王書楓，苗彩鳳，王艷武

(1．哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150040；2．官地水力發(fā)電廠，四川成都 610000)

0 引言

某水輪發(fā)電機型號SF65-84/13470，額定功率65 MW，額定電壓13.8 kV，額定電流3 199.3 A，額定功率因素0.85，額定轉速62.5 r/min。

2018年3月23日，機組報警顯示轉動部件一點接地，隨后機組退出運行，進行故障原因查找。測勵磁電纜絕緣，其絕緣電阻為0.5 MΩ；測轉子本體絕緣，其絕緣電阻為0 MΩ，初步分析判斷發(fā)電機轉子已接地。

3月24日，相關人員趕到現(xiàn)場，對發(fā)電機轉子進行了檢查。拆除5#磁極附近的發(fā)電機蓋板及上檔風板后，發(fā)現(xiàn)5#磁極上部旋轉擋風板有明顯過熱痕跡如圖1，打開壓板后發(fā)現(xiàn)5#、6#磁極處轉子極間連接已燒毀，如圖2。5#、6#磁極本體受影響，有嚴重的燒焦痕跡，如圖3。

圖1 磁極上部旋轉擋風板有明顯過熱痕跡

圖2 轉子極間連接燒毀

圖3 轉子磁極本體燒毀

1 問題分析

轉子極間連接采用U型連接片將轉子相鄰兩個磁極的磁極線圈連接在一起，用以形成通路，為機組提供旋轉磁場。磁極線圈銅排側面引出與U型連接片連接，并用緊固件將兩部分牢牢把合成一體。連接件采用限位拉桿徑向拉緊，并固定在磁軛的鴿尾塊上。連接件和限位拉桿采用F級絕緣件可靠絕緣，極間連接結構如圖4。

1.磁極線圈引出銅排;2.緊固件;3.U型連接片;4.絕緣件;5.限位拉桿;6.鴿尾塊;7.磁極線圈;8.磁軛圖4 轉子極間連接結構

通過現(xiàn)場勘查和結構分析，我們總結了以下幾方面原因：

(1)緊固件松動

電氣連接事故的一個最常見的原因就是電氣虛接。元件之間虛接會導致接觸面接觸電密增大，并且產生放電，最終導致連接部位燒毀。磁極線圈引出銅排與U型連接片采用螺栓和螺母等緊固件連接，屬于帶電部件的電氣連接。緊固件一旦松動，就會導致電氣虛連，最終過熱燒毀。

經了解，由于轉子采用旋轉擋風板結構，極間連接部位在旋轉擋風板下部，常規(guī)檢修時，電廠無法對緊固件進行防松檢查，所以該原因不能排除。

(2)安裝缺陷

磁極線圈側向引出銅排由于制造偏差，可能與理論尺寸相差較大，這就導致了安裝時存在和U型連接片配合不好的問題。這時候，唯一的處理辦法只能是采用外力強行調整磁極線圈引出銅排，導致引出銅排產生內部缺陷。長期運行過程中，在離心力、振動等運行條件下，引起銅排疲勞斷裂，最終過熱燒毀。

經了解，在安裝過程中，確實存在磁極線圈側向引出銅排制造偏差，而對磁極線圈引出銅排進行外力調整的情況，所以該原因不能排除。

(3)結構缺陷

在對其他轉子極間連接進行檢查時，我們發(fā)現(xiàn)了磁極線圈引出銅排連接部位存在拼接情況，如圖5。拼接位置采用鴿尾槽拼接結構，并且我們檢查發(fā)現(xiàn)部分鴿尾槽已經有裂紋缺陷。正常情況下，此鴿尾槽拼接處的焊接應該采用銀焊，并且要焊滿，焊透。但鴿尾槽內無法完全填充銀焊料，在焊接時很難保證焊滿，鴿尾槽焊接質量難以保證，因而產生理論缺陷。由于此處受離心力、線圈熱膨脹力和額外機械把緊力的作用，機組反復啟停等原因導致內部焊接缺陷擴大，在長期運行過程中，最終疲勞斷裂虛連，最終燒毀。

圖5 磁極線圈引出銅排連接部位拼接

2 結論

以上問題分析中所闡述的緊固件松動、安裝缺陷和拼接結構缺陷都可能導致問題的發(fā)生。但通過檢查，我們發(fā)現(xiàn)部分磁極線圈引出銅排鴿尾槽拼接已經有裂紋缺陷，所以我們認為導致轉子極間連接燒毀的最可能原因是拼接結構缺陷。

3 問題處理及建議

解決磁極線圈引出銅排鴿尾槽拼接問題是防止以后不再發(fā)生事故的關鍵。對引出銅排進行整體更換處理，不允許存在拼接，可以解決拼接缺陷。具體實施可將磁極線圈從磁極鐵心上拆下，更換引出銅排。將拼接位置改到磁極線圈內部，用絕緣托板壓緊，并采用直線對接銀焊，保證焊縫焊滿。這樣在安裝過程中，外力不會對焊口造成影響。

目前，已經采用庫存磁極備品更換了燒毀的兩個磁極。安裝后的現(xiàn)場,如圖6。

圖6 機組恢復后

為保證機組安全穩(wěn)定運行，建議進行下面一些工作：

(1)全面排查轉子極間連接緊固件是否有松動現(xiàn)象。可以定期對緊固件鎖片進行檢查，看是否鎖定失效。采用力矩扳手檢查緊固件是否達到所需把緊力矩。

(2)對磁極線圈引出銅排彎折部位進行PT探傷，保證沒有彎折缺陷。探傷標準按ASME第Ⅷ卷第一部分附錄8執(zhí)行。

(3)對有鴿尾槽拼接的磁極線圈引出銅排拼接位置進行PT探傷檢查。如有缺陷需盡快展開處理工作，探傷標準按ASME第Ⅷ卷第一部分附錄8執(zhí)行。

4 結語

水輪發(fā)電機轉子磁極及其極間連接是發(fā)電機結構的關鍵部件。其在運行過程中受力較復雜，承受高轉速下的離心力、熱膨脹力、重力等。轉子部件一旦出現(xiàn)問題會導致機組掃膛、電氣燒毀等嚴重的安全事故。我們必須重視轉子的安全問題，制定詳細的檢修和排查計劃，做到有問題及時發(fā)現(xiàn)、及時處理，保證機組的安全穩(wěn)定運行。