠4號(hào)發(fā)電機(jī)定子槽楔移動(dòng)的原因進(jìn)行了分析，簡述了惠州蓄能水電廠4號(hào)發(fā)電機(jī)槽楔的處理方法及過程，為其他同類型機(jī)組的定子槽楔處理提供參考。

發(fā)電機(jī)；槽楔松動(dòng)；電腐蝕；處理方法

0 前言

惠州蓄能水電廠共裝有8臺(tái)300 MW可逆式抽水蓄能發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量2 400 kW，其中4號(hào)發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)廠的機(jī)組，其他7臺(tái)機(jī)組均為法國ALSTOM機(jī)組。發(fā)電機(jī)定子為171槽雙層疊繞組連接，發(fā)電機(jī)繞組連結(jié)形式為星形連接，每相3個(gè)并聯(lián)支路，發(fā)電機(jī)冷卻方式為空氣冷卻。

4號(hào)發(fā)電機(jī)于2009年12月投入運(yùn)行，定子槽楔的結(jié)構(gòu)采取帶波紋墊條的彈性槽楔緊固系統(tǒng)，并在定子鐵心槽口處用浸環(huán)氧的毛氈輔助固定。2012年3月，4號(hào)電動(dòng)發(fā)電機(jī)小修檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)部分定子槽楔不同程度的向端部移出，其中100號(hào)槽口上部槽楔一節(jié)已經(jīng)斷裂，漏出波紋墊條。當(dāng)時(shí)處理方法是：去除端部綁扎玻璃繩和毛氈；打回移動(dòng)的槽楔，并在槽楔端部用毛氈包裹絕緣塊綁扎環(huán)氧玻璃絲帶固定。

2012年11月，對4號(hào)電動(dòng)發(fā)電機(jī)定子槽楔狀況進(jìn)行了全面檢查和數(shù)據(jù)測量，檢查發(fā)現(xiàn)3月份處理過的有位移的槽楔中，本次檢查仍發(fā)現(xiàn)有約50%數(shù)量的槽楔發(fā)生了位移，而3月份檢查未發(fā)生位移的槽楔，本次并未發(fā)現(xiàn)明顯位移。這個(gè)檢查結(jié)果說明僅僅打回端部有位移的槽楔沒有解決槽楔位移問題。為了徹底解決槽楔位移問題，對全部的槽楔進(jìn)行了更換。處理完成后定子槽楔未發(fā)生再次移動(dòng)現(xiàn)象。

1 定子槽楔移動(dòng)的原因

對惠州蓄能水電廠其他7臺(tái)機(jī)進(jìn)行了定子槽楔位移的檢查，未發(fā)現(xiàn)有槽楔移動(dòng)現(xiàn)象。只有4號(hào)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了大規(guī)模的槽楔移動(dòng)，結(jié)合實(shí)際安裝情況，4號(hào)發(fā)電機(jī)的線棒、槽楔、毛氈、環(huán)氧等材料均為東方電機(jī)廠材料，其他機(jī)組材料均為法國ALSTOM提供材料。槽楔移動(dòng)的原因可能有3個(gè)方面的原因。

1.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與材料不匹配

槽楔移動(dòng)是由于線棒的熱膨脹引起的，槽楔移動(dòng)的主要原因是ALSTOM設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與東方廠的材料使用存在不匹配性。例如ALSTOM設(shè)計(jì)中采用純環(huán)氧毛氈阻擋槽楔移動(dòng)，但有位移的槽楔處毛氈固化后偏軟強(qiáng)度不夠，已全部破損，綁扎帶材質(zhì)及固化膠也與ALSTOM原設(shè)計(jì)不一致。槽楔的材料方面，ALSTOM的材料更光滑，摩擦系數(shù)小，而東方電機(jī)廠的材料摩擦更大，在線棒熱脹冷縮的作用下，槽楔可能逐漸串出。

1.2 制造工藝及安裝質(zhì)量的影響

4號(hào)發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)廠制造，其他機(jī)組為法國ALSTOM公司制造，發(fā)電機(jī)定子在運(yùn)行過程中承受電、熱、機(jī)械應(yīng)力等多種力的作用，其線棒和槽楔材料必須具有良好的電氣性能和機(jī)械性能，雖然定子槽楔的固定方式均為波紋墊條的彈性槽楔緊固系統(tǒng)，但東方電機(jī)廠定子線棒下線時(shí)包裹的半導(dǎo)體膩?zhàn)泳哂惺湛s性，而法國ALSTOM定子線棒下線時(shí)包裹的硅樹脂不收縮，這種工藝上的差別可能造成4號(hào)發(fā)電機(jī)定子槽楔出現(xiàn)松動(dòng)，在電磁力和機(jī)組振動(dòng)作用下，槽楔出現(xiàn)移動(dòng)。

1.3 機(jī)組振動(dòng)的影響

采用波紋墊條的彈形槽楔緊固系統(tǒng)主要是依靠波紋墊條的伸縮性對定子槽楔進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償來保持槽楔處于緊固狀態(tài)[1]，發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，在復(fù)雜的電磁力和機(jī)械應(yīng)力的作用下產(chǎn)生各種機(jī)械振動(dòng)會(huì)使波紋墊條的彈性下降，引起定子槽楔的松動(dòng)和沿定子槽方向的移動(dòng)[2]。東方電機(jī)廠的波紋墊條彈性和耐疲勞性能不及法國ALSTOM，更容易引起槽楔位移。

2 定子槽楔移動(dòng)的危害

2.1 損害定子線棒主絕緣

定子槽楔出現(xiàn)移動(dòng)后，端部槽楔串動(dòng)出來，可能劃傷定子線棒絕緣，造成定子主絕緣破壞甚至定子短路[3]。

2.2 影響發(fā)電機(jī)散熱

定子槽楔出現(xiàn)移動(dòng)后，會(huì)導(dǎo)致定子通風(fēng)槽堵塞，而發(fā)電機(jī)通風(fēng)槽是發(fā)電機(jī)冷卻介質(zhì)空氣的流通通道，這會(huì)影響整個(gè)發(fā)電機(jī)的散熱。

2.3 引起電腐蝕

定子槽楔出現(xiàn)移動(dòng)后，特別是端部的槽楔串出來后，造成發(fā)電機(jī)槽口處定子線棒表面與定子鐵心接觸不良，在強(qiáng)烈的電場作用下，產(chǎn)生高能量的電容性放電，放電產(chǎn)生的電子會(huì)對定子線棒表面產(chǎn)生熱和機(jī)械的作用，同時(shí)放電使得空氣發(fā)生電離而產(chǎn)生氮和臭氧化合物，這些化合物與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，呈酸性，引起線棒的表面防暈層、主絕緣和槽楔出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，時(shí)間長了會(huì)導(dǎo)致絕緣損壞[4]。

3 定子槽楔松動(dòng)的處理

針對惠州蓄能水電廠4號(hào)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)的槽楔移動(dòng)問題，根據(jù)2012年3月份處理的經(jīng)驗(yàn)，僅僅將發(fā)電機(jī)定子端部的槽楔打回去是不夠的，在機(jī)組運(yùn)行過程中，曾出現(xiàn)過位移的槽楔很可能再次出現(xiàn)移動(dòng)，為徹底解決槽楔位移問題，經(jīng)過各方討論，在2012年11月份的處理過程中將全部的槽楔進(jìn)行了更換。

3.1 定子槽楔的結(jié)構(gòu)

惠州蓄能水電廠定子槽楔采用波紋墊條的彈形槽楔緊固系統(tǒng)，由槽楔、波紋彈簧墊條、反槽楔、保護(hù)墊條及調(diào)整墊條組成。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 定子槽楔結(jié)構(gòu)圖

3.2 定子槽楔的處理

3.2.1 材料的準(zhǔn)備

（1）準(zhǔn)備好一臺(tái)機(jī)的槽楔、波紋墊條、反槽楔、保護(hù)墊條和調(diào)整墊條。

（2）準(zhǔn)備足量的毛氈和絕緣塊，捆綁毛氈的滌綸繩。

（3）準(zhǔn)備用于浸泡毛氈的環(huán)氧（固化環(huán)氧15120和 15174），用于修復(fù)受損防暈層的防暈漆（VARNISH COMPONENTLL17）。

3.2.2 退出槽楔

（1）先用斜口鉗剪斷槽楔端部的綁扎繩，然后用鏟刀或斜口鉗將毛氈從外至內(nèi)逐層去除，切忌不要傷害線棒黑色半導(dǎo)體低阻布和線棒主絕緣，若毛氈與線棒連接緊密而較難去除干凈時(shí)，線棒外表面的毛氈可保留一部分。

（2）將端部毛氈已去除的槽楔進(jìn)行標(biāo)記，然后打出端部槽楔，再逐段打出其他槽楔，注意打槽楔時(shí)要使用專用墊塊和尼龍錘，看準(zhǔn)再打，確保不敲擊到定子鐵心疊片和線棒。

3.2.3 槽部和出槽口低阻防暈層修復(fù)

打出槽楔后，對槽部和出槽口防暈層受損區(qū)域需要進(jìn)行修復(fù)，采用的材料為低電阻漆LL17，LL17含有大量石墨填料作為導(dǎo)電介質(zhì)，在儲(chǔ)存和使用過程中會(huì)沉淀，因此在配制和使用前需要將其充分?jǐn)嚢杈鶆颍瑴p少因石墨填料沉淀造成的配比誤差，引起防暈漆電阻值的誤差。采用排筆或毛刷蘸適量配制好的低電阻漆LL17對定子線棒槽部低阻防暈層損傷部位進(jìn)行均勻涂刷，涂刷的低電阻漆與原低阻防暈層需有一定搭接。對于出槽口低阻防暈層受損明顯的定子線棒，使用低電阻漆LL17和25 mm寬的無堿玻璃絲帶進(jìn)行平包一層處理。如圖2、圖3所示。

圖2 低阻防暈層修復(fù)過程

圖3 低阻防暈層修復(fù)后

3.2.4 槽楔安裝

（1）槽楔組成從里側(cè)到外側(cè)依次為：1.60 mm厚的保護(hù)墊條（緊貼線棒表面），調(diào)節(jié)墊條（安裝時(shí)，墊條厚度要求里側(cè)厚于外側(cè)），反槽楔，波紋墊條，槽楔。

（2）先將一整槽的槽楔放入槽中，檢查槽楔通風(fēng)口是否與鐵心通風(fēng)溝對應(yīng)，要求槽楔不應(yīng)凸出鐵心，槽楔的通風(fēng)口應(yīng)與鐵心通風(fēng)溝的中心對齊，偏差不大于3mm。若有不對應(yīng)的槽楔，可用補(bǔ)償槽楔（210mm）根據(jù)需要對其端部進(jìn)行切割、打磨以進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整結(jié)束后，開始安裝。

（3）將保護(hù)墊條和滑動(dòng)墊條從槽口放入槽中，然后將第1層的反槽楔、波紋墊條放入槽中，端部波紋墊條需要剪去2～3 cm，使端部波紋墊條不把端部槽楔頂出，槽楔從下部打入槽中，波紋墊條上端由另一人用墊塊擋住。上下端部槽楔安裝時(shí)，需要用墊條墊于槽口處線棒外，防止打槽楔過程中打傷線棒絕緣。

（4）調(diào)節(jié)墊條調(diào)整好后，將該槽楔往上移，放入波紋墊條，放入前在波紋墊條內(nèi)外面均涂抹少量RHODORSIL paste7潤滑脂，然后使用尼龍錘及墊塊打入槽楔。第一層槽楔從下部打入，其余層槽楔均須從上部逐步打入。打槽楔前，在上端和下端各3層的槽楔區(qū)域，在與槽楔接觸的鐵心側(cè)面鴿尾槽區(qū)域刷少量環(huán)氧（15120與15174混合后按照重量配比為100:55，攪拌充分）。

3.2.5 槽楔安裝檢查標(biāo)準(zhǔn)

（1）槽楔應(yīng)完整，不應(yīng)凸出鐵心，槽楔的通風(fēng)口應(yīng)與鐵心通風(fēng)溝的中心對齊，偏差不大于3 mm。

（2）在調(diào)整墊條過程中，要求每一槽的墊條數(shù)量不超過3層；并要保證上下兩個(gè)墊條之間的接頭處不重疊亦不間斷。

（3）測量槽楔安裝完畢后，采用專用百分表檢查槽楔的壓緊量，保證百分表的讀數(shù)在0.45mm±0.15mm范圍內(nèi)。

（4）對非測量槽楔的槽用專用鐵錘檢查槽楔的松緊度，每塊槽楔允許的空隙長度，不應(yīng)超過該塊槽楔長度的1/3，否則需將槽楔退出加墊條塞實(shí)后重新打緊。

3.2.6 端部毛氈及滌綸繩綁扎

（1）將專用環(huán)氧15120（暗黃色）及15174（亮棕褐色），按照重量配比為100:55配比，攪拌充分（充分?jǐn)嚢? min）。

（2）將滌綸繩每根分成7～10 m一根，將滌綸繩放入環(huán)氧中浸泡充分后取出，放置在塑料盒中。

（3）將毛氈剪切，使每塊毛氈大小能包裹一個(gè)絕緣塊（絕緣塊寬度需小于線棒小面寬度2～3 mm）。將毛氈放入環(huán)氧中浸泡充分后取出，放置在塑料盒中。

（4）槽楔端部用浸泡環(huán)氧的毛氈包裹絕緣塊擋住，并用浸環(huán)氧的滌綸繩綁扎固定，綁扎槽楔的滌綸繩采用雙股同時(shí)纏繞，線棒側(cè)面滌綸繩共4股，正面為6股，綁扎的滌綸繩要求逐層相接且保持水平。毛氈包裹前需要將環(huán)氧擠出部分，防止過多污染其他區(qū)域。

（5）全部綁扎完成后，需要用排筆進(jìn)行環(huán)氧補(bǔ)刷工作，要求補(bǔ)刷過程中對毛氈位置和側(cè)面滌綸繩的位置進(jìn)行微調(diào)整，對側(cè)面滌綸繩和毛氈均要刷到，全部完成后封閉風(fēng)洞門，待其固化24h及以上。固化完后滌綸繩表面應(yīng)光滑無毛刺。綁扎后如圖4所示。

圖4 端部毛氈和滌綸繩綁扎

3.2.7 絕緣漆噴涂

待端部環(huán)氧及滌綸繩固化24 h后，檢查環(huán)氧干燥情況。合格后，清除環(huán)氧殘?jiān)τ诙ㄗ予F心邊緣處環(huán)氧的清潔，必須小心清洗，避免造成鐵心側(cè)邊緣環(huán)損壞。待清潔工作完成后，噴涂東方電機(jī)廠的188絕緣漆。

3.3 處理后的電氣試驗(yàn)

槽楔安裝完成后，對發(fā)電機(jī)定子進(jìn)行電氣試驗(yàn)，包括發(fā)電機(jī)定子絕緣電阻、直流耐壓、交流耐壓試驗(yàn)。

絕緣電阻吸收比和極化指數(shù)合格后,分相進(jìn)行2.0Un直流耐壓試驗(yàn)。直流耐壓試驗(yàn)電壓按每級0.5Un分階段升高，每階段停留1 min。記錄泄漏電流值及其變化。

分相進(jìn)行1.5Un（即27 kV）、1 min的工頻交流耐電壓試驗(yàn)。以上試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)參照南方電網(wǎng)電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行[5]

4 結(jié)束語

本文對惠州蓄能水電廠4號(hào)發(fā)電機(jī)定子槽楔發(fā)生位移的情況進(jìn)行了分析，得出了發(fā)電機(jī)定子槽楔發(fā)生位移的幾個(gè)原因，包括設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與材料不匹配的原因、制造工藝及安裝質(zhì)量的影響和機(jī)組振動(dòng)的影響。并對定子槽楔移動(dòng)所帶來的危害進(jìn)行了闡述。

本文結(jié)合惠州蓄能水電廠4號(hào)發(fā)電機(jī)實(shí)際處理情況對整個(gè)處理步驟進(jìn)行了詳細(xì)介紹,給出了槽楔安裝的檢查標(biāo)準(zhǔn)。提出了在波紋墊條內(nèi)外面均涂抹少量潤滑脂，減少安裝槽楔時(shí)受到的摩擦阻力，打槽楔前，在上端和下端各3層的槽楔區(qū)域，與槽楔接觸的鐵心側(cè)面鴿尾槽區(qū)域刷少量環(huán)氧、在端部毛氈內(nèi)加絕緣塊增強(qiáng)固定效果等方法，可以為其他同類型機(jī)組的定子槽楔處理提供參考。

[1]龍 浩，聶亮華.洪江電廠發(fā)電機(jī)定子槽楔松動(dòng)原因分析及處理 [C]//中國水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)信息化專委會(huì)2010年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集，2010：352-356.

[2]賈志東，夏英來，鄧 禹，等.大型發(fā)電機(jī)定子槽楔松動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析與檢測 [J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，31（15）：107-113.

[3]劉志鴻，張 斌.發(fā)電機(jī)定子槽楔松動(dòng)分析及處理[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2005，28（2）:46-47.

[4]張 斌，劉志鴻.流溪河發(fā)電公司1號(hào)發(fā)電機(jī)定子槽楔松動(dòng)處理淺析[J].狀態(tài)檢修與缺陷分析，2004（3）：77-79.

[5]中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司.Q/CSG114002-2011電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[Z]，2011:56-57.

TK730.8

B

1672-5387（2017）01-0054-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.01.017

2016-07-03

陳 強(qiáng)（1984-），男，工程師，從事發(fā)電機(jī)檢修和電氣試驗(yàn)工作。