淺析發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極軟連接頭多片斷裂原因和處理對(duì)策

摘要：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極接頭斷片在運(yùn)行中危害很大，有可能造成嚴(yán)重事故。轉(zhuǎn)子磁極接頭斷片是隱蔽性故障，一般的檢查手段很難發(fā)現(xiàn)此類故障。文章對(duì)轉(zhuǎn)子磁極軟連接頭多片斷裂的原因進(jìn)行了分析，并總結(jié)了某水力發(fā)電廠6號(hào)發(fā)電機(jī)大修發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁極軟連接頭多片斷裂隱患采取的檢查手段和處理方法。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；轉(zhuǎn)子磁極接頭；引線接觸電阻；轉(zhuǎn)子在線監(jiān)測裝置；接頭多片斷裂 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM312 文章編號(hào)：1009-2374（2016）06-0072-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.036

1 運(yùn)行狀態(tài)及問題

某水力發(fā)電廠是1948年破土動(dòng)工，1952年第一臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。該廠6號(hào)發(fā)電機(jī)組由哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)，于1975年6月投產(chǎn)發(fā)電，水輪機(jī)型號(hào)為HL220-LJ-410，發(fā)電機(jī)型號(hào)為TS854/190-44。6號(hào)機(jī)組上次大修為2005年11月23日～2006年1月19日，本次6號(hào)發(fā)電機(jī)組大修是2014年9月開始，在轉(zhuǎn)子磁極接頭檢查中發(fā)現(xiàn)31～32號(hào)、25～26號(hào)磁極接頭有斷片現(xiàn)象。因?yàn)檗D(zhuǎn)子磁極接頭斷片故障隱蔽性強(qiáng)，發(fā)生事故危害性大，為了采取有效措施防止故障形成，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，本文對(duì)故障產(chǎn)生原因、檢查方法、應(yīng)對(duì)策略進(jìn)行探討。

2 轉(zhuǎn)子磁極接頭斷片原因分析

2.1 轉(zhuǎn)子磁極接頭結(jié)構(gòu)及工藝

6號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極長接頭采用11片厚0.5紫銅片疊壓經(jīng)超音頻感應(yīng)加熱焊機(jī)進(jìn)行銀銅焊接而成。接頭與磁極之間先用銅鉚釘鉚接，再采用錫焊。磁極長接頭一頭壓緊后鉆孔，磁極線圈接頭與磁極之間先用銅鉚釘鉚接，再采用錫焊。另一頭連接時(shí)每片相互交叉，然后進(jìn)行錫焊接。施工工藝要求：鉚接接頭錯(cuò)位不超過接頭寬度10%，接觸面電流密度符合設(shè)計(jì)要求，錫焊確保質(zhì)量，嚴(yán)防焊錫任意流淌，錫焊接頭焊接飽滿、外觀光潔。

2.2 斷片原因分析

因施工工藝復(fù)雜，施工工藝不符合標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)造成軟連接頭多片斷裂。采用錫焊時(shí)如發(fā)生焊錫流淌會(huì)使接近線圈處連接線變脆變硬，機(jī)組運(yùn)行中受到機(jī)械力、電磁力作用容易斷裂。以下原因也可導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁極接頭斷片：（1）接頭接觸面有毛刺，導(dǎo)電體彎曲扭轉(zhuǎn)角度不正確均可能造成接頭片斷裂；（2）軟連接頭材料有質(zhì)量問題，達(dá)不到長期運(yùn)行要求；（3）機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)大，磁極連接片因疲勞發(fā)生斷裂；（4）機(jī)組運(yùn)行時(shí)間過長，磁極連接片因老化發(fā)生斷裂；（5）檢修維護(hù)超周期或沒有按規(guī)程執(zhí)行，機(jī)組檢修時(shí)沒有注重接頭部位詳細(xì)檢查處理，導(dǎo)致接頭長期運(yùn)行，在長期機(jī)械、電磁、熱力作用下，出現(xiàn)接頭變形、斷裂。

3 轉(zhuǎn)子磁極接頭斷片故障危害性分析

轉(zhuǎn)子磁極接頭斷片在運(yùn)行中危害很大，有可能產(chǎn)生嚴(yán)重事故：（1）磁極接頭電阻增大，產(chǎn)生高溫，燒斷連接片，產(chǎn)生瞬時(shí)開斷高電壓，擊穿定、轉(zhuǎn)子絕緣，造成發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作切除機(jī)組；（2）磁極接頭電阻增大，產(chǎn)生高溫，連接片間燒斷拉弧，發(fā)電機(jī)起火；（3）磁極接頭全部斷開，發(fā)電機(jī)失磁，機(jī)組有過速風(fēng)險(xiǎn)。

例如：某抽水蓄能B電廠5號(hào)發(fā)電機(jī)組（容量300MW）2008年5月發(fā)生轉(zhuǎn)子1號(hào)磁極、2號(hào)磁極間連接片燒損，修復(fù)時(shí)間用了22天。1996年7月，某電廠5號(hào)發(fā)電機(jī)組（容量75MW）因轉(zhuǎn)子引線在運(yùn)行中斷裂，引起發(fā)電機(jī)失磁，機(jī)組失步后引起阻尼環(huán)過熱，阻尼環(huán)斷裂后掃膛，造成定子相間短路，后來發(fā)展到三相短路，加上因直流消失，保護(hù)不能正確動(dòng)作，最后5號(hào)發(fā)電機(jī)起火。國內(nèi)也還有其他大中型電廠發(fā)生過同類故障，曾造成機(jī)組起火停運(yùn)。所以轉(zhuǎn)子磁極接頭斷片是很嚴(yán)重的故障，必須引起高度重視。

4 檢查方法

轉(zhuǎn)子磁極接頭斷片是隱蔽性故障，一般檢查手段很難發(fā)現(xiàn)此類故障。轉(zhuǎn)子磁極引出連接線使用浸過膠的玻璃絲帶包扎，檢修停運(yùn)后也不能直接觀察到連接頭的狀態(tài)，只能使用直流電阻測量的方法進(jìn)行檢測。但測量整個(gè)轉(zhuǎn)子繞組直流阻數(shù)據(jù)無法反映單個(gè)磁極連接接頭的接觸狀態(tài)，因?yàn)檗D(zhuǎn)子繞組直阻約200多毫歐，而單個(gè)磁極連接接頭直阻約10微歐，即便單個(gè)磁極連接接頭直阻增加100倍，對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子繞組直阻影響不會(huì)超過1%，是在《電力試驗(yàn)預(yù)防性規(guī)程》允許范圍內(nèi)。在此次6號(hào)發(fā)電機(jī)組大修中，試驗(yàn)人員增加了轉(zhuǎn)子磁極引出接頭直流電阻測量試驗(yàn)項(xiàng)目，采取的方法是在每個(gè)磁極引出線相同位置上鉆孔刺破絕緣，用直流電阻測量儀對(duì)轉(zhuǎn)子繞組施加恒定電流，用數(shù)字毫伏表在每個(gè)磁極接頭測量壓降，然后比較每個(gè)磁極接頭直流電阻，對(duì)異常值進(jìn)行比較。表1為該廠6號(hào)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子磁極引線直流電阻：

5 處理方法

拆下斷片缺陷的磁極，吊至檢修場地，平放在枕木上，按磁極線圈分解工藝將主絕緣、線圈與磁極鐵芯脫開，然后處理線圈部分。處理接頭時(shí)防止導(dǎo)線平面變形過大。清掃干凈解開的磁極，用加熱裝置燙掉接頭部分焊錫，用手槍鉆頭鉆開鉚釘頭，取下舊鉚釘，取下原磁極接頭。新接頭尺寸現(xiàn)場量取制作。換上新的接頭，用鉚釘鉚緊，再采用錫焊。采用此方法將#31磁極拆卸，長頭重新更換。拆卸#26、#27磁極，長、短頭重新更換，對(duì)其他接觸電阻偏大的磁極也進(jìn)行了拆卸，長、短頭也進(jìn)了更換。更換后接頭接觸電阻經(jīng)過試驗(yàn)均合格，短接頭單個(gè)接觸電阻不超過2μΩ，長接頭單個(gè)接觸電阻不超過2μΩ。處理后的磁極檢查試驗(yàn)均符合要求。

6 采取對(duì)策

為了防止轉(zhuǎn)子磁極軟連接頭斷裂，并減少隱患發(fā)生和及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，根據(jù)以上分析可采取如下對(duì)策：（1）進(jìn)行有針對(duì)性的重點(diǎn)檢查。對(duì)于平時(shí)機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)大、運(yùn)行時(shí)間久遠(yuǎn)的機(jī)組進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，在機(jī)組檢修中應(yīng)打開絕緣套進(jìn)行檢查，觀察連線是否有斷裂跡象，材質(zhì)是否變脆。某廠機(jī)組開停機(jī)次數(shù)統(tǒng)計(jì)。（2）機(jī)組大修項(xiàng)目要進(jìn)行轉(zhuǎn)子磁極引出接頭、連接引線等部位專項(xiàng)測試。在機(jī)組檢修的預(yù)防性試驗(yàn)中，在轉(zhuǎn)子繞組試驗(yàn)中增加轉(zhuǎn)子磁極引出接頭、連接引線等部位的測試。測量磁極之間的直流電阻，進(jìn)行相互之間的比較，發(fā)現(xiàn)數(shù)值偏大的部分應(yīng)立即進(jìn)行檢查。在機(jī)組檢修時(shí)對(duì)每個(gè)磁極的連接引線進(jìn)行直流電阻測量，進(jìn)行橫向比較，對(duì)于數(shù)值偏大的位置應(yīng)打開絕緣層進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有斷裂現(xiàn)象的立即進(jìn)行更換。（3）在機(jī)組小修時(shí)，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子部分進(jìn)行詳細(xì)檢查，檢查磁極接頭外包絕緣是否有因高溫產(chǎn)生的老化情況。（4）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)封閉高速旋轉(zhuǎn)部件，無法對(duì)轉(zhuǎn)子采用常規(guī)的紅外線測溫等監(jiān)測手段，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行溫度等的在線監(jiān)測一直是一個(gè)技術(shù)難題。隨著技術(shù)發(fā)展，國內(nèi)部分電廠已采用了轉(zhuǎn)子在線監(jiān)測裝置，我們要關(guān)注這方面技術(shù)的發(fā)展，在適當(dāng)時(shí)機(jī)引入技術(shù)成熟的產(chǎn)品。（5）合理安排機(jī)組運(yùn)行方式，減少機(jī)組開停機(jī)頻度，避開振動(dòng)區(qū)運(yùn)行。

7 結(jié)語

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部件，轉(zhuǎn)子引線、磁極、阻尼環(huán)、磁極間連接線在機(jī)組運(yùn)行中受到機(jī)械力、電磁力、熱力多種力作用，工作條件復(fù)雜，又是封閉運(yùn)行，運(yùn)行中不能進(jìn)行有效監(jiān)測，一旦發(fā)生事故，將導(dǎo)致嚴(yán)重后果。對(duì)轉(zhuǎn)子磁極連接頭斷片等轉(zhuǎn)子部件缺陷要引起重視，通過多種手段杜絕事故發(fā)生。本文通過該廠6號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極軟連接頭多片斷裂原因分析，敘述了處理方法，提出了加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化檢修，嚴(yán)格按規(guī)定工序作業(yè)，確保安裝質(zhì)量；探討了加強(qiáng)轉(zhuǎn)子磁極引出接頭、連接引線等部位專項(xiàng)測試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況等多項(xiàng)對(duì)策，總結(jié)了某廠2014年6號(hào)發(fā)電機(jī)組大修的寶貴經(jīng)驗(yàn)，在發(fā)電機(jī)組檢修工作中可以推廣執(zhí)行。

作者簡介：梁燏（1998-），男，湖南益陽人，身份證號(hào)：430923199806150812，研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）