王會勤，何朝暉

（浙能溫州發(fā)電有限公司，浙江 溫州 325602）

300 MW發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈斷線故障的分析與處理

王會勤，何朝暉

（浙能溫州發(fā)電有限公司，浙江 溫州 325602）

某300 MW發(fā)電機組在A修期間，通過試驗發(fā)現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻異常，采用不同角度下測量轉(zhuǎn)子直流電阻的方法確認了轉(zhuǎn)子線圈故障。簡要介紹了線圈的修復過程，依據(jù)轉(zhuǎn)子解體后觀測到的故障現(xiàn)象進行分析，提出了可能產(chǎn)生的原因，以便進一步的探討與研究。

發(fā)電機；轉(zhuǎn)子；線圈；斷線；分析；修復

1 概況

某發(fā)電廠4號發(fā)電機系上海汽輪發(fā)電機廠生產(chǎn)，型號為 QFSN2-300-2，額定有功功率300 MW，額定定子電壓20 kV，無刷勵磁，冷卻方式為水氫氫，于2001年9月投入商業(yè)運行。2009年11月，4號發(fā)電機進行投運以來的第二次A級檢修，修前機組的各項運行參數(shù)正常。

4號發(fā)電機解體后，在抽轉(zhuǎn)子前對發(fā)電機轉(zhuǎn)子進行膛內(nèi)試驗，轉(zhuǎn)子交流阻抗試驗正常，與歷次試驗值比較無明顯變化。但直流電阻的測試值偏大，為145 mΩ（環(huán)境溫度為21℃），換算到15℃時直流電阻值為141.6 mΩ（以下直流電阻數(shù)據(jù)均為換算值），與出廠標準值、交接試驗值及上次A修試驗值相比，均有大幅增加（見表1）。

測試結(jié)果大大超過了DL/T 596-1996《電力設備預防性試驗規(guī)程》的要求，即“所測結(jié)果與出廠時測量值相比較，兩者之間的差值不應超過出廠測量值的2%”。根據(jù)以上情況，初步認為轉(zhuǎn)子導電螺桿可能接觸不良引起直流電阻的測試值偏大。

表1 直流電阻值的比較

2 轉(zhuǎn)子線圈斷線的診斷試驗

在發(fā)電機抽出轉(zhuǎn)子后，按照標準工藝對轉(zhuǎn)子的兩側(cè)導電螺桿重新進行拆裝，測量轉(zhuǎn)子的直流電阻為114.42 mΩ，與出廠標準值比較增大了22.77%，仍然超過規(guī)程規(guī)定。

再次拆除轉(zhuǎn)子的兩側(cè)導電螺桿，同時緩慢轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，采用幾種不同型號的直流電阻測試儀器和QJ44雙臂電橋，在轉(zhuǎn)子不同角度下，對轉(zhuǎn)子線圈兩端直接進行測量，并經(jīng)多次反復試驗，排除測量誤差后的試驗結(jié)果均不合格。測試結(jié)果轉(zhuǎn)子的直流電阻均大于107 mΩ，比標準值至少增大15%，大大超過了規(guī)程“不大于±2%”的要求，見表2。

表2中轉(zhuǎn)子線圈直流電阻值表明，轉(zhuǎn)子在不同轉(zhuǎn)角下的轉(zhuǎn)子直流電阻是一個變量。轉(zhuǎn)子線圈沒有斷線時，電阻值為一定量，如果斷線則由于轉(zhuǎn)子線圈在不同轉(zhuǎn)角時，斷線部位受力不同，使其阻值也相應發(fā)生變化。由此可以判斷轉(zhuǎn)子線圈可能存在斷線故障。分析認為轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)部存在接觸不良或部分軟連接銅片斷裂的可能性較大，決定進行返廠檢查處理。

表2 轉(zhuǎn)子不同角度下直流電阻值

3 轉(zhuǎn)子線圈故障情況與修復處理

4號發(fā)電機轉(zhuǎn)子運返廠家后，進行了檢測和檢查：轉(zhuǎn)子對地絕緣電阻＞100 mΩ，直流電阻122 mΩ，仍然超標；轉(zhuǎn)子兩極平衡試驗，分別為95.8 V，103.9 V，兩極不平衡；轉(zhuǎn)子月亮槽槽口有過熱、油漆脫落現(xiàn)象。

拉開轉(zhuǎn)子勵側(cè)大護環(huán)后，檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子勵側(cè)線圈有多處接頭脫焊現(xiàn)象，見圖1，2，護環(huán)內(nèi)部分槽楔與絕緣件有過熱現(xiàn)象，見圖3。

圖1 發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵側(cè)線圈8號槽內(nèi)層聯(lián)接頭脫焊

根據(jù)轉(zhuǎn)子勵端檢查情況，初步分析整個轉(zhuǎn)子繞組有過熱現(xiàn)象。在拆除聯(lián)軸器和汽側(cè)大護環(huán)后，對轉(zhuǎn)子線圈進行解體，檢查了所有槽內(nèi)線圈的表層部分，發(fā)現(xiàn)槽內(nèi)通風孔處局部存在過熱痕跡。檢查所有線圈的層間和匝間絕緣墊，未發(fā)現(xiàn)有發(fā)熱跡象。在轉(zhuǎn)子線圈解體過程中發(fā)現(xiàn)除了表面幾個接頭脫焊以外，還發(fā)現(xiàn)28處接頭脫焊。

圖2 發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵側(cè)線圈8號槽外層聯(lián)接頭脫焊

圖3 發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵側(cè)線圈表面有過熱現(xiàn)象

至此，完全確定了4號發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈存在的重大缺陷，也證明了試驗和判斷的準確性。

根據(jù)上述檢查結(jié)果，為使轉(zhuǎn)子修復后能達到原設計要求，確保安全可靠運行，并考慮到轉(zhuǎn)子線圈大量的、普遍性的缺陷。決定對轉(zhuǎn)子繞組線圈進行整體更新處理。

（1）更換槽絕緣及槽底墊條，轉(zhuǎn)軸清理并進行全軸探傷，轉(zhuǎn)子護環(huán)、風葉及聯(lián)軸器進行清理并探傷等，更換護環(huán)絕緣。

（2）按新機工藝要求進行重新嵌線，并進行相應的電氣試驗及氣密試驗。

（3）轉(zhuǎn)子修復后，進行轉(zhuǎn)子動平衡超速試驗，轉(zhuǎn)速為3 450 r/min，熱運轉(zhuǎn)。進行通風試驗，并進行平衡校調(diào)。

轉(zhuǎn)子修復后，在穿轉(zhuǎn)子前進行了相關(guān)的轉(zhuǎn)子直流電阻及交流阻抗試驗。結(jié)合機組的整體啟動試驗，按A修標準進行相應的啟動試驗，4號機組恢復正常運行。

4 轉(zhuǎn)子線圈斷線的原因分析

4.1 負序電流的影響

根據(jù)轉(zhuǎn)子月亮槽槽口有過熱、油漆脫落現(xiàn)象及護環(huán)內(nèi)槽楔與絕緣件有過熱的現(xiàn)象，有分析認為在發(fā)電機運行中，定子中存在負序電流，引起轉(zhuǎn)子的負序渦流發(fā)熱，轉(zhuǎn)子可能出現(xiàn)局部的高溫。負序電流引起的電磁力與熱應力使轉(zhuǎn)子端部線圈焊接頭脫焊，但定子中負序電流產(chǎn)生的渦流主要對轉(zhuǎn)子表層線圈產(chǎn)生影響，不可能對轉(zhuǎn)子的內(nèi)層接頭產(chǎn)生影響；護環(huán)內(nèi)槽楔與絕緣件有過熱現(xiàn)象則可能是由于加熱護環(huán)的工藝所致，可見負序電流致使轉(zhuǎn)子脫焊的觀點缺乏事實依據(jù)。

4.2 轉(zhuǎn)子線圈內(nèi)部力的作用

轉(zhuǎn)子線圈在運行中高速旋轉(zhuǎn)，具有較大的轉(zhuǎn)動慣量，線圈所受的離心力和張力都較大。如果線圈的焊接口存在工藝質(zhì)量欠缺，經(jīng)較長時間運行后，就有可能造成脫焊，接頭脫焊開裂后引起局部過熱。就轉(zhuǎn)子繞組線匝來看，護環(huán)內(nèi)側(cè)端部的轉(zhuǎn)子線圈剛性最差，在高速轉(zhuǎn)動下所受離心力、擠壓應力、溫度應力、高頻應力又最大。而轉(zhuǎn)子線圈的所有接頭都集中在兩側(cè)的護環(huán)內(nèi)，兩側(cè)護環(huán)部位的銅導線僅有絕緣筒套緊，銅導線與絕緣筒套之間以及絕緣筒套與護環(huán)之間都有一定的間隙存在，因此兩側(cè)護環(huán)部位的銅導線存在一定的變形空間，同時在電、熱和機械等應力綜合作用下，端部的銅導線受到較大的彎曲應力，線圈端部線匝產(chǎn)生相應的彎曲變形、位移，致使焊接點和連接處斷裂、磨損或松動，最后導致斷裂。

綜合上述分析，筆者認為4號發(fā)電機轉(zhuǎn)子斷線故障原因是由于制造工藝中存在焊接缺陷的可能性最大。廠家的焊接質(zhì)量僅靠操作人員目視檢查。焊接質(zhì)量不佳引起部份參數(shù)達不到設計要求，在運行中無法承受離心力、張力及熱應力的作用，最終形成斷線。

5 結(jié)論

（1）轉(zhuǎn)子的直流電阻測試作為轉(zhuǎn)子線圈是否有異常的基本檢查方法，在機組檢修時宜作為發(fā)電機修前試驗項目。

（2）轉(zhuǎn)子在不同角度下的直流電阻測試可以消除導電螺桿接觸電阻帶來的干擾，是判斷線圈是否斷線的重要手段，能及早發(fā)現(xiàn)故障，為后期檢修工作留下時間。

（3）發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈脫焊、斷線的成因復雜，焊接質(zhì)量不良是形成轉(zhuǎn)子線圈斷線的主要原因，而其他可能形成這一缺陷的因素，還有待于進一步的研究與探討。

[1]陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術(shù)[M].北京：中國科學技術(shù)出版社，2001.

[2]DL/T 596-1996電力設備預防性試驗規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，1997.

（本文編輯：楊 勇）

Analysis and Treatment of Disconnection Faults of 300 MW Generator Rotor Coil

WANG Hui-qin，HE Chao-hui

（Zheneng Wenzhou Power Generation Co.Ltd.,Wenzhou Zhejiang 325602,China）

The DC resistance abnormities of rotor coil of a 300 MW unit were detected through test during overhaul.The faults of rotor coil were identified by measuring the DC resistance with angle deviations.This paper introduces the repairing process of the coil，analyzes the observed faults after the disassembly of the rotor and puts forward the possible reasons for further discussion and study.

generator；rotor；coil；disconnection；analysis；repair

TM307

B

1007-1881（2010）09-0036-03

2010-07-09

王會勤（1967-），男，浙江溫州人，工程師，長期從事發(fā)電廠電氣設備管理工作。