沈立好 SHEN Li-hao；王璟 WANG Jing；張德思 ZHANG De-si；丁成國 DING Cheng-guo；陸明智 LU Ming-zhi

（中電國際安徽淮南平圩發(fā)電有限責任公司，淮南232089）

1 設備概述

安徽淮南平圩發(fā)電有限責任公司#2發(fā)電機定子于1992年12月24日投產發(fā)電，系國產第二臺600MW引進型汽輪發(fā)電機（國產第一臺為該廠#1發(fā)電機于1989年11月04日投產發(fā)電）。發(fā)電機型號QFSN-630-2，定子42槽，有84根線棒，6個出線套管。定子繞組由定子線棒、定子繞組槽內固定、定子繞組端部固定和定子繞組引線等構成。定子線棒由空心導線和實心導線組合構成，組合比為1∶2。定子上、下層線棒截面不同，并在直線部分進行了羅貝爾換位和空換位。定子線棒端部為漸開線式。在線棒兩端設置的水盒接頭構成了線棒鼻端的水電連接結構。定子繞組端部采用沿徑向和切向固定、沿軸向可伸縮的剛/柔綁扎固定結構。

2 改造原因

表1 改造前#2發(fā)電機主要技術參數(shù)

在2004年底至2005年初，#2發(fā)電機U203A大修做定子繞組氣密試驗時，發(fā)現(xiàn)有14根定子線棒端部水盒存在漏氣漏水缺陷。由于修復工藝受限制，現(xiàn)場處理較困難，只處理了3根較嚴重的線棒，并對39號槽下層線棒內漏水的一根空心導線采用兩端封焊。參考制造廠意見，其他11根滲漏程度較輕（漏氣不漏水）的線棒暫時不處理。在2010年2～3月份U209C檢修中，再次發(fā)生定子線棒泄漏（8號槽上層線棒汽端水盒），經過近半個月的搶修，目前已經消除漏點。鑒于#2發(fā)電機再次發(fā)生定子線棒泄漏的缺陷，國內暫無先進的修復工藝技術，同時由于發(fā)電機線圈溫度高，不能滿足汽機通流增容改造后最大連續(xù)負荷667MW需要，為保證#2機組長期安全穩(wěn)定運行，因此該公司決定對#2發(fā)電機定子繞組進行更換改造。

3 改造方案

①在原機座、鐵芯保持不變的原則下，重新設計、制造新的發(fā)電機定子線棒。更換全臺84根線棒，其中上層線棒42根，下層線棒42根，其結構形式與原機一致。②更換全臺定子槽楔、槽內墊條、波紋板、槽底及層間適形層等必需品、可調綁扎環(huán)、內撐環(huán)、端部墊塊、槽口楔塊、全臺定子絕緣引水管、定子引線與引出線之間的絕緣、六只引出線（出線套管保留）。③安裝氫氣在線泄露監(jiān)測、局放、絕緣過熱等裝置。發(fā)電機氫氣泄漏檢測點共8點，預留位置分別為封閉母線A，B，C處3點，CT中點處2點，定子冷卻水箱處1點，汽、勵端密封座處各1點。所要檢測8可自動巡檢，無論是哪一點漏H2超限均能發(fā)出報警信號，H2含量超過3%報警，可發(fā)出燈光和音響信號，可發(fā)出4-20mA電流信號。④發(fā)電機兩端端蓋重新校正找平，消除密封面偏窄缺陷，并更換兩端端蓋所有固定螺栓。⑤轉子導電螺釘絕緣密封面修復和更換導電螺釘?shù)娜酌芊饧?/p>

4 改造后技術性能要求

①發(fā)電機更換新線棒后在額定頻率、額定電壓、額定功率因數(shù)、額定氫壓和額定冷卻介質條件下，其定子繞組的輸出額定功率為630MW。②發(fā)電機更換新線棒后，輸出額定功率630MW，長期連續(xù)運行時各部分溫升。不超過國標GB/T7162-2002中規(guī)定的數(shù)值。③定子線棒的空芯導線、實芯導線的材質按照GB5231-85、實芯導線的材質按照GB468-82執(zhí)行，定子槽內的導線不允許有接頭；空芯導線逐根進行渦流探傷檢驗和氣流量檢驗。④發(fā)電機更換新線棒后，定子繞組冷卻水的溫度為45±5℃，繞組出口水溫不高于85℃。⑤發(fā)電機更換新線棒時，其定子每根絕緣引水管出口端的測溫元件仍按原設計埋設（槽內增加備用測溫元件）。⑥發(fā)電機更換新線棒后，必須具有失磁異步運行能力。如得到汽輪機、鍋爐的配合發(fā)電機失磁后在60%；在其后90秒內減至40%，總的運行時間15分鐘。⑦發(fā)電機更換新線棒后，仍具有進相運行能力，在功率因數(shù)0.95（超前）情況下，發(fā)電機能帶額定負荷長期運行，各部件溫度和溫升不超過允許值。⑧發(fā)電機更換新線棒后，能承受在滿負荷，105%額定電壓下主變高壓側單相接地故障，還能承受在105%額定電壓和滿負荷（相應的保護動作時間內）情況下發(fā)電機端部三相短路故障而不發(fā)生有害變形。⑨發(fā)電機具有一定的短時過負荷能力，能承受1.5倍的額定定子電流歷時30s，而不發(fā)生有害變形及接頭開焊等情況。⑩發(fā)電機更換新線棒后，冷態(tài)下端部繞組模態(tài)試驗的橢圓型固有振動頻率及端部繞組中線鼻、引線、過度引線固有振動頻率（fz）應在合格的范圍內（fz≤94Hz，fz≥115Hz），定子繞組振動不大于120μm。?發(fā)電機更換新線棒后，定子繞組三相直流電阻在冷態(tài)下，任何兩相或任何兩分支路直流電阻只差，不超過其最小值的1.5%。?發(fā)電機更換新線棒后，定子繞組在空載及額定電壓下，其線電壓波正弦性畸變率不超過1%。

5 發(fā)電機定子線棒制作工藝流程及試驗項目

工藝流程：進場材料檢查→工段檢查→下料→去引線絕緣→流量試驗→壓彎換位→編花→直線膠化→預彎→成型→膠化→股線短路檢查→流量試驗→切頭→焊水接頭→流量試驗→水接頭帽裝配→清理水接頭帽空腔→氦檢漏試驗→水接頭處導線灌注環(huán)氧樹脂→水接頭絕緣→對地絕緣→壓制固化水接頭絕緣→對地絕緣壓型固化→刷鍍→標記線圈→測量和試驗。

6 修后試驗

①常規(guī)實驗：直流電阻、絕緣電阻、交流耐壓。②手包絕緣電位外移測量。③冷態(tài)端部繞組（含線鼻、過度引線）模態(tài)固有振動頻率試驗。④定子線棒水流量試驗。⑤定子水回路氣密試驗（0.6868Mpa空氣壓力下檢漏，并在0.517Mpa空氣壓力下進行嚴密性試驗）及水壓試驗。⑥定子鐵芯損耗試驗。⑦發(fā)電機三相穩(wěn)定短路試驗。⑧發(fā)電機空載試驗。⑨發(fā)電機定子溫升試驗。

表2 制造過程中相關試驗項目

表3 施工過程中相關試驗項目

7 檢修中采取的風險防范措施

由于本次發(fā)電機定子線棒更換改造是國內600MW級首例，為保證發(fā)電機線棒改造過程順利進行，將改造中出現(xiàn)的各項風險降低到最低，改造現(xiàn)場采用科學的檢修管理模式，整個改造過程中采用了質量全程跟蹤，具體內容如下：改造初步條件：發(fā)電機與系統(tǒng)隔離，相關的氫氣系統(tǒng)、定子水系統(tǒng)、開式水系統(tǒng)、油系統(tǒng)停運并隔離；盤車已停運；#41勵磁開關已拉出；發(fā)電機轉子接地檢測裝置電源已隔離→修前鐵損試驗→拆除舊線棒→拆風區(qū)隔板、拆鼻端絕緣等→拆上層線圈、下層線圈→拆并聯(lián)環(huán)和引出線→徹底清理槽內和端部、驗收→下線前準備工作→鐵損試驗→清洗槽內和錐環(huán)表面→驗收定子下線條件→清潔線圈并做耐壓試驗→裝入下層線棒→確定起始下線槽，裝適形層墊條，下第一根線棒→確定中心→依次下入一組線棒→校正線圈使其與槽部呈矩形→檢查已下入的一組線圈→端部外形是否符合圖紙→測量錐環(huán)與線圈的間隙是否符合要求→檢查線圈與錐環(huán)上綁扎孔的位置是否適合以后綁扎→檢查電阻溫度計孔位置是否正確→在線圈和錐環(huán)之間填放適型繩→根據(jù)圖紙選適型繩→適型繩浸樹脂→安裝適型繩→下層線圈的綁扎→按上述步驟連續(xù)嵌入各個線圈和預留帶，在下層線圈都已嵌入并適型繩固化后，進行綁扎?！冉壙拷F心的一排綁帶，全部綁完再綁第二排，依次綁扎，保持綁帶均勻。→去掉預留帶，拉出布帶，來回拉動橡皮帶，使其脫開固化的適型繩，將綁帶一端與預留帶最后一個橡皮帶相連，將其拉過溝槽?！斫墡У狡街本鶆蛘R→按間隔塊裝配圖紙安裝間隔塊→用53841WC刷綁帶至刷透→裁剪并疊接綁帶→確認錐環(huán)綁扎孔沒有被堵塞→綁扎完下層線圈后檢查→綁帶不會干擾后序槽口墊塊位置→修掉阻礙徑向通道的適型繩→清楚錐環(huán)上各孔堵塞物，檢查預留管位置是否準確→用三氯乙烷擦凈線圈頂部→裝配綁扎下層線圈鼻端墊塊→下層線圈耐壓試驗→表面電阻試驗→裝配支撐軟管→按圖紙判明軟管項號及裝配位置→按63597工藝守則中附圖，預先纏裹軟管?！?3597工藝守則和圖紙要求，鋪設軟管→裝配適型材料和電阻溫度計→裝入上層線圈→按圖紙檢查上層線圈類別和項號→去掉需要下線部位軟管的部分緊固工具，吸塵器清理下線槽，按下層線圈方法下上層線圈→下入第一個上層線圈后，對正中心線，校正槽內矩形，安裝壓緊工具。→槽楔安裝完后鐵損試驗→檢查軟管與線圈狀態(tài)是否符合要求，適當調整軟管內填料→檢查電阻溫度計的引線→安置絕緣管到錐環(huán)孔→按上述要求嵌入所有上層線圈→預裝內撐環(huán)→按設計圖紙安裝并切口、找正、調間隙→安裝徑向螺桿并適配滌綸氈和墊塊→電阻溫度計進行耐壓試驗→上層線圈的綁扎→按下層線圈方法綁扎上層→從鐵心端向線圈接頭端綁扎，保持整齊均勻一致，與槽口墊塊和綁環(huán)等后續(xù)綁扎不相互干擾→浸漬綁帶于環(huán)氧樹脂→做上層線圈表面電阻試驗→裝配綁扎鼻端和相間墊塊→按調整綁環(huán)安裝守則635100安裝調整綁環(huán)→定子軟管灌注樹脂和加熱前的準備→裝槽部壓型軟管工具→按定子端部支撐軟管樹脂填充及固化工藝守則635101埋設熱電偶，封閉機座開口→取下彈簧板臨時螺釘和墊片，加熱固化后裝上→裝好感應加熱線圈→加熱固化，固化后拆除所有設備和工具、管路連接→做上層線棒耐壓和介質吸收試驗→裝配并聯(lián)環(huán)→并聯(lián)環(huán)的裝配順序先從靠近鐵芯的第一道并聯(lián)環(huán)開始，依次向外裝配→將所裝配的并聯(lián)環(huán)用白布沾酒精擦干凈→按圖低確定每個并聯(lián)環(huán)的裝配位置→四道并聯(lián)環(huán)裝配后應全面檢查其形狀，各部相關尺寸是否正確，是否與支架和錐環(huán)相干擾，所有螺孔是否對正→線圈的相間接頭必須與并聯(lián)環(huán)接頭對正，如并聯(lián)環(huán)因形狀或尺寸不合適，應取下并聯(lián)環(huán)進行修整。裝配時必須檢查各螺孔內是否有漆，有漆的螺孔必須重新攻絲→按打槽楔守則635111打槽楔。用EL-CID設備進行鐵損試驗→配焊串聯(lián)接頭和相間接頭→準備股線。根據(jù)上下層接頭偏差，將股線彎形，用螺釘將L形壓板裝好→將中頻機組聯(lián)接好，按焊接工藝守則進行定子接頭的焊接→按超聲波檢查規(guī)程對串聯(lián)和相間接頭進行超聲波檢查→裝槽口墊塊，氣隙隔環(huán)和調整綁環(huán)的永久楔塊→按圖紙裝配和綁扎槽口墊塊。槽內電阻溫度計的引線在綁扎槽口墊塊時應將其綁于上層線圈的底部→槽口墊塊裝完后按圖紙裝配氣隙隔環(huán)→按圖紙和定子調整綁環(huán)裝配守則將臨時楔塊從調整綁環(huán)上取下，裝配和擰緊永久楔塊→絕緣螺桿鎖緊。在定子加熱后，按圖紙要求對零件再次按規(guī)定力矩固緊→裝絕緣引水管→水路系統(tǒng)水壓試驗→線圈全部接頭包絕緣→徹底清理→進行絕緣電氣試驗→按圖紙包主引線絕緣→定子端部噴漆→不符合項關閉→質量計劃關閉。為保證改造質量，在施工過程中采用W——現(xiàn)場見證點。H——停工待監(jiān)點。

圖1 端部膠化中的線棒

8 實施效果

表4 發(fā)電機線棒更換改造后的主要技術參數(shù)

U204A檢修后通過相關試驗得出發(fā)電機定子線棒改造后主要性能指標：①發(fā)電機定子線棒允許最大連續(xù)輸出功率650MW且效率不小于98.77%。②發(fā)電機在最大連續(xù)輸出功率650MW時的功率因數(shù)不小于0.9。③發(fā)電機更換新線棒后在額定頻率、額定電壓、額定功率因數(shù)、額定氫壓和額定冷卻介質條件下，其定子繞組的輸出額定功率為650MW。④發(fā)電機更換線棒后，在額定輸出功率650MW長期連續(xù)運行時各部分溫升允許值合格。⑤發(fā)電機更換新線棒后，其定子額定電壓為20KV，額定功率因數(shù)≥0.9（滯后），額定頻率為50HZ，額定轉速為3000r/min。⑥發(fā)電機更換新線棒后，定子繞組冷卻水的溫度為45±5℃，繞組出口水溫不高于85℃。⑦發(fā)電機定子在額定負荷和1.05倍額定電壓下運行時，能承受出線端任何形式的突然短路而不發(fā)生導致立即停機的有害變形，而且還能承受非同期誤并列的沖擊。⑧發(fā)電機定子能承受在滿負荷、105%額定電壓下主變高壓側單相接地故障，還能承受在105%額定電壓和滿負荷（相應的保護動作時間內）情況下發(fā)電機端三相短路故障，而不發(fā)生有害變形。⑨發(fā)電機更換新線棒后，定子線圈內冷卻水允許斷水時間在帶滿負荷運行的情況下不少于30秒。⑩發(fā)電機在額定功率因數(shù)下，電壓變化范圍為±5%，頻率變化范圍為±2%時，能連續(xù)輸出額定功率。?發(fā)電機具有一定的短時過負荷能力。從額定工況下的穩(wěn)定溫度起始，能承受1.3倍額定定子電流下運行至少一分鐘，1.5倍的額定定子電流歷時30s，而不發(fā)生有害變形及接頭開焊等情況。?發(fā)電機更換新線棒后，仍具有進相運行能力，在功率因數(shù)0.95（超前）情況下，發(fā)電機能帶額定負荷長期運行，各部件溫度和溫升不超過允許值。?發(fā)電機更換新線棒后，冷態(tài)下端部繞組模態(tài)試驗的橢圓型固有振動頻率及端部繞組中線鼻、引線、過度引線固有振動頻率（fz）在合格的范圍內（fz≤94Hz，fz≥115Hz），定子繞組振動不大于120μm。?發(fā)電機更換新線棒后，定子繞組三相直流電阻在冷態(tài)下，任何兩相或任何兩分支路直流電阻值不超過其最小值的1.5%。?發(fā)電機更換新線棒后，定子繞組在空載及額定電壓下，線電壓波正弦性畸變率《1%。

下表5工況為保證機組在以下給定次數(shù)下計算壽命消耗不大于75%。

表5

下表6為2013-8-6日14時機組負荷：630MW發(fā)電機氫氣壓力：0.468MPa，定子進水溫度：50℃，出水溫度：64℃，定子水壓力：0.464MPa，定子水流量：110T/H、真空88KPa，總燃煤量292T/H下，采取的幾點發(fā)電機組定子線棒最高點參數(shù)。

表6

9 結論

本次發(fā)電機定子線棒改造是國內600MW級首例，通過對改造后的試驗數(shù)據(jù)以及滿出力運行參數(shù)表明，發(fā)電機安全穩(wěn)定性能得到進一步提高，機組參數(shù)得到進一步優(yōu)化，達到了本次改造的目的。

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