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发电机定子绕组故障检查分析及预防 田 荣 海 (映秀湾水力发电总厂,四川 都江堰 611830) 摘 要:从生产实践的角度,对映电总厂各站发电机定子绕组在运行和检修中发现的故障进行分析,提出了防止对策。 关键词:发电机;定子绕组;线棒;检查分析 中图分类号: tv 73411 文献标识码: b 文章编号: 100122184(2001)0220048203 我厂映站共装有ts2854?120248同步水轮发电 机3台,分别为1969、1970、1971年哈尔滨电机厂生 产,并分别于1971年9月、1971年10月和1972年 4月投入运行。电机额定出力为45 000 kw ,额定电 压10 500v ,额定电流2 759a ,功率因数019。 定子 绕组采用条形线圈波绕组,槽数z= 468,极数2p = 48,每相每极槽数q= 3 1 4 ,并联支路数a= 2,节 距为129220,每槽有效导体数为2,定子线圈排列为 3 334,定子接线为双y。 其中映站1 f、2 f定子线圈 为沥青云母(黑)绝缘, 3 f为环氧粉云母(黄)绝缘。 渔站装有ts2425?125212同步水轮发电机4台, 1 f 为1974年东方电机厂生产,于1974年12月投入运 行; 2 f为1972年天津发电设备厂生产; 3 f为1972 年哈尔滨电机厂生产,于1973年7月投入运行; 4 f 为1971年哈尔滨电机厂生产,于1972年12月投入 运行。 电机额定出力为45 000 kw ,额定电压13 800 v , 额定电流1 970a ,功率因数为0185。 定子绕组采 用条形线圈波绕组,槽数z= 162,极数2p= 12,每 相每极槽数q= 41? 2, 并联支路数a= 1,节距为12162 28,每槽有效导体数为2,定子接线为 1y 。电机绝缘 均为b级环氧粉云母绝缘。 耿站装有sf40212?4250 同步水轮发电机4台, 1 f、2 f、3 f、4 f分别为 1984、1984、1986、1985年天津发电设备厂生产,并 于1986年3月、1986年11月、1987年8月和1987 年12月投入运行。 电机及定子绕组参数与渔站发电 机相同。 我厂各发电机并网后,能够安全满发,在额定工 况时能够达到铭牌出力,各项技术参数和性能基本 能够满足各种运行方式的要求。 但是,由于当时我国 的电机制造水平,特别是产品质量,还存在许多不尽 人意之处;机组安装质量、 检修质量和运行维护管理 也存在不少问题,因此,我厂的发电机故障率相对较 高。统计表明,在我厂发电机故障中,定子绕组故 收稿日期: 2001201212 障是最多的,其后果也是最严重的。 以下着重介绍我 厂定子绕组在运行和检修中发现的故障情况,分析 其原因并提出防止对策,以提供电机制造和检修运 行部门在改进产品设计、 制造安装和检修工艺质量 以及提高运行维护管理水平方面作为参考和借鉴。 1 定子线圈端部槽口垫块松动磨损绝缘 1983年4月至5月,在渔站1 f大修中,检查发 现因槽口垫块松动,造成a相58槽、55槽 ,b 相59 槽 ,c 相54、39槽上层线圈绝缘磨坏,铜线外露。此 外,还发现31槽上层线圈因槽口垫块松动而轻度磨 损, 2槽下层线圈槽口垫块处轻度磨损。 1985年3月,渔站2 f大修时,发现39槽、113 槽上层线棒下端部槽口垫块处绝缘磨损,同时发现 该机槽口垫块松动的较多。 1986年11月,渔站1 f大修预试时 , c 相线圈 在115倍直流耐压时击穿。经检查发现, 134槽下端 槽口垫块已嵌入线棒主绝缘。 1987年10月7日,运行中渔站3 f发生c相 定子绕组接地,经检查, 118槽上层线棒上端槽口垫 块处绝缘磨损,在运行电压下引起线棒击穿接地。 1994年2月,渔站3 f大修预试时 ,b 相绕组在 210倍直流耐压时击穿 , c 相绕组在115倍直流耐 压时击穿。经拆机后检查发现, 90、110、118、150槽 上层线棒上端槽口垫块松动严重, 90、118槽上层线 棒槽口垫块处主绝缘已磨穿。 后经检查又发现31槽 上层线棒下端部槽口垫块处绝缘严重磨损。 在渔站发电机中,多次出现槽口垫块松动损伤 定子线棒绝缘的现象。 经分析认为,该类现象的发生 是由于在制造安装过程中,槽口垫块的安装工艺质 量较差,槽口垫块间间隙过大,垫块与线棒之间未全 部加装适形材料,绑扎不牢,在运行中由于定子绕组 端部振动较大,槽口垫块松动,线棒与垫块在运行中 长期磨损将线棒绝缘损伤。 为防止此类故障的发生, 84 第20卷第2期 2 0 0 1年6月 四 川 水 力 发 电 sichuan w ater power vol . 20 ,no. 2 jun. , 2 0 0 1 安装时,应在槽口垫块与线棒接触处加垫适形材料, 且槽口垫块应固定牢固。 大修中,检修人员应加强对 定子槽口垫块及端部垫块的检查,发现松动应即时 处理,处理时应严格按工艺要求进行,严防槽口垫块 及端部垫块松动损伤绝缘,甚至造成事故。 2 定子绕组端部遗留金属物引起绝缘 磨损 在1984年11月渔站1 f大修中,预试时发现 b相绕组泄漏电流超过50a ,a、c相泄漏电流最 大值均为20a。 用分割法进行查找,发现58槽下层 线棒与上端箍之间有一钮扣状金属物,该金属物侧 压在58槽下层线棒与端箍之间。经长时间运行磨 损,端箍与58槽下层线棒均磨损了深达57 mm 的沟槽,线棒已露铜。进一步检查又发现59槽下层 线棒上端部与端箍之间也磨出了宽约30 mm ,深 115 mm的沟痕,同时发现58槽下层线棒有机械损 伤, 52、53、54槽下层线棒与下端部槽口垫块磨损, 绝缘已损伤。此次检查共拔出上层线棒35根,更换 下层线棒6根。 定子绕组端部遗留的金属物在运行中的振动磨 损对绝缘的破坏力很大,若遗留的金属物件较大,则 将造成运行中线棒击穿接地,甚至引起定子绕组相 间短路。 因此,在制造、 安装及检修过程中,对于端部 绕组夹缝、 上下层线棒间隙、 下层线棒与端箍等处应 做仔细检查,严防异物进入发电机内。 3 定子铁芯硅钢片及压圈松动损伤绝缘 1981年9月24日,映站2 f保护动作,经检查 发现定子线圈391槽上层线棒下端部击穿接地,其 原因为定子铁芯下端391与392槽间齿压板下压板 焊接不牢,在运行中因振动而松脱,将线棒主绝缘损 坏后引起该线棒绝缘击穿。 1989年6月17日,映站2 f发10 kv接地信 号,紧接着发电机纵差、 横差、 零序保护动作,发电机 起火,运行人员及时用消防水将火扑灭。经检查发 现,此次事故是由于464与463槽间下端部定子铁 芯齿压板下压条松动脱落后前移与转子相撞,割坏 b相463槽上层线棒发生接地,同时又割坏c相 464槽下层线棒,造成b、c相相间短路,引起保护动 作。 由于短路电弧引起油和沥青起火,继而造成附近 线棒严重损伤。 经进一步清理检查,发现共损伤线棒 39根,其中451至11槽上层线棒29根, 459至468 槽下层线棒10根。经过15 d的事故抢修,更换了损 伤的39根线棒,对松脱的齿压板下压条进行重新加 工焊牢,下线完毕经短路干燥后试验合格,并于7月 6日并网发电。 1990年12月至1991年2月,在映站2 f常规 大修中发现,上述两处定子下端部铁心松动,间隙在 10mm左右,用10mm厚环氧酚醛玻璃布制作成楔 子,尾部槽楔固定处开燕尾槽,在楔子表面涂刷环氧 清漆后把楔子打入松动部位,打入槽楔后将燕尾固 定牢固。 同时发现212211槽上端齿压板下定子铁 芯松动,间隙为5 mm ,用同样的方法进行处理。经 此次处理后,该机定子铁心未再发现松动现象。 1989年12月至1990年3月,在映站3 f常规 大修中,拆机前交、 直流耐压及泄漏合格。吊转子后 发现转子磁极下部有擦痕,经仔细检查发现112与 113槽间下端定子铁心有轻微烧伤,该处齿压板下 齿压条松动前移,并紧贴112槽上层线棒,使112、 113槽上层线棒下端部主绝缘磨伤。 1995年4月8日,映站3 f发 “10 kv 段母线 接地” 、 “3 f零序过电压” 信号,测母线电压uab= ua0=ub0= 10. 5 kv ,uc0= 0, 3 f零序电压表打满, 停机后检查定子绕组c相绝缘为0。经检查发现, 387388槽间下端部齿压板下齿压条松动,将388 槽上层线棒绝缘磨穿,引起线圈c相接地,铁芯齿 部有4片被烧伤。 在映站机组的大修中还多次发现定子铁芯下齿 压条松动的现象。 分析认为,映站3台发电机在制造安装时定子 铁芯齿压板下压条焊接固定不牢,在发电机运行中, 受机构、 电磁振动引起压条松动,甚至脱落移位,造 成定子铁芯松动,线棒绝缘磨损,引起定子线圈绝缘 击穿接地甚至发生定子绕组相间短路。 事实证明,定子铁芯及压板部分松动是不正常 的现象。 用紧齿压板压紧铁芯的方法是不允许的,因 这种方法有损坏定子绕组的危险,并且通常达不到 预期的目的,在紧齿压板上附加压力时,只能使很短 的一段铁芯叠片压紧。 鉴于上述情况,运行人员应加强对映站发电机 保护的监护,发现异常应即时分析处理,严防因定子 绕组出现故障后,由于故障时间较长引起发电机定 子绕组事故扩大;同时,在检修中,应对定子铁芯及 其压板,特别是对下端部齿压板及齿压条进行仔细 检查,发现松动及时处理。 在处理中应认真吸取以往 处理该类缺陷的经验教训,防止或减少因定子铁芯 94 及压板松动引起定子绕组故障的发生。 4 定子绕组端部固定不牢及非同期并 列对定子绕组的损害 耿站机组并网方式原设计为手动准同期,每次 并列对发电机定子绕组特别是线棒端部均造成一定 损伤,同时,在机组安装时,定子绕组上下端部绑扎 未按设计要求进行,均少绑扎了一道蝴蝶结,在大修 中发现定子绕组端部产生明显变形,端部绝缘盒出 现不同程度裂纹。1992年10月至12月,在耿站2 f 大修时,发现定子线棒端部绝缘有裂纹,明显变形的 线棒有66根且下端部162个绝缘盒全部破裂。 鉴于上述情况,我厂于1992年至1995年大修 时,对发电机定子绕组全部按规定加扎了绑线,并更 换了变形较严重的线棒,对有破裂的绝缘盒进行了 处理。1994年,将耿站同期装置进行改造,改为自动 准同期。 目前,我厂使用的同期装置在设计上仍存在 不合理的因素,并网时同期性仍然较差,对定子绕组 的机械及电气强度仍存在一定程度的不良影响。因 此,仍有待进一步改进。 5 运行操作不当、 维护管理不善引起 的事故对发电机定子绕组造成的损伤 这种事故属于工作不负责、 操作不认真,即运行 人员素质较差造成的事故,包括执行规程不严,未严 格执行发电机运行的技术条件和规程而造成的直接 或间接事故;工作人员误操作和误判断等。 应当指出,由于误操作造成发电机失磁、 进相、 非同期运行、 进水、 短路和电网向发电机倒充电以及 发电机变为电动机运行等恶性事故,都使发电机组 受到不同程度的损坏,对定子绕组造成不同程度的 损伤。 这些现象在我厂发电机组运行中也有所发生。 如1998年1月21日,由于耿站运行人员误将消防 水阀门打开,造成发电机定子绕组端部进水,定子绕 组严重受潮,干燥时间历时一周。1998年7月23 日,映站1 f在恢复备用时,运行人员误合发电机出 口开关,造成电网向发电机反充电,定子最大电流达 4 988 a ,这对发电机定子绕组的机械及电气强度均 造成了一定程度的损伤。 综上所述,我厂发电机定子线圈出现故障较多 的主要原因在于设计制造工艺质量,其次是检修运 行维护水平。为此,电机在制造安装时,应采取严格 的技术措施,并对生产安装过程中的每一道工序进 行认真检验,以确保产品质量,为定子绕组及发电机 的可靠运行奠定基础。其次,在发电机组大修中,应 对定子绕组及铁芯进行认真检查,提高检修工艺质 量,同时还应提高运行维护水平,以减少事故的发 生,提高机组运行的可靠性。 作者简介: 田荣海(1965年2 ), 男,重庆铜梁人,映秀湾水力发电总厂机电检修 公司副经理,工程师,从事水电厂技术与管理工作 1 四川省水电学会施工专委会 中国水电十局分会 姚河坝电站施工技术交流会在石棉召开 经过中国水电十局的经心筹备和施工专委会的大力协助, 4月17日 20日,由水电十局分会主办,施工专委会协办的姚河坝电站施工技术交流会在四川石棉隆 重召开,施工专委会成员单位及会议特邀单位的代表50余人受到了电站业主单位南桠河流域水电开发公司的热烈欢迎。会议主办单位中国水电十局分会、 姚河坝工程项目部的领导和工程技术人员为会议的成功召开付出了辛勤的劳动。与会代表克服长途跋涉带来的不适,实地考察了位于南桠河流域一库六级开发中的 第四级电站姚河坝电站的厂区枢纽(调压井洞室群、 引水隧洞、 压力斜井、 厂房高边坡及电站工程 ), 深深感到了水电十局的施工技术人员克服电站建设中遇到的 种种困难而为四川水电的振兴无私奉献的精神,无不为之而感动。大家结合工程实际,详细听取十局技术人员的工程介绍,受益匪浅。现场考察后,会议进行了大会交 流。水电十局杜亚玲副总工程师主持会议,施工专委会主任委员夏文泽首先致辞,感谢水电十局分会为会议的召开付出的辛勤劳动,感谢业主单位对会议的支持,他还 向与会代表介绍了施工专委会的具体情况及会议的筹备情况,并预祝大会圆满成功。会议主办单位领导水电十局党委副书