烏魯瓦提水電廠2＃發(fā)電機(jī)定子線圈下沉處理

西爾艾力 羊紹軍

（烏魯瓦提水力發(fā)電廠，新疆 和田 848000）

一、概 況

烏魯瓦提水電廠共安裝4臺混流式水輪發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)容量4×15MW，保證出力16.5MW，多年平均發(fā)電量1.97億kW?h。使用的是HLJF2511-LJ-1620型水輪機(jī)及SF15-14/3250型發(fā)電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速428.6r/min。定子繞組為迭繞組，采用B級絕緣，股線采用雙玻璃絲包扁銅線（SBEB-40/130），主絕緣采用多層迭包的環(huán)氧粉云母帶，在主絕緣外面平包一層玻璃布帶，再在外面刷一層防暈漆。定子槽楔數(shù)Z=144，極數(shù)2P=14，相數(shù)m=3，每極每相槽數(shù)3×（3/7），并聯(lián)數(shù)2，循環(huán)序數(shù)列為3434343，按順時針方向（從接線端看），跨距y=9，磁場旋轉(zhuǎn)方向為順時針。

二、問題的發(fā)現(xiàn)

2＃機(jī)組于2000年12月4日正式投產(chǎn)運(yùn)行，2005年進(jìn)行第一輪A級檢修，到至今運(yùn)行情況正常，未出現(xiàn)任何異常情況。2009年11月進(jìn)行的第二輪A級檢修中，對定子進(jìn)行清掃檢查時發(fā)現(xiàn)個別槽楔松動，根據(jù)上次大修噴漆漆面痕跡計算，線棒與槽楔的垂直距離上大部分線圈下沉約10mm左右，但整個線圈在定子鐵芯兩端伸出槽口部分距離大致相等，無明顯差別。線圈與端箍綁扎繩松動較為明顯，線圈間工字間隔片綁扎繩有約1/3松動，槽楔綁扎繩有明顯松動。同時，再對其他機(jī)組進(jìn)行了簡單的檢查，均存在不同程度的下沉，屬于共性問題，初步確定為定子槽楔松動所致?，F(xiàn)場組織技術(shù)討論認(rèn)為：定子線圈下沉較多，若不及時進(jìn)行處理將會造成定子線棒繼續(xù)下移，最終導(dǎo)致定子線棒間絕緣降低、引起定子線圈燒毀的事故?？紤]到機(jī)組安全運(yùn)行，按照發(fā)現(xiàn)問題及時處理的原則，決定利用大修機(jī)會進(jìn)行處理。

三、線圈下沉原因分析

線圈下沉的原因比較多，比較常見的有：

1.機(jī)型原因

由于該廠定子繞組設(shè)計為雙層迭繞組，線槽比較深，底層線圈安裝后才安裝面層線圈。底層線圈與面層線圈在線槽之間的夾角很難做到完全一致，會有一定的偏差。即使安裝時槽楔打的再緊，機(jī)組在運(yùn)行一段時間后，由于運(yùn)行時產(chǎn)生的溫度，也會使線圈絕緣有一定的軟化，再加上機(jī)組在運(yùn)行時定子線圈的磁拉力作用，導(dǎo)致線圈兩個直線邊的夾角與鐵芯槽的夾角慢慢重合，使線圈的面層、底層在槽內(nèi)基本處于同一直線，其高度也比原來高度略有降低，槽楔槽型變松動。經(jīng)多方咨詢，該類深槽型機(jī)組在運(yùn)行一段時間都存在一定程度的類似槽楔松動的現(xiàn)象。

2.線圈與端匝間的綁扎繩不夠緊密

因為綁扎繩為Φ6滌玻繩，其中間部分為玻璃絲纖維，其主要承受拉力的外層則是網(wǎng)狀滌綸纖維，該纖維本身就具有一定的延伸性，如在綁扎時緊度略為差一些，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時溫度達(dá)到一定程度時，緊固力就會下降，無法托起失去槽楔固定線圈的重量。

3.機(jī)組的機(jī)械及電磁振動

機(jī)組在電廠安裝時，其幾何中心線與水平線等都不可能絕對達(dá)到要求，所以安裝規(guī)程會允許有一定的偏差值，允許機(jī)組在運(yùn)行時有一定的振幅，這種振幅也可能造成線圈松動導(dǎo)致下沉。

4.機(jī)組運(yùn)行情況

2005、2006年該廠進(jìn)行了4臺機(jī)組大修，大修中沒有發(fā)現(xiàn)槽楔松動，本次發(fā)現(xiàn)的4臺機(jī)組線圈下沉中2＃、3＃機(jī)組下沉量較大，都在10mm左右，而2006年大修的1＃、4＃機(jī)組線圈下沉在5mm左右。2006年8月前和田電網(wǎng)與新疆主電網(wǎng)沒有聯(lián)網(wǎng)，機(jī)組在電網(wǎng)中承擔(dān)著調(diào)頻作用，由于網(wǎng)架比較薄弱、電網(wǎng)剛剛實(shí)現(xiàn)農(nóng)網(wǎng)改造，經(jīng)常出現(xiàn)跳閘甩負(fù)荷情況，電網(wǎng)沖擊較多。2006年實(shí)現(xiàn)110kV弱連接后，電網(wǎng)沖擊次數(shù)有所減少，但是偶爾也會發(fā)生，每次的沖擊都會在線圈上產(chǎn)生很大的瞬間磁拉力，磁拉力作用使線圈產(chǎn)生巨大的震動，會使線圈之間的槽楔松動。查閱機(jī)組運(yùn)行歷史記錄，該廠機(jī)組2006年前滿負(fù)荷運(yùn)行時間不多，停運(yùn)時間超過運(yùn)行時間。2006年起機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時間較多，2009年連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行時間超過5個月，機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時的電網(wǎng)沖擊對線圈影響最大。

5.其他

當(dāng)機(jī)組發(fā)電并網(wǎng)時非同期或操作不當(dāng)都有可能造成機(jī)組承受沖擊，從而導(dǎo)致線圈下沉。雖然該廠并未出現(xiàn)過誤操作、非同期并網(wǎng)等情況，每次并網(wǎng)都是靠自動準(zhǔn)同期裝置來完成，但是電壓、頻率也不可能完全一致，始終存在一定誤差。

綜上分析，機(jī)型設(shè)計和機(jī)組運(yùn)行方式是引起槽楔松動使線圈整體下沉的兩個主要原因。

四、處理過程

該廠針對槽楔松動的共性問題，經(jīng)現(xiàn)場檢查后，制訂了切實(shí)可行的兩種處理方案，并嚴(yán)格按照所制定的方案進(jìn)行處理。一是對個別下沉嚴(yán)重并可能影響今后運(yùn)行正常的線圈進(jìn)行加熱提升后打緊槽楔；二是對下沉在允許范圍內(nèi)的，直接打緊槽楔。

1.加熱提線圈

線圈之間的絕緣加熱后會變得柔軟，絕緣層不會被破壞，反而在常溫下線圈絕緣比較脆弱，不加熱進(jìn)行的任何提升，都會破壞絕緣層。因此，要對線圈進(jìn)行加熱提升后，再進(jìn)行打緊槽楔工作。

(1）用2只10t千斤頂、1塊20×1000×300絕緣板，在需要提升的線圈下端固定千斤頂，鏟除槽楔綁扎繩，打出槽楔。

(2）準(zhǔn)備加熱設(shè)備：選擇600A直流電焊機(jī)，根據(jù)線圈8根2.8×7.5雙玻璃絲包扁銅線的規(guī)格準(zhǔn)備10根35mm2焊把線作為輸入輸出導(dǎo)線。

(3）接線：為了準(zhǔn)確掌握所加電流量，選用500A分流器配合75MV伏特表來監(jiān)視電流，如圖1。

(4）加熱試驗：鏟除引線絕緣，焊開連接點(diǎn)，通入500A直流電，待線圈溫度升至約80℃時，翻出面層線。利用機(jī)座上端鋼管做支撐，在線圈鼻部穿入綁扎繩，并用槽楔插入其中旋轉(zhuǎn)，根據(jù)手感慢慢抬起線圈，效果不明顯，只能提升1～2mm。

2.重新打緊槽楔

(1）現(xiàn)場仔細(xì)檢查，根據(jù)以下情況決定，是否采用打緊槽楔不讓線圈繼續(xù)下沉的方案。

圖1 用分流器配合伏特表掌握所加電流量

①線圈的直線段還在鐵芯里面。按照電機(jī)學(xué)理論，有效做功的是鐵芯中的線圈，該線圈可以產(chǎn)生磁場，超出鐵芯的線圈不能產(chǎn)生磁場，也就是說這段線圈沒有作用。所以只要保證線圈不再繼續(xù)下沉，直線段在鐵芯中，不會對機(jī)組處理造成影響。

②定子線圈的爬電距離大于制造廠經(jīng)驗規(guī)定值100mm，滿足運(yùn)行要求。

③定子線圈上、下端直線段部分距離誤差滿足制造廠經(jīng)驗規(guī)定值20%左右。

鑒于以上分析，線圈下沉在允許范圍內(nèi)，只要采取打緊槽楔等防范措施，不讓線圈繼續(xù)下沉，就對機(jī)組安全運(yùn)行不會有影響，重新打緊槽楔的方案是可行的也是安全的。

(2）打緊槽楔

將原來的所有槽楔進(jìn)行空啞聲檢查，作好記錄，線圈下面放好可靠支撐物后，將原來的槽楔更換合適的墊條，重新打緊。

更換墊條時有以下注意事項：

①打進(jìn)槽楔前，槽內(nèi)應(yīng)用干燥的壓縮空氣吹凈，不可在槽內(nèi)留有墊條碎屑等雜物。

②打出與打進(jìn)槽楔時，應(yīng)特別注意防止損壞線圈。

③打槽楔時，應(yīng)注意通風(fēng)溝的方向，槽楔不應(yīng)凸出鐵芯，槽楔下墊條伸出槽口的長度不得超越槽楔。

④槽楔應(yīng)與繞組及鐵芯齒槽配合緊密。

⑤槽楔打入后鐵芯上下端的槽楔應(yīng)無空隙；其余每塊有空隙的長度，不應(yīng)超過槽楔長度的1/2，否則應(yīng)加墊條塞實(shí)。

⑥繞組接頭的銀焊接頭的填料部分間隙，應(yīng)在0.05～0.2mm之間，焊料應(yīng)充實(shí)，焊后表面應(yīng)光滑，無棱角、氣孔及空洞。

⑦修理槽楔時，先用比槽寬稍窄的層壓板墊頭頂住槽楔，然后再用木錘將槽楔打進(jìn)或打出。

⑧在槽楔下加墊條時，一定注意使線圈各處壓緊程度一致，這樣才能保證槽楔打進(jìn)后線圈緊固。

3.打緊槽楔中的改進(jìn)

(1）制作專用工具。為順利完成此次任務(wù)，提高工作效率，現(xiàn)場進(jìn)行了改進(jìn)，用磁極鍵制作寬度與槽楔寬度相同、長度不同的幾根專用工具，一頭開個有一定角度的口子（不論松還是打緊比較方便），與鐵榔頭配合使用，如圖2。

圖2 打緊槽楔使用的專用工具

(2）重新打緊槽楔時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有槽楔每根長250mm，要想打緊極為困難。借鑒汽輪發(fā)電機(jī)線圈槽楔規(guī)格，從打緊槽楔及提高工作效率考慮，除上下兩端槽楔維持原長度外，中間3根長度縮短一半（即每根長120mm）。并對槽楔的空啞聲作出了嚴(yán)格規(guī)定，即每根槽楔空啞聲控制在3/4之內(nèi)。

3.清掃線圈、預(yù)防性試驗及刷漆

定子線圈重新清掃后，按照《DL/T596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》要求，對定子線圈進(jìn)行直流電阻測試，絕緣電阻測試，交流耐壓試驗，直流耐壓及泄露試驗，試驗數(shù)據(jù)均在允許范圍之內(nèi)。按照要求底層使用氣干漆，表面再噴一層防霉絕緣漆。

五、結(jié)束語

該次檢修嚴(yán)格按照提前擬定的檢修方案進(jìn)行，雖然嘗試了加熱提線圈，但直流電焊機(jī)容量有限，溫升過快，繼續(xù)加熱容易破壞直流電焊機(jī)的絕緣，無法加熱到規(guī)定值，僅僅提升了2mm左右，全部線圈采用加熱提升，所需時間較長，現(xiàn)場沒有合適的加熱源，經(jīng)全面檢查分析后轉(zhuǎn)為打槽楔加固的辦法來固定定子線圈，處理過程中線圈絕緣沒有受損，絕緣情況良好，可靠通過了交流耐壓試驗，投入運(yùn)行正常。今后運(yùn)行中定期對線圈槽楔記號進(jìn)行檢查，特別是機(jī)組受到?jīng)_擊后應(yīng)進(jìn)行全面檢查，為3＃機(jī)組線圈處理提供參考依據(jù)。