水電站發(fā)電機(jī)電氣部分檢修工藝淺談

(貴陽永青儀電科技有限公司，貴州 貴陽 550014)

1 概 述

水電站機(jī)電設(shè)備檢修，是提高設(shè)備健康水平，保證水輪發(fā)電機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要措施。水電廠必須將檢修工作作為企業(yè)管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

本文以貫流式水電站為例，詳細(xì)介紹了發(fā)電機(jī)電氣部分檢修前的安全措施，對定子檢修工藝中的接頭重焊、定子槽楔處理、更換定子線棒、噴漆和發(fā)電機(jī)干燥，以及轉(zhuǎn)子檢修工藝中的磁極接頭處理、磁極分解和更換電刷等工藝作了詳細(xì)闡述。

2 安全措施

水電站發(fā)電機(jī)進(jìn)行維修前必須采取相關(guān)的安全措施。

a.拉斷路器和隔離開關(guān)。斷開待檢修發(fā)電機(jī)出口開關(guān)柜內(nèi)發(fā)電機(jī)出口斷路器，切斷其操作電源。斷開發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)，取下滅磁開關(guān)的操作電源保險(xiǎn)。

b.裝接地線，合接地刀閘。推上發(fā)電機(jī)出口開關(guān)柜接地刀閘，切斷其操作電源。推上發(fā)電機(jī)出口接地刀閘，切斷其操作電源。在發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)下端上裝設(shè)一組接地線。在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)變壓器上端掛一組接地線。

c.設(shè)遮攔，掛標(biāo)示牌。斷開發(fā)電機(jī)母線上電壓互感器二次側(cè)的空氣開關(guān)。在發(fā)電機(jī)出口開關(guān)柜內(nèi)出口斷路器、滅磁開關(guān)的操作把手上懸掛“禁止合閘，有人工作！”標(biāo)示牌。在發(fā)電機(jī)出口開關(guān)柜內(nèi)接地刀閘、發(fā)電機(jī)出口接地刀閘的操作把手上懸掛“禁止分閘！”標(biāo)示牌。

d.其他安全措施。工作負(fù)責(zé)人檢查工作安全技術(shù)措施落實(shí)情況。工作完畢后，工作負(fù)責(zé)人必須清點(diǎn)工器具，確認(rèn)無誤后，方可辦理工作終結(jié)手續(xù)。

在工作現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置通信設(shè)施，照明要充足，腳手架要牢靠。有人爬越的部位應(yīng)鋪墊一層羊毛氈或厚10mm以上的泡沫塑料墊。通入現(xiàn)場的一切電源均應(yīng)切斷，照明應(yīng)使用手電筒或行燈等。檢修人員進(jìn)入豎井內(nèi)部時(shí)必須戴安全帽，穿專用工作服，穿絕緣靴，身上不得帶有鑰匙等小型金屬物品。

工作時(shí)所需易燃品，應(yīng)遠(yuǎn)離線圈，遠(yuǎn)離火源，工作中斷期間，應(yīng)撤出至機(jī)外，非工作所需易燃物品嚴(yán)禁帶入機(jī)內(nèi)。噴漆時(shí)現(xiàn)場應(yīng)備好防火用具，轉(zhuǎn)子引線開焊和焊接時(shí)，必須做好安全防火措施，并設(shè)有消防人員。使用有毒溶劑工作時(shí)應(yīng)戴防毒面具，并輪流作業(yè)，休息時(shí)應(yīng)離開現(xiàn)場。拆卸的零部件應(yīng)清點(diǎn)，要妥善保管，安裝時(shí)要求復(fù)位的零件應(yīng)做出明確的標(biāo)志，定子線圈上端部及匯流銅環(huán)，在停止工作時(shí)應(yīng)遮蓋好，必要時(shí)應(yīng)粘貼封條，嚴(yán)禁踐踏線棒端部及匯流銅環(huán)。

3 檢修工藝

3.1 定子檢修工藝

3.1.1 接頭重焊工藝

滿足以下條件的，定子接頭應(yīng)重新焊接：?接頭試驗(yàn)確定的不良接頭；?更換線棒而斷開的接頭；?經(jīng)檢查有過熱和流膠的接頭。

接頭重焊工序?yàn)椋簞兘宇^絕緣→焊開接頭→清理、整形、裝連接板→焊接接頭→修整檢查→恢復(fù)絕緣。

剝絕緣時(shí)不應(yīng)損傷銅線、原線棒絕緣及附近絕緣，接頭絕緣應(yīng)剝干凈。焊開接頭用銀銅焊機(jī)加熱，線縫及附近絕緣處應(yīng)用石棉布或石棉板堵好。加熱時(shí)應(yīng)注意，不得將銅線熔化，焊料熔化后，退出連接板，并將銅線上的焊料清除干凈。用細(xì)砂布及銅絲刷清理連接板接觸面和線棒接頭表面的氧化層至光亮程度，對損壞的連接板，應(yīng)予以更換。用整形工具將上下層線棒整直、對正，接頭間隔距離盡量均勻(公差5mm)且不歪扭，裝連接板后無明顯間隙。在整形過程中，要注意線棒端部不能受力過大，不能損傷端部絕緣。

接頭整形驗(yàn)收合格以后才能進(jìn)行焊接。銀銅焊接要求如下：工作人員應(yīng)熟悉及掌握銀銅焊接工藝，經(jīng)考試合格后才能操作；銀銅焊接前應(yīng)對焊機(jī)及試件進(jìn)行試焊；線棒上、下端部用石棉布、石棉板等做好絕緣隔熱防護(hù)，防止高溫?zé)齻^緣；上端部要注意防止在加熱焊接過程中，液態(tài)殘余焊料和焊后清理的金屬粉末以及冷卻水進(jìn)入定子鐵芯或線棒絕緣中；用酒精擦拭、清理焊接面；將0.2mm厚銀焊片墊入并頭連接板與線棒接頭間的規(guī)定部位，用大力鉗卡緊，防止脫落。先焊上層線棒接頭，后焊下層接頭；通電加熱使工件達(dá)到焊接溫度時(shí)，焊縫中的焊片開始熔化，此時(shí)應(yīng)注意使焊縫維持很小的間隙，以免液態(tài)焊料大量流失；在焊片開始熔化時(shí)，用焊絲向焊縫處或線棒接頭原封焊的股線間填補(bǔ)焊料，直至充滿無間隙為止，然后停電自然冷卻；在停電后的短時(shí)間內(nèi)再次向焊縫處或股線間填加焊料。如有過量的殘余焊料存在時(shí)，應(yīng)在焊料沒有完全結(jié)晶情況下，用焊絲將過量的殘余焊料撥掉。

用板銼、砂布清除接頭表面的殘余焊料、焊瘤、毛刺及氧化物，使接頭呈現(xiàn)光亮程度，然后用酒精布擦拭干凈。所有焊縫表面全部充滿焊料，焊縫表面光潔、平整，無氣孔、裂紋，連接板與線棒接頭間90°角焊縫處，焊料應(yīng)自然形成月牙狀。之后對上下端接頭絕緣盒內(nèi)部進(jìn)行樹脂灌注。在進(jìn)行絕緣盒灌注時(shí)，應(yīng)一次性灌滿，填充膠固化后，應(yīng)拆除其堵漏板以及堵漏板支撐，全面清理絕緣盒表面。

3.1.2 定子槽楔處理工藝

定子槽楔有下述情況之一的，應(yīng)重新打緊：?每槽有1/3槽楔松動(dòng)的；?每槽下部三節(jié)松動(dòng)的；?每槽上部二節(jié)松動(dòng)的。

退出槽楔時(shí)不應(yīng)損傷鐵芯及線圈，取出舊半導(dǎo)體墊條，并檢查鐵芯溝及線圈表面，清掃線槽。打槽楔時(shí)，應(yīng)注意通風(fēng)溝的方向，槽楔下墊條伸出槽口的長度不得超越槽楔，尤其不允許與線棒高電阻半導(dǎo)體漆相碰，槽楔上通風(fēng)溝與鐵芯通風(fēng)溝的中心對齊，偏差不得大于3mm。所有槽楔伸出鐵芯槽口長度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，相互高差不大于5mm，槽楔表面不得高出鐵芯內(nèi)圓表面。槽楔緊度檢查時(shí)應(yīng)合格，否則，應(yīng)將槽楔退出后重打。槽楔打完后徹底清掃檢查。

3.1.3 更換定子線棒工藝

下述情況之一者，應(yīng)更換線棒：?運(yùn)行中擊穿，其擊穿點(diǎn)在槽內(nèi)或槽口附近的；?預(yù)防性試驗(yàn)擊穿，其擊穿部位也在槽內(nèi)或槽口附近的；?主絕緣有明顯損傷，尚未擊穿，大修時(shí)有更換條件的。

新線棒下槽前應(yīng)經(jīng)過耐壓試驗(yàn)，新?lián)Q的線棒應(yīng)選用端部形狀與換掉的舊線棒大致相符的。

用清潔、干燥的壓縮空氣吹掃線槽及下線部位線棒上下端部。仔細(xì)檢查壓指、線棒端部及通風(fēng)溝處有無損傷，鄰近線棒絕緣有無損傷，槽內(nèi)測溫元件有無損壞，鐵芯硅鋼片有無凸出、銹蝕、毛刺等缺陷。銹蝕應(yīng)除去，凸出點(diǎn)及毛刺應(yīng)銼平，并徹底清掃。清掃干凈后在線槽內(nèi)部噴一層薄而均勻的半導(dǎo)體漆。

3.1.4 噴漆工藝

噴漆前相應(yīng)部位應(yīng)徹底清掃，絕緣表面不應(yīng)有灰塵、油垢。用干凈破布或塑料布擋住線棒直線部分的半導(dǎo)體漆處，然后在線棒端部、極間連接線、匯流環(huán)和引出線上噴絕緣防護(hù)漆(如188聚酯紅瓷漆)。噴漆后，要求漆膜均勻、外表光亮，不可出現(xiàn)滴淌、流掛現(xiàn)象。噴漆工作應(yīng)做好防火及防毒措施。

3.1.5 發(fā)電機(jī)干燥工藝

發(fā)電機(jī)第一次啟動(dòng)前或停機(jī)時(shí)間在一個(gè)月以上時(shí)啟動(dòng)前應(yīng)測量定子繞組對地和繞組間的絕緣電阻，當(dāng)發(fā)電機(jī)絕緣不能滿足下列條件時(shí)，須對發(fā)電機(jī)進(jìn)行干燥后方能啟動(dòng)。發(fā)電機(jī)定子繞組冷狀態(tài)下的絕緣電阻，按繞組額定電壓計(jì)算應(yīng)不低于每千伏1MΩ，在換算為100℃時(shí)，不低于4.35MΩ。轉(zhuǎn)子繞組對地絕緣電阻應(yīng)不低于0.5MΩ。熱狀態(tài)下或溫升試驗(yàn)后，發(fā)電機(jī)絕緣電阻應(yīng)不低于R=U÷(1000+P÷100)。

其中R為絕緣電阻(MΩ)，U為發(fā)電機(jī)額定電壓(V)，P為發(fā)電機(jī)額定功率 (kVA)。

電站采用的干燥方法有短路干燥法和直流電加熱干燥法。

短路干燥法：將定子繞組三相短路，發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，轉(zhuǎn)子繞組加適當(dāng)勵(lì)磁電流，使定子繞組電流為額定電流的60%～100%。連續(xù)干燥，直到絕緣電阻在4～5h內(nèi)穩(wěn)定，方可認(rèn)為干燥結(jié)束。通入的直流電流通常為額定電流的25%～50%。定子繞組干燥的同時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組也進(jìn)行了干燥，如果定子繞組干燥時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組的電流仍不足以干燥轉(zhuǎn)子繞組，可將機(jī)組帶低負(fù)荷運(yùn)行。

直流電加熱干燥法：干燥前，應(yīng)設(shè)置定子保溫措施和溫度監(jiān)控裝置。干燥時(shí)，其干燥電流一般不應(yīng)超過定子額定電流的50%，其溫升應(yīng)控制在5～8℃/h，其最終加熱溫度應(yīng)在75～85℃之間，干燥時(shí)的溫升過程，應(yīng)每隔1h測量并記錄一次線圈的加熱溫度、絕緣電阻和絕緣電阻吸收比；當(dāng)溫度達(dá)到上述范圍要求后，應(yīng)每隔2～3h測量并記錄一次線圈的加熱溫度、絕緣電阻和絕緣電阻吸收比。干燥過程中，當(dāng)溫度達(dá)到上述范圍要求后，應(yīng)及時(shí)調(diào)整定子干燥電流大小，當(dāng)定子線圈每相絕緣電阻穩(wěn)定4h后，再停止通電加熱。干燥結(jié)束后，當(dāng)溫度降到40℃以下時(shí)，方可拆除帆布等保溫設(shè)施，讓定子自然冷卻。最后用干燥的壓縮空氣將線圈端部吹干凈。

轉(zhuǎn)子繞組一般用通直流電的加熱方法對轉(zhuǎn)子進(jìn)行干燥，其干燥電流不應(yīng)超過額定勵(lì)磁電流，轉(zhuǎn)子磁極線圈表面溫度不應(yīng)超過85℃，溫升不超過5℃/h，當(dāng)絕緣電阻穩(wěn)定8h后，即可停止干燥。降溫速度不超過8℃/h。

發(fā)電機(jī)干燥時(shí)的溫度，當(dāng)用電阻法測量時(shí)，不應(yīng)超過90℃，當(dāng)用酒精溫度計(jì)測量時(shí)(不能用水銀溫度計(jì))，不得超過70℃。如果上述溫度控制范圍內(nèi)，絕緣電阻達(dá)不到要求，可適當(dāng)提高干燥溫度，此時(shí)，用電阻溫度計(jì)測量，發(fā)電機(jī)定子線圈不得超過100℃。

發(fā)電機(jī)定子繞組的溫度應(yīng)緩慢上升，一般在40℃以下時(shí)，每小時(shí)溫升不超過5～10℃,溫度在40℃以上時(shí)，每小時(shí)溫升不得超過10～15℃。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子電流升至接近額定值，而定子線圈溫度還未升至60℃，應(yīng)通知運(yùn)行值班人員，檢查冷卻水是否關(guān)嚴(yán)，在檢查冷卻水的同時(shí)，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視發(fā)電機(jī)定子線圈溫度，以防溫度劇升。升溫過程中，應(yīng)每小時(shí)記錄一次溫度，定子電流、勵(lì)磁電流和絕緣電阻，當(dāng)溫度穩(wěn)定后應(yīng)每小時(shí)記錄一次，定子線圈溫度應(yīng)逐點(diǎn)觀察，記錄最高一點(diǎn)。

干燥過程中注意觀察電刷和滑環(huán)，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)和出口短接線接觸是否良好，有無發(fā)熱、火花等現(xiàn)象發(fā)生，并檢查機(jī)內(nèi)是否有異常聲音和氣味。

3.2 轉(zhuǎn)子檢修工藝

3.2.1 磁極接頭處理

磁極接頭有下列情況須重新處理：?吊磁極時(shí)；?接觸電阻不合格；?軟接頭損傷，使導(dǎo)電截面減少10%以上者。

拆裝阻尼環(huán)軟接頭和磁極接頭時(shí)應(yīng)用鋼字碼打上標(biāo)號(hào)，以便原樣復(fù)位。安裝前應(yīng)整形，處理好接觸面，檢查螺絲、鎖片有無損壞，損壞的應(yīng)更換。安裝時(shí)應(yīng)使螺絲緊固，用0.05mm塞尺檢查，通過長度不應(yīng)超過4mm。鎖片應(yīng)緊固、不松動(dòng)。引入線接頭及引入線與磁極線圈接頭應(yīng)接觸良好、鎖片鎖定牢固、接觸電阻合格。引線固定絕緣板無松動(dòng)現(xiàn)象，引線與磁極線圈連接處壓板無松動(dòng)現(xiàn)象。

3.2.2 磁極分解檢修

磁極有下列情況須分解檢修：?磁極主絕緣不良；?磁極線圈匝間短路；?磁極接頭需要更換或重焊。

在分解磁極過程中，應(yīng)注意主絕緣、銅線及絕緣墊圈不得損傷。用清潔、干燥的壓縮空氣吹掃磁極鐵芯及線圈，清除塵垢。主絕緣損壞，應(yīng)將損壞處清理干凈，按廠家規(guī)范用環(huán)氧樹脂膠修補(bǔ)，處理后的新絕緣應(yīng)與老絕緣厚度相等。磁極匝間短路時(shí)，應(yīng)用特制工具將線圈撬起，清理干凈故障點(diǎn)，按圖紙要求重包絕緣。更換接頭時(shí)，應(yīng)在接頭周圍包上石棉布，用氧焊加溫，取下接頭。焊上新接頭后，包好接頭絕緣。測量接觸電阻，應(yīng)不大于同長度線匝電阻。

3.2.3 更換電刷

每個(gè)電刷有1/4刷辮斷股或電刷長度小于原長度的1/3時(shí)，應(yīng)更換新電刷。每次更換電刷的數(shù)量，不應(yīng)超過每個(gè)滑環(huán)電刷總數(shù)的1/3，待新電刷磨合后，再更換其他電刷。更換電刷時(shí)，用細(xì)砂布(00號(hào)水砂紙)來回在電刷和滑環(huán)表面研磨，將電刷磨成圓弧形。電刷與滑環(huán)表面的接觸面積應(yīng)大于電刷截面的75%以上。新電刷安裝后，與滑環(huán)的接觸面應(yīng)達(dá)到3/4以上。電刷應(yīng)能自由活動(dòng)，其周圍的間隙約0.1～0.3mm，必須保持電刷干凈，以免電刷下產(chǎn)生火花。同一滑環(huán)應(yīng)用同一品牌電刷，使用新牌號(hào)需經(jīng)研究后決定。

4 結(jié) 論

本文針對水電站發(fā)電機(jī)電氣部分的檢修工藝問題，詳細(xì)闡述了定子檢修工藝中的接頭重焊、定子槽楔處理、更換定子線棒、噴漆和發(fā)電機(jī)干燥以及轉(zhuǎn)子檢修工藝中的磁極接頭處理、磁極分解和更換電刷等工藝。文中介紹的安全措施和檢修工藝經(jīng)過實(shí)踐證明適合該類水電站，具有重要的參考價(jià)值，可應(yīng)用于其他電廠發(fā)電機(jī)電氣部分的檢修中。

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