朱 琪

（1.五凌電力有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.懷化沅江電力開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，湖南 懷化 418106）

1 發(fā)電機(jī)概述及基本參數(shù)

托口水電廠位于沅江干流上游，總裝機(jī)容量830 MW,裝有4 臺(tái)單機(jī)容量為200 MW 和2 臺(tái)單機(jī)容量為15 MW 的混流式發(fā)電機(jī)組，以發(fā)電為主，兼有航運(yùn)、防洪等綜合利用效益。2 號(hào)機(jī)組于2014 年3 月投產(chǎn)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)基本參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 發(fā)電機(jī)基本參數(shù)

2 故障現(xiàn)象描述

2020 年5 月某日，托口水電廠2 號(hào)發(fā)變組B 級(jí)檢修過(guò)程中，為全面了解發(fā)電機(jī)整體狀況，按照五凌電力企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/WL 12-2014《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)實(shí)施細(xì)則》對(duì)2 號(hào)發(fā)電機(jī)開(kāi)展定子繞組絕緣電阻與吸收比、直流電阻以及交流耐壓等相關(guān)試驗(yàn)。2號(hào)發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣電阻試驗(yàn)合格后，進(jìn)行發(fā)電機(jī)C 相繞組直流耐壓試驗(yàn)，在加壓至23.6 kV 左右時(shí)發(fā)生放電現(xiàn)象，儀表電壓降至2 kV 左右，放電后對(duì)C 相絕緣電阻進(jìn)行復(fù)測(cè)，采用2 500 V 搖表進(jìn)行加壓時(shí)定子繞組間歇性放電，關(guān)燈后發(fā)現(xiàn)在繞組中性點(diǎn)部位有明顯放電火花，對(duì)A、B 相進(jìn)行了2.0Un的直流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。隨后對(duì)定子繞組進(jìn)行了專項(xiàng)檢查，為排除灰塵、雜質(zhì)等影響，將試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的放電線棒附近槽部油泥等雜質(zhì)清理后，再次復(fù)測(cè)，仍只能承受8 kV 左右的直流電壓，繼續(xù)查找過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某線棒槽部存在一根8 cm 左右的焊條，將放電部位附近的線棒拔出來(lái)后發(fā)現(xiàn)線棒上存在明顯損傷[1-3]。

3 故障原因分析

通過(guò)對(duì)定子線棒的絕緣損傷位置進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)四根下層定子線棒上端部（靠近齒壓板處）絕緣層有不同程度損傷，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)定子的工作情況和周圍的工作環(huán)境，對(duì)其故障做出了初步的判斷，該故障主要是由于機(jī)組安裝時(shí)焊條遺留在槽部，運(yùn)行期間在電磁場(chǎng)長(zhǎng)期作用下，使定子線棒的絕緣持續(xù)受到損傷，最終使線棒主絕緣受到損傷，對(duì)其進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，其結(jié)果不能滿足安全運(yùn)行的需求，繼續(xù)運(yùn)行存在較大安全隱患，為保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，決定對(duì)其進(jìn)行更換[4]。

4 故障處理

定子線棒所處位置空間狹小，施工難度較大，面對(duì)巨大挑戰(zhàn)，電廠提前制定周密詳細(xì)的施工方案，確定總體思路：在確定損傷的定子線棒后，計(jì)算上下層線棒需要拆卸的最小值，在盡量不破壞原定子線棒的前提下將損壞的線棒進(jìn)行更換，嚴(yán)格執(zhí)行線棒安裝工藝，更換后滿足安全生產(chǎn)要求[5]。

4.1 磁極拆卸

（1）確認(rèn)故障定子線棒對(duì)應(yīng)磁極正上方上機(jī)架雙層蓋板位置后，通過(guò)橋機(jī)分步吊起上機(jī)架上層蓋板和下層蓋板，隨后拆除對(duì)應(yīng)位置的擋風(fēng)板。

（2）拆除轉(zhuǎn)子上下引風(fēng)板，對(duì)需拆除的磁極的磁極鍵的安裝位置、鍵與鍵槽接觸部位使用劃針進(jìn)行標(biāo)記后，拆卸磁極引線及阻尼環(huán)連接片。

（3）采用兜吊的方式，將吊帶從磁極底部、磁極兩側(cè)穿過(guò)，掛于安裝在橋機(jī)電動(dòng)葫蘆上，調(diào)整電動(dòng)葫蘆位置使其處于磁極正上方，稍微收緊鏈條葫蘆使吊帶受力。

（4）拔磁極鍵。用角磨機(jī)磨去磁極鍵焊接點(diǎn)，在磁極鍵上焊接螺桿，安裝磁極鍵拆卸工具，用液壓千斤頂頂出磁極鍵或橋機(jī)主鉤拔拉磁極鍵。

（5）吊出磁極。在磁極與定子之間插入木板后，檢查吊帶的受力情況正常，操作鏈條葫蘆上升，將磁極起升10 mm 后，停止上升。檢查磁極的垂直度在正常范圍內(nèi)，抽動(dòng)木板檢查磁極與木板無(wú)夾、碰現(xiàn)象，繼續(xù)使用鏈條葫蘆完成磁極起吊工作，此過(guò)程需將磁極棱角部位橡膠墊包住，并在橡皮外面包L 型鋁板防護(hù)，防止起吊過(guò)程中磁極轉(zhuǎn)角繞組變形及破壞絕緣。

4.2 線棒更換

（1）準(zhǔn)備工作。對(duì)轉(zhuǎn)子與定子間的空氣間隙進(jìn)行可靠封堵，防止絕緣盒拆除過(guò)程中大量的絕緣盒碎片及絕緣膠碎塊落入空氣間隙中，下部絕緣盒拆除前應(yīng)對(duì)下風(fēng)洞相關(guān)設(shè)備做好可靠遮蓋，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子上部孔洞進(jìn)行可靠封閉，防止人員在施工過(guò)程中跌落。按照?qǐng)D紙對(duì)定子線槽進(jìn)行編號(hào)，并將發(fā)電機(jī)出口引線、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)引線及跨橋引線等特殊位置的線棒進(jìn)行記錄。

（2）絕緣盒拆除。使用鐵柄起或平口鑿將絕緣盒及其內(nèi)部灌注膠去除，去除時(shí)應(yīng)注意控制力度，清除線棒與并頭板間灌注膠時(shí)注意不能損壞線棒端部絕緣或?qū)€棒銅股線造成損傷；灌注膠在不損壞線棒的前提下應(yīng)盡可能的清理干凈，否則在并頭板焊開(kāi)的過(guò)程中將產(chǎn)生大量帶煙霧的有害氣體并延長(zhǎng)加熱時(shí)間，線棒端部長(zhǎng)時(shí)間過(guò)熱將影響端部主絕緣，增加后續(xù)絕緣處理的工作量，甚至導(dǎo)致該線棒報(bào)廢。

（3）并頭板焊開(kāi)。用濕石棉布對(duì)線棒端部絕緣進(jìn)行保護(hù)，將中頻焊機(jī)感應(yīng)線圈夾緊線棒并頭板；啟動(dòng)中頻焊機(jī)，調(diào)整中頻焊機(jī)功率，待并頭板受熱發(fā)紅，焊料熔化，用扁鏟將并頭板與定子線棒端頭分開(kāi)，過(guò)程中應(yīng)不斷用噴壺對(duì)石棉布進(jìn)行濕潤(rùn)降溫，在焊開(kāi)線棒并頭板過(guò)程中及時(shí)清理焊料，避免燒傷和損壞其他線棒絕緣，按照相同的方法依次將上、下兩層線棒并頭板焊開(kāi)，跨橋引線及匯流環(huán)引線因加熱所需感應(yīng)圈規(guī)格不同可最后單獨(dú)焊開(kāi)。

（4）線棒槽楔及墊塊退出。割除線棒下端槽楔的綁繩，將封底槽楔拆除，使用木錘敲打退槽楔工具（可現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)槽楔形狀特點(diǎn)制作專用工具），將槽楔及槽內(nèi)墊條自下而上退出；槽楔全部退出后，拆除槽口墊塊，斜邊墊塊及適形墊，割除線棒與端箍間綁線，綁線及墊塊敲除過(guò)程中應(yīng)控制好敲擊力度，注意墊塊松動(dòng)情況，不能損傷相鄰線棒絕緣，禁止重錘敲打，對(duì)于一部分較緊的槽楔可用鐵柄起直接破除。

（5）舊線棒拆除。首先拆除上層線棒， 線棒拔出前在定子線棒上端固定一根合成纖維吊帶（纖維繩），使用橋機(jī)吊住線棒，也可現(xiàn)場(chǎng)制作龍門架，懸掛手拉葫蘆對(duì)線棒進(jìn)行固定，防止線棒在拆除過(guò)程中突然松動(dòng)下墜，在線棒上、下槽口處系上抬繩（尼龍繩或臘旗繩），將抬杠穿入繩中，抬杠一端與鐵心接觸，形成杠桿，抬杠與鐵心接觸端必須使用羊毛氈或其他柔性材質(zhì)進(jìn)行包裹保護(hù)，使用時(shí)與鐵心接觸處鋪墊較厚的木板，防止抬線棒時(shí)損傷定子鐵心，工作人員上、下一起用力將定子線棒向槽外抬出，過(guò)程中在上、下端部用橡皮錘橋敲擊線棒，使其振動(dòng)更容易拔出；上層線棒拔出后，取出層間墊條，對(duì)于較長(zhǎng)的線棒轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中必須由雙人手持直線段兩端進(jìn)行搬，避免線棒產(chǎn)生彎曲變形。上下層線棒中間及下層線棒與槽底之間安放有測(cè)溫元件，用250 V 絕緣電阻表測(cè)量其對(duì)地絕緣應(yīng)大于20 MΩ，用萬(wàn)用表檢查單組回路應(yīng)無(wú)開(kāi)路，回路間應(yīng)無(wú)短路，測(cè)量直阻，與同型號(hào)合格的電阻測(cè)溫計(jì)比較應(yīng)無(wú)明顯差別，用220 V 試驗(yàn)電壓耐壓1 min 應(yīng)無(wú)損壞,對(duì)于不合格的測(cè)溫元件裝復(fù)時(shí)應(yīng)進(jìn)行更換。接著拆除下層線棒，下層線棒拔出前應(yīng)先拆除相應(yīng)的斜邊墊塊，拆除端部綁扎，按照與上層線棒拔出相同的方法，拔出下層線棒，若線棒在槽內(nèi)過(guò)緊時(shí)，可在中部通風(fēng)溝處增加抬繩數(shù)量，實(shí)在拆卸困難的可使用手拉葫蘆向外拉出線棒。

（6）新線棒安裝。使用低壓檢修方法用氣流對(duì)更換部分線棒定子鐵心，特別是定子鐵心槽內(nèi)進(jìn)行整體吹掃，以定子鐵心中心線和線棒中心線為基準(zhǔn)，先將下層線棒嵌入槽內(nèi)。線棒平槽后，用壓板和木榔頭將線棒打入槽底。當(dāng)下層線棒嵌入后，用槽楔墊塊和木墊塊固定線棒，使線棒直線部分緊貼槽底，必須保證嵌入的定子線棒在鐵心上、下兩端以及和相鄰線棒的斜邊間隔均勻。待下層線棒全部安裝完成后，統(tǒng)一上、下端綁繩位置線高度，將線棒與端箍環(huán)綁扎牢固，綁扎不應(yīng)少于3 層，綁繩應(yīng)拉緊并與線棒貼實(shí)。綁繩完成后，使用木錘輕敲斜邊墊塊至指定安裝位置完成斜邊墊塊的安裝。按照工序完成下層線棒嵌入所有的工作后，對(duì)下層線棒進(jìn)行整體耐壓試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)合格即可參照下層線棒下線、綁扎方法進(jìn)行上層線棒嵌入，隨后同樣進(jìn)行上層線棒整體耐壓試驗(yàn)。

（7）新線棒安裝完成后，即可按順序安裝槽楔及槽口墊塊、焊接并頭套、灌注絕緣盒、焊接引出線、絕緣包扎，并對(duì)定子進(jìn)行整體衛(wèi)生清掃。

（8）定子整體干燥。在定子下方放置足量履帶式加熱板，使用篷布對(duì)定子整體進(jìn)行遮蓋干燥。完成干燥處理后進(jìn)行電氣預(yù)試，測(cè)試定子繞組端部的固有振動(dòng)頻率，對(duì)線圈端部的固定情況再次進(jìn)行檢查，確保固定牢固，然后再進(jìn)行絕緣電阻和相應(yīng)的吸收比試驗(yàn)，確保定子繞組的質(zhì)量滿足安全運(yùn)行的需求。

5 結(jié)語(yǔ)

水輪發(fā)電機(jī)定子線棒擊穿引起接地短路是一種常見(jiàn)故障，當(dāng)定子線棒受損無(wú)法修補(bǔ)需要更換時(shí)，如何快速更換處理就顯得尤為重要，本文以托口電廠2號(hào)發(fā)電機(jī)定子線棒故障更換為研究對(duì)象，詳細(xì)總結(jié)了如何不吊出轉(zhuǎn)子情況下更換定子線棒的處理過(guò)程及方法，希望能為類似機(jī)組的處理提供一些參考和借鑒。同時(shí)，為避免類似事故的發(fā)生，機(jī)組投產(chǎn)前或機(jī)組檢修過(guò)程中均應(yīng)加強(qiáng)對(duì)定子線棒周圍的檢查力度，以避免有異物遺留在定子線棒端部造成線棒損壞。