許玉忠

(烏魯瓦提水力發(fā)電廠，新疆 和田 848000)

烏魯瓦提水電廠總裝機(jī)容量4×15MW，機(jī)組使用SF15－14/3250型三相凸極同步水輪發(fā)電機(jī)，額定電壓為10.5KV。該型發(fā)電機(jī)組定子鐵芯外徑3250mm，高1200mm，采用扇形硅鋼片交錯(cuò)迭制而成，軸向長(zhǎng)度內(nèi)分為24段，段間共有徑向通風(fēng)溝23個(gè)。定子繞組為迭繞組，采用B級(jí)絕緣，共144個(gè)，股線采用雙玻璃絲包扁銅線棒(SBEB－40/130)，主絕緣采用多層半迭包的環(huán)氧粉云母帶，在主絕緣外面平包一層玻璃絲帶，再在外面刷一層防暈漆。線棒嵌入鐵芯后，用槽楔固定于定子線槽內(nèi)，繞組兩端綁牢在端箍上。繞組接成雙Y形，主引出線和中性引出線各3根。定子繞組裝配及槽內(nèi)結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1 定子繞組裝配及槽內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖

1 定子繞組下沉問題的發(fā)現(xiàn)

2號(hào)發(fā)電機(jī)組于2000年12月正式投運(yùn)，2005年對(duì)4臺(tái)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行第一次A級(jí)檢修，檢查定子繞組正常，安全運(yùn)行至今。2009年底對(duì)2號(hào)機(jī)組進(jìn)行了第二次A級(jí)檢修中檢查發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)定子繞組整體下沉。

對(duì)2號(hào)機(jī)定子初步檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)個(gè)別槽楔松動(dòng)，槽楔空啞聲明顯。進(jìn)一步仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)以下情況:

1)根據(jù)上次檢修噴漆中，定子繞組線棒與槽楔下端接合面漆面痕跡的向下位移，有10－15mm的未噴漆線棒移出。

2)安裝時(shí)定子繞組上端部與下端部伸出鐵芯長(zhǎng)度一致，實(shí)際測(cè)量，上端部為335－340mm，下端部為345－350mm，伸長(zhǎng)偏差值為10－15mm。

3)安裝時(shí)端箍固定在支持件卡口正中位置，但實(shí)際測(cè)量端箍向下位移至距卡口中心10－15mm處。

結(jié)合以上幾個(gè)方面綜合分析判斷，定子繞組與以前相比較，整體下沉了10－15mm。同時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)，繞組與端箍綁扎繩松動(dòng)較為明顯，繞組間工字間隔片綁扎繩有約1/3松動(dòng)，槽楔綁扎繩有明顯松動(dòng)，有5處槽楔襯墊有移位現(xiàn)象。槽楔兩端空啞聲為1/2，中間部分空啞聲為2/3。定子機(jī)座和鐵芯及支持件無(wú)任何位移和變化。對(duì)機(jī)組的各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)(直流電阻、絕緣電阻、直流泄漏、交流耐壓)與運(yùn)行至今歷次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比無(wú)明顯變化。

2 定子繞組下沉問題的原因分析

因定子繞組線棒嵌入鐵芯后，用槽楔固定于槽中，繞組兩端綁牢在端箍上。根據(jù)裝配的結(jié)構(gòu)，槽楔對(duì)繞組的固定起決定性作用，經(jīng)檢查也發(fā)現(xiàn)部分槽楔襯墊有移位現(xiàn)象，槽楔兩端及中間部分空啞聲均超過了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1/3、1/2的要求。據(jù)此判斷，繞組整體下沉的主要原因是:

1)因和田電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱，2008年以前未與新疆主電網(wǎng)聯(lián)接，為孤網(wǎng)運(yùn)行。而烏魯瓦提水電廠是和田電網(wǎng)的主力電源，由于電網(wǎng)穩(wěn)定性較差，且無(wú)大容量主電網(wǎng)的支持，電網(wǎng)故障時(shí)無(wú)充足的備用容量。一旦出現(xiàn)故障或事故跳閘直接沖擊烏魯瓦提水電廠的發(fā)電機(jī)組。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2號(hào)機(jī)從開始運(yùn)行至2008年累計(jì)受沖擊達(dá)200余次。

2)受和田電網(wǎng)負(fù)荷多為民用負(fù)荷的影響，早中晚時(shí)段性強(qiáng)，機(jī)組在多數(shù)時(shí)間處于低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，機(jī)組運(yùn)行在振動(dòng)區(qū)的時(shí)間增大。

在構(gòu)建圖書館智庫(kù)時(shí)，不但要將細(xì)致的研究工作做到位，最重要的是將智庫(kù)成果推廣出去，發(fā)揮其巨大的文化價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。國(guó)內(nèi)的做法是設(shè)置專門的推廣機(jī)構(gòu)，將智庫(kù)優(yōu)秀的成果分享和展示給社會(huì)公眾。高校圖書館目前還沒有條件設(shè)立專門的推廣機(jī)構(gòu)，但是可以加強(qiáng)資源共享和整合，將智庫(kù)成果評(píng)價(jià)推廣納入信息服務(wù)中?？梢越柚悦襟w、新媒體等傳播途徑，或利用成果展示、人物主題專訪等形式，吸引公眾的關(guān)注度，起到良好的傳播效果。

3)在定子繞組出廠時(shí)槽楔安裝未達(dá)到應(yīng)有工藝要求，加之新疆氣候非常干燥，定子線棒的絕緣帶及絕緣漆等長(zhǎng)期脫水干燥收縮，從而造成槽楔松動(dòng)，對(duì)定子繞組的緊固力不夠。

3 定子繞組下沉問題的危害分析

按定子繞組下沉的運(yùn)行現(xiàn)狀分析，定子和轉(zhuǎn)子之間相對(duì)電磁切割的有效面積并未改變，從而對(duì)機(jī)組的出力未造成影響，這也是雖然定子繞組整體下沉但一直未對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行造成影響的原因。但是考慮到機(jī)組長(zhǎng)年運(yùn)行，定子繞組如果繼續(xù)下沉，線棒和定子線槽及槽楔之間產(chǎn)生硬摩擦，加之槽楔松動(dòng)后帶來(lái)線棒松動(dòng)，在電磁力的作用下將產(chǎn)生震動(dòng)，將對(duì)定子線棒的絕緣層產(chǎn)生破壞。且由于線棒與線槽槽壁間隙增大，其二者之間的電位差也較大，易產(chǎn)生局放電，長(zhǎng)時(shí)間作用造成線棒絕緣燒損劣化，使槽部電腐蝕。［1－2］如果此時(shí)定子線棒存在絕緣薄弱部分，造成絕緣擊穿。無(wú)論是繞組匝間或是對(duì)鐵芯(地)短路，所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，都將對(duì)定子繞組和鐵芯造成嚴(yán)重?fù)p壞。［3］另外，隨著定子繞組的下沉，定子繞組上端部高電位區(qū)距鐵芯的距離進(jìn)一步縮短，如果距離小于10cm時(shí)，有可能造成繞組對(duì)鐵芯(地)放電。因?yàn)槎ㄗ永@組端部的短路事故具有突發(fā)性和難于簡(jiǎn)單修復(fù)的特點(diǎn)，損失往往極為巨大，因此必須采取有效措施加以防止。［4］

4 定子繞組下沉問題的處理

定子繞組下沉問題的處理，首先要參考電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常，表明下沉已經(jīng)對(duì)定子繞組絕緣造成實(shí)質(zhì)性破壞，這樣只能拆除定子線棒，處理后重新組裝。基于2號(hào)定子繞組各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與運(yùn)行至今歷次試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較無(wú)明顯變化，確認(rèn)下沉并未對(duì)定子線棒絕緣造成破壞的實(shí)際情況。既要保證消除隱患，保證機(jī)組長(zhǎng)期安全運(yùn)行，又要考慮經(jīng)濟(jì)性和可操作性，充分參考發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)廠家的處理建議并溝通后，采取將槽楔退出，提升線棒，再緊固槽楔的方案。具體處理方法如下:

1)鏟除槽楔綁扎繩。

2)分段將定子繞組固定，利用下?lián)躏L(fēng)板、千斤頂、絕緣板等對(duì)繞組下端進(jìn)行墊緊固定。

3)鏟除端箍綁扎繩及線圈間隔片等妨礙線圈移動(dòng)的緊固點(diǎn)。

5)鏟除引線絕緣，斷開連接點(diǎn)，利用該點(diǎn)及引出銅排，通入直流電，電流約為600－800A左右，時(shí)間約為15－20分鐘，待線圈溫度升至約80度時(shí)翻出面層線。

6)利用機(jī)座上端鋼管做支撐，在線圈鼻部穿入綁扎繩，并用槽楔插入其中旋轉(zhuǎn)，慢慢抬起線圈，底部用千斤頂向上托頂。

7)提升至所需高度后，嵌入面層線。

8)焊好連接點(diǎn)，恢復(fù)引線絕緣。

9)利用增加調(diào)節(jié)槽楔下墊條，打緊槽楔，其要求為兩端、中間部分空啞聲分別不超過1/3、1/2。

10)重新綁扎槽楔綁扎繩、端箍綁扎繩，可加固綁扎繩兩道。

11)對(duì)工字間隔片綁扎繩重新綁扎，并對(duì)所有新綁扎繩等刷絕緣漆。

12)按檢修后標(biāo)準(zhǔn)做各種測(cè)試、試驗(yàn)，如空啞聲、電氣試驗(yàn)等，驗(yàn)證修復(fù)過程對(duì)定子繞組絕緣是否造成破壞。

5 定子繞組下沉處理的工具及材料

處理所需的工具及材料有:剪刀、榔頭、扳手、鏟刀或木工鑿子、直流加熱電源、氧氣、乙炔及小號(hào)焊槍、Φ50鋼管或其他替代物、千斤頂、厚絕緣板(約1000×300)、毛刷、氈墊。廠家提供的配套槽楔、墊條(厚度 0.2、0.5、1.0、1.5mm，寬 24.8mm，長(zhǎng)度1270mm)、Φ3、Φ5滌玻繩、環(huán)氧云母絕緣帶、滌綸帶、石棉布、銀銅焊條等。

6 處理前后試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

1)定子槽楔空啞聲檢查，是對(duì)處理施工中定子槽楔的緊固度進(jìn)行檢驗(yàn)，檢查結(jié)果見表1，如存在空啞聲應(yīng)標(biāo)出該空啞聲所處具體位置，并重新處理，直至合格。

2)定子繞組電氣試驗(yàn)，是對(duì)定子線棒的主絕緣和繞組整體絕緣在處理過程中是否收到破壞進(jìn)行檢驗(yàn)。其檢查項(xiàng)目包括對(duì)定子繞組的直流電阻、絕緣電阻、直流泄漏、交流耐壓等試驗(yàn)。［5］電氣試驗(yàn)檢查結(jié)果見表2。通過表中數(shù)據(jù)可以看出，定子線棒提升回原位，定子槽楔得到了緊固，定子繞組絕緣也未受到破壞，滿足規(guī)程規(guī)范及實(shí)際運(yùn)行的要求。

7 處理中的注意事項(xiàng)及工藝要求

1)在現(xiàn)場(chǎng)打緊槽楔中發(fā)現(xiàn)，中間段槽楔每段如采用原安裝尺寸240mm，很難保證槽楔空啞聲的要求，為保證槽楔的緊固度，將每段槽楔長(zhǎng)度改為120mm。

2)在施工過程中，要嚴(yán)格按照施工方案及檢修工藝要求施工，把每個(gè)槽楔的空啞聲控制在不超過每根槽楔長(zhǎng)度的1/3內(nèi)，保證了槽楔松緊度在規(guī)定范圍內(nèi)。槽楔的緊固度通過調(diào)整槽楔下面所墊的墊條厚度，通過不同厚度墊條的組合，保證槽楔的緊固度。

3)槽楔的緊固度，不宜過松，但也不宜過緊，如果槽楔過緊，有可能對(duì)線棒的主絕緣造成破壞，所以槽楔的松緊要靠經(jīng)驗(yàn)和手感來(lái)控制，一般來(lái)說(shuō)，在打槽楔時(shí)每錘下去，槽楔前進(jìn)的長(zhǎng)度應(yīng)控制在5－10mm范圍內(nèi)。如感覺槽楔過松或過緊均要退出槽楔，重新調(diào)整墊條的厚度至合適。

4)處理中應(yīng)注意現(xiàn)場(chǎng)的安全管理和質(zhì)量管理，一方面因空間狹小，要提醒工作人員注意人身安全及設(shè)備安全。防止砸到手，落物傷人，還應(yīng)特別注意榔頭不能碰到線棒及絕緣層，確保定子線棒不受損傷。由于槽楔有144槽，共有720余段，為控制施工質(zhì)量，每裝好一段槽楔后，都要及時(shí)檢查空啞聲，不滿足要求的及時(shí)返工，以保證完工后的槽楔空啞聲滿足要求。

表1 定子槽楔空啞聲檢查表

表2 定子繞組電氣試驗(yàn)檢查表

8 結(jié)論

在對(duì)定子繞組整體下沉問題的處理過程中，通過電氣試驗(yàn)確定定子繞組的主絕緣未受到下沉的破壞，既要保證處理后設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性滿足要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)性和可操作性，從而審慎地制定出處理方案。得以使2號(hào)發(fā)電機(jī)組的定子繞組恢復(fù)到原來(lái)位置，并在處理的過程中保證了定子繞組主絕緣的良好，通過處理后近2年的運(yùn)行觀察，復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)未發(fā)現(xiàn)定子繞組有再次下沉的現(xiàn)象。定子繞組整體下沉問題在其他水電廠運(yùn)行中并不多見，因此對(duì)定子繞組整體下沉問題的判斷和處理具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

［1］邱毓昌，施圍，張文元.高電壓工程［M］.西安:西安交通大學(xué)出版社，2003.

［2］劉云.水輪發(fā)電機(jī)故障處理與檢修［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2007.

［3］機(jī)械工程手冊(cè)編輯委員會(huì).電機(jī)工程手冊(cè)(第4卷)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1982.

［4］白亞民.發(fā)電機(jī)定子繞組端部動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)的實(shí)踐意義和標(biāo)準(zhǔn)掌握［J］.電力設(shè)備，2003，4(1):57 －59.

［5］中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部.電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程 DL/T596 －1996［S］.北京:中國(guó)電力出版社，2010.