劉德翼

(四川華能涪江水電有限責(zé)任公司,四川成都 610041)

1 概 述

陰坪水電站位于四川省綿陽(yáng)市平武縣西北部涪江上游左岸最大的一級(jí)支流——火溪河上,為火溪河梯級(jí)開(kāi)發(fā)“一庫(kù)四級(jí)”方案中的最下游一級(jí)引水式電站,總裝機(jī)容量 2×50 MW。

陰坪電站的水輪發(fā)電機(jī)組由通用電氣亞洲水電設(shè)備有限公司(GEHA)承擔(dān)設(shè)計(jì)、制造及定子現(xiàn)場(chǎng)合縫下線(xiàn)。定子采用分兩瓣結(jié)構(gòu)。分瓣定子由賣(mài)方在工廠內(nèi)完成疊片、下線(xiàn)。分瓣定子的現(xiàn)場(chǎng)組圓、下合縫線(xiàn)、匯流排、引出線(xiàn)安裝及定子的試驗(yàn)工作由賣(mài)方完成。

1.1 水輪發(fā)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)

陰坪水電站主要技術(shù)參數(shù):

型號(hào) SF-J50-14/4680

額定容量/最大容量 58.82 MVA/64.71 MVA

額定電壓 10 500 V

額定電流 3 234 A

空載勵(lì)磁電流(If0) 792 A

空載勵(lì)磁電壓(Uf0)(25℃) 47.7 V

額定勵(lì)磁電流(IfN) 1 345.0 A

額定勵(lì)磁電壓(UfN)(100℃) 104.3 V

額定功率因數(shù) 0.85(滯后)

額定頻率 50 Hz

相數(shù) 3

極數(shù) 14

絕緣等級(jí) F/F

定子繞組接法 2Y

1.2 定子鐵芯的技術(shù)要求

陰坪電站定子鐵芯應(yīng)采用低損耗、無(wú)時(shí)效、高導(dǎo)磁系數(shù)、機(jī)械性能優(yōu)良的優(yōu)質(zhì)冷軋薄硅鋼片疊裝成整圓。當(dāng) B為 1 T(特斯拉)時(shí),單位損耗典型值不大于 1.1 W/kg。沖片經(jīng)嚴(yán)格去毛剌,并用F級(jí)絕緣漆涂于沖片的兩面以減少渦流損失。定子鐵芯疊片之間所有連接均為搭接,采用分層壓緊法以形成一個(gè)整體。疊片由足夠的拉緊螺桿拉緊并固定在定子機(jī)座上,拉緊螺桿采用高強(qiáng)度鋼。定子端箍和壓指均采用非磁性材料。鐵芯疊片的上、下端部鐵芯段采用 F級(jí)環(huán)氧硅鋼片粘結(jié)膠粘接。

2 電站建設(shè)中出現(xiàn)的事故

2009年 1月 21日,GEHA完成了陰坪電站 1#機(jī)組分辮組圓和合縫,監(jiān)理工程師測(cè)量 +X方向合縫處的徑向錯(cuò)牙值為0.42 mm,大于了《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》GB8564-2003中關(guān)于定子合縫處的徑向錯(cuò)牙不應(yīng)大于 0.3 mm的規(guī)定值。根據(jù)合同條款約定,監(jiān)理工程師下達(dá)了停工處理的通知。

2009年1月 22日,GEHA現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員完成了 1#機(jī)組 +X方向定子合縫面錯(cuò)牙處理。隨后GEHA駐場(chǎng)代表進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢查,發(fā)現(xiàn)處理后的合縫處原鐵芯矽鋼片表面絕緣漆脫落,并且表面錚亮光滑。經(jīng)業(yè)主代表、監(jiān)理工程師再次進(jìn)一步的檢查,確認(rèn)合縫處鐵芯矽鋼片已經(jīng)粘連(圖 1)。

3 事故分析及處理

圖 1 受損鐵芯情況圖

對(duì)于所發(fā)生的事故,引起了業(yè)主單位的高度重視,遂召集 GEHA技術(shù)人員、監(jiān)理工程師和業(yè)主技術(shù)人員進(jìn)行了事故分析。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多次查看,用無(wú)水酒精清洗合縫槽第一、二段的槽底后,在發(fā)現(xiàn) +X方向合縫處的第一段的 1、10～13、16～18、23～40、46～57、60～67片鐵芯及第二段的 1～6片鐵芯沖片上,槽底的表面上有粘連,槽片的合縫面、槽底的尖角處也有粘連。其原因是 GEHA現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)錯(cuò)牙的處理方案不當(dāng)造成的。GEHA現(xiàn)場(chǎng)人員在處理槽底錯(cuò)牙時(shí),采用榔頭和鐵塊直接敲打了錯(cuò)牙,導(dǎo)致合縫處的矽鋼片表面的絕緣漆脫落和表面的粘連,造成鐵芯的變形和短路,因此,必須進(jìn)行處理。為了盡量減小對(duì)工期的影響,按照以下方案在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。

(1)割開(kāi)定子機(jī)座的搭接板和端箍,松開(kāi)定子機(jī)座的合縫螺栓,解開(kāi)所有與定子連接的零部件,吊出需要處理的定子機(jī)座。用無(wú)水酒精清洗需處理的定子鐵芯表面的膠,用肉眼仔細(xì)檢查定子鐵芯合縫槽槽底平面,確定需處理的表面,記錄需處理的沖片層編號(hào)。

(2)用工具沿定子沖片方向清理定子鐵芯合縫槽受損處,重新用肉眼仔細(xì)檢查槽底平面,確定仍需處理的表面,記錄需處理的沖片層編號(hào),用鋒利的刀具清理在需要處理的沖片上的毛刺,讓清理之后的鐵芯沖片層次分明,表面光潔,沒(méi)有毛刺。在必要的時(shí)候,松開(kāi)合縫處定子鐵芯壓板進(jìn)行處理。在處理過(guò)程中必須十分小心,避免刀具插入定子鐵芯過(guò)深。

(3)采用吸塵器清潔定子鐵芯,然后清洗定子鐵芯表面。在處理后的定子鐵芯表面涂刷絕緣漆(J1040或 F級(jí)絕緣漆),使絕緣漆充分透入鐵芯的沖片層間。用電吹風(fēng)烘烤涂刷的絕緣漆,使絕緣漆干燥。

(4)按正常的合縫程序組圓定子,并徹底清理定子,機(jī)座周?chē)粦?yīng)有額外的金屬。

(5)對(duì)定子鐵芯進(jìn)行鐵耗試驗(yàn)。除按正常的試驗(yàn)要求埋置測(cè)溫元件之外,還需在定子鐵芯兩合縫槽內(nèi)上下兩端的第 1和第 2鐵芯段內(nèi)埋置 8個(gè)測(cè)溫元件。

4 鐵芯試驗(yàn)

對(duì)經(jīng)過(guò)處理后的鐵芯通過(guò)肉眼觀察,沖片層次分明,表面光潔,沒(méi)有毛刺。但是,為了保證處理工藝滿(mǎn)足技術(shù)要求,確定鐵芯不存在局部松弛及短路,經(jīng)過(guò)處理后的鐵芯的絕緣情況和實(shí)際損耗應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求,并按照規(guī)范進(jìn)行鐵芯損耗試驗(yàn),將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與制造廠出廠數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

4.1 試驗(yàn)方法和步驟

(1)鐵芯上的線(xiàn)圈應(yīng)可靠接地。

(2)在定子鐵芯上繞上勵(lì)磁線(xiàn)圈和測(cè)量線(xiàn)圈,其圈數(shù)根據(jù)電源和測(cè)量設(shè)備的允許電壓決定。測(cè)量線(xiàn)圈和勵(lì)磁線(xiàn)圈在鐵芯上互成 90°分布;

(3)測(cè)量鐵芯的初始溫度和室內(nèi)溫度;

(4)檢查接線(xiàn),確認(rèn)其正確后投入電源;

圖 2 試驗(yàn)接線(xiàn)原理圖

(5)采用 200 kVA調(diào)壓器逐步升壓,確認(rèn)電壓、電流、功率及頻率滿(mǎn)足初步計(jì)算值,使鐵芯磁度達(dá)到 10 000高斯左右持續(xù) 15 min,待溫升沒(méi)有發(fā)生突變后進(jìn)行正式試驗(yàn);

(6)試驗(yàn)時(shí)間為 90 min。按 30 min的間隔時(shí)間記錄數(shù)據(jù),并隨時(shí)監(jiān)測(cè)鐵芯各部位的溫度,直至試驗(yàn)結(jié)束。試驗(yàn)接線(xiàn)原理圖見(jiàn)圖 2。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù),在與出廠時(shí)的試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行對(duì)比后得知,處理效果滿(mǎn)足 GEHA的質(zhì)量要求和相關(guān)規(guī)范要求,同意轉(zhuǎn)入下線(xiàn)工序。

5 結(jié) 語(yǔ)

雖然陰坪電站 1#機(jī)組的定子鐵芯經(jīng)過(guò)處理,滿(mǎn)足了質(zhì)量要求,但是,出現(xiàn)這樣的事故卻不得不引起我們的深思。

制造廠應(yīng)該嚴(yán)把出廠質(zhì)量關(guān)。作為制造廠家,在其產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)該嚴(yán)格按照合同和規(guī)范要求進(jìn)行生產(chǎn),盡可能地少將設(shè)備缺陷遺留到現(xiàn)場(chǎng)處理。否則,由于工地現(xiàn)場(chǎng)的條件限制,將增加處理相關(guān)缺陷的難度。同時(shí),當(dāng)在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí),應(yīng)該對(duì)缺陷進(jìn)行分析,制定完善的處理方案,避免缺陷處理不完善或者是擴(kuò)大缺陷,甚至由缺陷演變?yōu)槭鹿省?/p>