#2燃機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子診斷性大修研究分析

（江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇常州 213011）

1.#2發(fā)電機(jī)運(yùn)行的基本情況

#2發(fā)電機(jī)在2005年11月投入運(yùn)行，在2007年7月的啟動(dòng)過程中，連續(xù)2次轉(zhuǎn)子接地啟動(dòng)失敗，且在檢查前，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的絕緣電阻在特定位置下萬用表測(cè)量轉(zhuǎn)子對(duì)地電阻只有3.5Ω，盤車嚙合過程中產(chǎn)生振動(dòng)轉(zhuǎn)子絕緣恢復(fù)，轉(zhuǎn)子送電機(jī)廠解體發(fā)現(xiàn)0極汽端#8槽阻尼條與轉(zhuǎn)子小齒之間有針狀金屬加工遺留物、離汽端80cm通風(fēng)孔處有銅刺，某公司判斷為動(dòng)態(tài)金屬接地，轉(zhuǎn)子線圈清理重新粘接絕緣層，出廠試驗(yàn)合格于9月15日出廠，9月24日恢復(fù)正常運(yùn)行。

2015年2月28日#2燃機(jī)發(fā)電機(jī)冷拖至700rpm時(shí)勵(lì)磁裝置接地保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作時(shí)勵(lì)磁裝置顯示接地電阻73.9Ω。某公司及電科院專家參與檢查、試驗(yàn)，基本判斷為轉(zhuǎn)子存在不穩(wěn)定接地，包括油污、金屬粉末等，按照頂峰運(yùn)行方式可以監(jiān)視運(yùn)行，并做好轉(zhuǎn)子大修準(zhǔn)備工作。

2.電機(jī)廠內(nèi)檢修的基本情況

2.1 #2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的現(xiàn)場(chǎng)解體情況

#2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子于4月27日順利運(yùn)抵電機(jī)廠，解體前檢查轉(zhuǎn)子直流電阻、絕緣電阻、交流阻抗等數(shù)據(jù)均正常，隨后進(jìn)行拆護(hù)環(huán)檢查，整個(gè)過程沒有發(fā)現(xiàn)金屬異物、油污等原先懷疑的接地原因，但在對(duì)集電環(huán)螺釘進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)內(nèi)環(huán)極螺釘擊穿，主要發(fā)現(xiàn)六個(gè)問題。

2.1.1 負(fù)序電流引起電弧燒灼

發(fā)電機(jī)頻繁啟動(dòng)，因采用LCI（變頻器）帶發(fā)電機(jī)引起的負(fù)序電流，在槽楔、阻尼條、本體燕尾槽內(nèi)有大量電弧燒傷痕跡。

2.1.2 轉(zhuǎn)子本體內(nèi)粉末狀物

在轉(zhuǎn)子解題過程中，在楔下墊條、小齒楔形槽均出現(xiàn)黑色粉末物，轉(zhuǎn)子槽內(nèi)有明顯鐵銹，轉(zhuǎn)子槽內(nèi)粉末物大部分不帶磁性，部分有被吸鐵石吸附，顏色為黑色。

2.1.3 轉(zhuǎn)子盤車隔塊磨銅現(xiàn)象

某公司390H全氫冷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端部線圈的隔塊、極心塊等對(duì)端部轉(zhuǎn)子線圈起到固定、限位作用，其固定隔塊的支持片是由兩層nomax紙用鉚釘鉚接，支持片被絕緣瓦壓在頂匝線圈防止位移，實(shí)際在發(fā)電機(jī)長時(shí)間盤車時(shí)，隔塊與線圈側(cè)面會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，因隔塊材料為環(huán)氧玻璃布板，與線圈摩擦而形成銅膜積于隔塊表面，對(duì)于隔塊表面銅磨是否會(huì)引起匝間短路風(fēng)險(xiǎn)，某電機(jī)廠有限公司大電機(jī)研究所做的試驗(yàn)證實(shí)隔塊表面銅膜不會(huì)引起匝間短路的可能，在轉(zhuǎn)子修前試驗(yàn)所做的極間電圧試驗(yàn)、交流阻抗試驗(yàn)均不支持有匝間短路問題。

2.1.4 線圈匝間絕緣位移斷裂

某公司390H全氫冷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈采用副槽通風(fēng)結(jié)構(gòu)，線圈單邊粘接一層環(huán)氧玻璃布板，在2013年12月我電廠現(xiàn)場(chǎng)更換主引線螺釘組件時(shí)發(fā)現(xiàn)部分線圈通風(fēng)孔出現(xiàn)局部堵塞現(xiàn)象，是由脫落位移斷裂的匝間絕緣錯(cuò)位導(dǎo)致的通風(fēng)孔局部堵塞，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了部分修理。此次轉(zhuǎn)子解體仍然出現(xiàn)此問題，匝間絕緣脫落位移、斷裂錯(cuò)位會(huì)導(dǎo)致部分匝間絕緣缺失引發(fā)匝間短路風(fēng)險(xiǎn)，如果錯(cuò)位的匝間絕緣堵塞通風(fēng)孔嚴(yán)重的話，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子溫度不均而熱彎曲引發(fā)振動(dòng)。

2.1.5 內(nèi)環(huán)極主引線導(dǎo)電桿組件松動(dòng)

我電廠#2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在2013年12月已經(jīng)更換為GE升級(jí)后的主引線導(dǎo)電桿組件，此次仍然出現(xiàn)一側(cè)主引線組件松動(dòng)是近年來同類型燃機(jī)發(fā)電機(jī)的第一次，國內(nèi)390H發(fā)電機(jī)主引導(dǎo)電桿組件線均出現(xiàn)松動(dòng)，由常規(guī)試驗(yàn)時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)子直流電阻存在隨角度變化而變化的問題。

2.1.6 內(nèi)環(huán)極集電環(huán)導(dǎo)電螺釘絕緣擊穿

按照某電機(jī)廠標(biāo)準(zhǔn)工藝，主引線組件裝復(fù)后進(jìn)行第一次耐壓試驗(yàn)，接近1min時(shí)試驗(yàn)裝置跳閘，顯示絕緣擊穿，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷擊穿位置在集電環(huán)導(dǎo)電螺釘位置可能性最大，拆解內(nèi)環(huán)極集電環(huán)導(dǎo)電螺釘發(fā)現(xiàn)絕緣擊穿，是#2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子非穩(wěn)定接地的另一個(gè)疑似點(diǎn)。分析原因有可能是原來結(jié)合面存在雜物或潮氣形成放電通道。此次檢修對(duì)內(nèi)、外集電環(huán)導(dǎo)電螺釘全部進(jìn)行更換。

2.2 #2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子大修情況

#2發(fā)電機(jī)整體返廠大修，內(nèi)環(huán)極主引線組件松動(dòng)借調(diào)進(jìn)口備件及處理影響、進(jìn)口RTV11填充膠應(yīng)急采購對(duì)進(jìn)度稍有影響，后續(xù)動(dòng)平衡試驗(yàn)較為順利又趕回了進(jìn)度，100道標(biāo)準(zhǔn)工藝、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)檢程序均嚴(yán)格按照某電機(jī)廠公司生產(chǎn)管理體系執(zhí)行。

3.#2燃機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子檢修總結(jié)

3.1 引發(fā)#2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地的原因分析

3.1.1 楔下墊條表面金屬粉末搭橋

#2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子返某電機(jī)廠進(jìn)行接地診斷性大修，在解體過程中沒有發(fā)現(xiàn)金屬異物和其他異物，但在槽內(nèi)槽楔、小齒楔形槽、阻尼條、楔下絕緣條結(jié)合面及縫隙中發(fā)現(xiàn)較多的黑色粉狀物，大部分物磁性、少量有磁性，基本判斷為發(fā)電機(jī)頻繁啟動(dòng)過程中LCI帶發(fā)電機(jī)作同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)負(fù)序電流在槽楔、阻尼條、轉(zhuǎn)子本體齒槽之間發(fā)生電弧引起金屬粉末，部分轉(zhuǎn)子本體槽內(nèi)槽襯與漆面摩擦產(chǎn)生油漆粉末物，以及部分因氫氣濕度引起的鐵銹，這些粉狀物積聚在楔下墊條、線圈、阻尼條和槽楔，在頻繁啟停、磁場(chǎng)力、轉(zhuǎn)子冷卻風(fēng)等因素綜合作用下引起楔下墊條表面搭橋形成接地通路或?qū)Φ亟^緣降低，靜態(tài)下又呈現(xiàn)高絕緣電阻狀態(tài)。

3.1.2 內(nèi)環(huán)極主引線組件松動(dòng)

轉(zhuǎn)子解體中發(fā)現(xiàn)內(nèi)環(huán)極主引線組件松動(dòng)，在轉(zhuǎn)子孔內(nèi)壁、主引線絕緣套、半圓導(dǎo)電桿表面形成銅粉，隨著情況進(jìn)一步惡化，加速主引線頭與導(dǎo)電接觸片的磨損，會(huì)產(chǎn)生大量銅粉在絕緣套表面形成通道降低對(duì)地絕緣，但引發(fā)接地的可能性不大。

3.1.3 集電環(huán)螺釘絕緣不良

按照工序第一次進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，內(nèi)環(huán)極集電環(huán)導(dǎo)電螺釘擊穿，擊穿點(diǎn)位置為導(dǎo)電螺釘中心孔徑向通氣小孔、絕緣環(huán)、O形密封圈，擊穿部位呈黑色膠泥狀，分析原因?yàn)樵瓉戆惭b時(shí)存在異物、潮氣等引起表面爬電，慢慢形成電樹枝引發(fā)絕緣表面炭化，在較低電壓下不會(huì)一次性擊穿或呈非線性電阻狀態(tài)，500V絕緣表測(cè)得絕緣電阻較高（1330MΩ），在較高的交流電壓下便一次性擊穿。

3.2 提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行可靠性的策略

3.2.1 啟停頻繁運(yùn)行方式的應(yīng)對(duì)

某公司390H發(fā)電機(jī)在國內(nèi)頻繁啟停運(yùn)行方式下的故障率較高，而國外故障率較低，說明了頻繁啟停對(duì)發(fā)電機(jī)的影響還是比較明顯的。從近10年來390H全氫冷發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況分析，降低啟停次數(shù)，對(duì)減少負(fù)序電流電弧燒灼形成粉末比較明顯。在啟停次數(shù)較高工況下縮短發(fā)電機(jī)大修間隔，從#2發(fā)電機(jī)2007年9月至2015年初的運(yùn)行情況看，每隔6～8年安排返廠大修一次能比較徹底地發(fā)現(xiàn)和解決問題。

3.2.2 提升發(fā)電機(jī)的運(yùn)行內(nèi)環(huán)境

390H、324及同類型全氫冷發(fā)電機(jī)密封油采用單流環(huán)結(jié)構(gòu)，且密封油與潤滑油公用，造成密封油含水量較高，發(fā)電機(jī)內(nèi)容氫氣容易在氫側(cè)密封油吸收潮氣導(dǎo)致發(fā)電機(jī)內(nèi)部絕緣性能下降，易發(fā)生金屬腐蝕，因此必須對(duì)燃機(jī)主油箱中的潤滑油含水量進(jìn)行控制確保在線油凈化裝置的工作效能，定期監(jiān)測(cè)潤滑油中的含水量。同時(shí)確保密封油氫、油壓差在合理范圍，防止發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)油，在裝置中增加油氣分離裝置，按照吸附劑的正常壽命每三年全部更換。

4.GE全氫冷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的應(yīng)對(duì)維護(hù)思路

4.1 強(qiáng)化日常維護(hù)

巡檢及日常維護(hù)應(yīng)對(duì)集電環(huán)部位進(jìn)行重點(diǎn)檢查，如集電環(huán)絕緣套表面有無積碳、油泥、電刷、電刷架及附件有無碳粉、油泥集聚，確保防濕加熱器投用。要定期檢查接地電刷的可靠性，防止油污影響接地碳刷與大軸的接觸電阻，測(cè)試對(duì)地導(dǎo)通電阻。定期檢查集電環(huán)罩內(nèi)的監(jiān)測(cè)元件安裝可靠性防止掉落引發(fā)接地故障。在對(duì)電刷進(jìn)行維護(hù)作業(yè)時(shí)，最好在停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行防止人為操作造成轉(zhuǎn)子接地的可能。

4.2 重點(diǎn)部位做好狀態(tài)監(jiān)測(cè)

應(yīng)對(duì)GE全氫冷發(fā)電機(jī)在頻繁啟停運(yùn)行方式下出現(xiàn)的特有故障，在平時(shí)維護(hù)、檢修中繼續(xù)做好轉(zhuǎn)子線圈R角絕緣、主引線組件、線圈出槽口位置、絕緣隔塊等部位的內(nèi)窺鏡檢查。在頻繁啟停、盤車方式下，集電環(huán)導(dǎo)電螺釘與半圓導(dǎo)電桿的也應(yīng)在三年拆解檢查螺紋有無過熱變色、絕緣套有無變色爬電，并改進(jìn)上背帽的鎖定結(jié)構(gòu)便于拆裝，上背帽與分流環(huán)之間的墊片改進(jìn)為可鎖定結(jié)構(gòu)，使導(dǎo)電螺釘可以重復(fù)使用減少進(jìn)口零件采購費(fèi)用。