某電廠裝機(jī)容量為2500MW，定子線組的聯(lián)接方式為3相6分支Y形聯(lián)接，其繞組結(jié)構(gòu)為疊繞組結(jié)構(gòu)，并具有凸極結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，磁極共21對(duì)，其長(zhǎng)度為 2883mm，其中，磁極是由高導(dǎo)磁率的鋼片加工而成，整個(gè)沖片是采用沖模一次沖成的方式，質(zhì)量較高。然而，發(fā)電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間的工作過(guò)程中，逐漸產(chǎn)生了一系列問(wèn)題，其中比較嚴(yán)重的問(wèn)題為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路問(wèn)題，這一問(wèn)題不但影響了發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重的損失。 

　　1故障情況 

　　該發(fā)電公司裝有1000MW#8汽輪發(fā)電機(jī)（型號(hào)：QFSN-1000-2-27）轉(zhuǎn)子更換Ⅰ極和Ⅱ極3#~8#頂匝線圈。但近年來(lái)，在8#發(fā)電機(jī)修理過(guò)程中，采用相應(yīng)儀器測(cè)量轉(zhuǎn)子磁極進(jìn)行膛外交流阻抗時(shí)，發(fā)現(xiàn)存在異常現(xiàn)象，初步估計(jì)8# 磁極線圈存在匝間短路問(wèn)題。而在對(duì)8#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極交流阻抗進(jìn)行測(cè)試故障過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)3#~7#電機(jī)線圈軍存也在匝間短路問(wèn)題。 

　　2故障分析 

　　2.1轉(zhuǎn)子電氣試驗(yàn) 

　　主要進(jìn)行了轉(zhuǎn)子繞組直流電阻、絕緣電阻、交流阻抗及功率損耗，匝間短路試驗(yàn)，與歷史數(shù)據(jù)相比，直流電阻相差不大，絕緣合格，但功率損耗增大，交流阻抗變小。用開(kāi)口變壓器法測(cè)匝間短路，發(fā)現(xiàn)14（19）槽與9（24）槽對(duì)應(yīng)線圈相角超過(guò)150度。轉(zhuǎn)子存在輕微匝間短路現(xiàn)象。解體后發(fā)現(xiàn)，護(hù)環(huán)下轉(zhuǎn)子線圈頂匝在R處變形嚴(yán)重；#9槽勵(lì)側(cè)護(hù)環(huán)下1～2匝間絕緣紙破損，且有放電痕跡；#19槽的勵(lì)側(cè)護(hù)環(huán)下1～2匝間有放電痕跡。 

　　2.2轉(zhuǎn)子匝間短路定位 

　　首先在轉(zhuǎn)子滑環(huán)上用直流焊機(jī)向轉(zhuǎn)子繞組通入100A-300A直流電，用探針?lè)謩e在汽勵(lì)兩側(cè)靠近護(hù)環(huán)處通風(fēng)孔測(cè)量19槽與24槽各匝間電位，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，可確定短路點(diǎn)位置。 

　　2.3原因分析： 

　　(1)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)原因，轉(zhuǎn)子線圈在槽內(nèi)及端部無(wú)熱膨脹補(bǔ)償裝置，繞組與轉(zhuǎn)子本體材料存在熱膨脹系數(shù)不一致的因素。 

　　(2)線圈在生產(chǎn)過(guò)程中熱處理工藝不良，造成線圈強(qiáng)度降低，運(yùn)行中由于離心力及熱膨脹因素共同作用下發(fā)生塑性變形，頂匝線圈長(zhǎng)長(zhǎng)后造成線圈端部頂匝與第二匝繞組由面接觸變成線接觸，長(zhǎng)期伸縮將匝間絕緣割破后形成短路。 

　　3故障處理情況： 

　　用400A直流電焊機(jī)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通入300A直流電流，利用直流壓降法查找出匝間短路點(diǎn)在9槽、19槽勵(lì)側(cè)護(hù)環(huán)下。 

　　對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行拔護(hù)環(huán)后，搭設(shè)凈化篷，更換變形嚴(yán)重的#3--#8繞組線圈的頂匝，整型線圈內(nèi)層線匝R處，更換轉(zhuǎn)子線圈端部匝間絕緣。之后進(jìn)行電氣試驗(yàn)（極間電位試驗(yàn)），電氣試驗(yàn)合格后，更換端部絕緣墊塊，按圖紙要求裹浸膠毛氈和NOMEX紙。 

　　更換護(hù)環(huán)絕緣，阻尼繞組絕緣，回裝護(hù)環(huán)絕緣，阻尼繞組，端頭槽楔。 

　　轉(zhuǎn)子套護(hù)環(huán)后進(jìn)行電氣試驗(yàn)（絕緣電阻，兩極間電壓，交流阻抗、匝間短路試驗(yàn)），結(jié)果表明試驗(yàn)合格。 

　　4發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子短路故障防范措施 

　　4.1加強(qiáng)轉(zhuǎn)子繞組冷卻及其測(cè)試 

　　在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)按規(guī)程下限，嚴(yán)格控制氫溫，并加強(qiáng)轉(zhuǎn)子繞組的冷卻，以減少由于機(jī)組調(diào)峰造成的轉(zhuǎn)子繞組熱漲差。此外，在其運(yùn)行中，還應(yīng)注意觀察發(fā)電機(jī)無(wú)功功率、勵(lì)磁電流及機(jī)組振動(dòng)的關(guān)系。充分利用機(jī)組大修機(jī)會(huì)，進(jìn)行轉(zhuǎn)子的匝間短路試驗(yàn)，加強(qiáng)其測(cè)試工作，并用內(nèi)窺鏡檢查護(hù)環(huán)內(nèi)部繞組是否存在變形及墊塊松脫現(xiàn)象。 

　　4.2轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)拆裝技術(shù)措施 

　　①根據(jù)工器具清單，準(zhǔn)備相應(yīng)的工具和材料，逐一落實(shí)到位。 

　　②在轉(zhuǎn)子下部鋪設(shè)枕木，并保證離地高度在0.5m左右，兩側(cè)離護(hù)環(huán)1.5m左右，間距6m左右。 

　　③在滾架上轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子時(shí)，應(yīng)保證本體側(cè)環(huán)鍵缺口朝上，中心環(huán)側(cè)環(huán)鍵缺口向下，找到轉(zhuǎn)子重心，調(diào)整好鋼絲繩起吊轉(zhuǎn)子，將轉(zhuǎn)子放置于擱架上。 

　　④在轉(zhuǎn)子大齒月牙槽處安放10mm絕緣板用作千斤頂?shù)闹c(diǎn)。裝上拆裝護(hù)環(huán)工具，中心環(huán)用定位塊楔牢，并用兩個(gè)螺旋副與風(fēng)扇環(huán)撐緊，預(yù)配好固定環(huán)、活動(dòng)環(huán)、拉桿、油壓千斤頂?shù)奈恢茫梅侥緣|好。 

　　⑤在護(hù)環(huán)外圓包裹2層BWT600高硅氧玻璃纖維布，推入感應(yīng)圈，調(diào)整感應(yīng)圈與護(hù)環(huán)圓周間隙均勻，至少10mm。用感應(yīng)加熱方式加熱勵(lì)端護(hù)環(huán)，控制護(hù)環(huán)溫度不超過(guò)300℃。加熱過(guò)程中監(jiān)控護(hù)環(huán)溫度并做好記錄。 

　　⑥轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)加熱到拔護(hù)環(huán)溫度后，立即停止加熱，并將感應(yīng)加熱器移出。而后裝吊護(hù)環(huán)工具，吊出護(hù)環(huán)。并擺木方，墊石棉布，將護(hù)環(huán)本體側(cè)向上立放于石棉布上，并用石棉布包裹好。然后清理阻尼繞組，線圈槽口。最后處理轉(zhuǎn)子匝間短路故障，處理完后進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證。 

　　⑦在所有工作結(jié)束后，用高純氮?dú)鈱?duì)轉(zhuǎn)子通風(fēng)孔進(jìn)行吹掃，并用冷卻風(fēng)機(jī)將護(hù)環(huán)冷卻至室溫，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)子套護(hù)環(huán)后的電氣試驗(yàn)，主要測(cè)試絕緣電阻、兩極電壓和線圈分擔(dān)電壓、交流阻抗等。 

　　4.3轉(zhuǎn)子修理過(guò)程中必須注意的工藝問(wèn)題 

　　①加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)子外觀、機(jī)械的檢查，主要檢查有無(wú)銹蝕、碰傷等問(wèn)題，并做好記錄。轉(zhuǎn)子軸頸需要加裝橡膠板，以加強(qiáng)對(duì)其保護(hù)。 

　　②轉(zhuǎn)子大齒朝正上、正下方擺放，將轉(zhuǎn)子用600mm高帶弧形枕木支撐本體大齒，但應(yīng)注意本體側(cè)環(huán)鍵的缺口朝上，以便拔護(hù)環(huán)工作的進(jìn)行。同時(shí)，還應(yīng)保證轉(zhuǎn)子汽、勵(lì)端留出套拔護(hù)環(huán)的操作空間在2m以上。 

　　③清理干凈轉(zhuǎn)子本體、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、集電環(huán)裝配等部件上的油污及異物。在轉(zhuǎn)子修理區(qū)域，還應(yīng)搭設(shè)凈化蓬。 

　　④在護(hù)環(huán)外圓包裹2層BWT600高硅氧玻璃纖維布，推入感應(yīng)圈，感應(yīng)圈與護(hù)環(huán)圓周間隙均勻，至少10mm。用感應(yīng)加熱方式加熱拔出勵(lì)端護(hù)環(huán)，護(hù)環(huán)溫度不超過(guò)300℃，加熱護(hù)環(huán)過(guò)程中監(jiān)控護(hù)環(huán)溫度并記錄，拔下護(hù)環(huán)后將護(hù)環(huán)清理干凈并用砂紙將護(hù)環(huán)外表面絕緣漆砂光（盡量少砂），砂光后進(jìn)行護(hù)環(huán)著色探傷。 

　　④完成編號(hào)工作并拆出每極3#~8#線圈槽楔、阻尼繞組、楔下墊條，清理干凈、擺放整齊、妥善保管。 

　　4.4轉(zhuǎn)子恢復(fù)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題 

　　①先將新的轉(zhuǎn)子頂匝線圈在相應(yīng)的線圈號(hào)上成型，并配切相應(yīng)的長(zhǎng)度，粘相應(yīng)的匝間墊條。 

　　②回裝需更換的轉(zhuǎn)子線圈頂匝，氣焊槍加熱焊連接塊與線圈，焊接部位飽滿焊透，底面用小鏡檢查。對(duì)轉(zhuǎn)子端部進(jìn)行保護(hù)，修焊接部位，厚度不大于銅材厚度，表面光滑平整，無(wú)毛刺，棱邊倒圓角。粘轉(zhuǎn)子線圈端部匝間絕緣，整齊。 

　　③雙車抬吊轉(zhuǎn)子至木方上，行車吊裝轉(zhuǎn)子線圈端部壓型工裝，轉(zhuǎn)子吊回滾輪架上。 

　　轉(zhuǎn)子線圈端部成型整理。而后進(jìn)行轉(zhuǎn)子電氣試驗(yàn)，主要有絕緣電阻、兩極電壓、交流阻抗試驗(yàn)。 

　　④雙車抬吊轉(zhuǎn)子至木方上，使用吊車拆轉(zhuǎn)子線圈端部壓型工裝，轉(zhuǎn)子吊回滾輪架上。回裝轉(zhuǎn)子楔下墊條、阻尼繞組、槽楔。而后進(jìn)行對(duì)轉(zhuǎn)子直線部分的通風(fēng)試驗(yàn)。回裝護(hù)環(huán)絕緣、端部阻尼繞組、端頭槽楔。更換護(hù)環(huán)絕緣、阻尼繞組絕緣。 

　　5結(jié)論 

　　總之，在各項(xiàng)生產(chǎn)事故頻發(fā)的現(xiàn)狀更加要注重安全生產(chǎn)。大型汽輪發(fā)電機(jī)在大小修中要重視轉(zhuǎn)子匝間短路的檢查，匝間電壓分步法可以對(duì)轉(zhuǎn)子的匝間短路進(jìn)行較靈敏的判斷，并通過(guò)具體的電壓值對(duì)比可以找到故障發(fā)生點(diǎn)。A4發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子匝間短路就是一個(gè)很好的應(yīng)用實(shí)例，正常運(yùn)轉(zhuǎn)下各項(xiàng)電氣參數(shù)均正常，可是靜止時(shí)在某一角度卻存在著匝間電壓分布異常，說(shuō)明某些不穩(wěn)定的匝間短路不易察覺(jué)。所以多種試驗(yàn)方法和多角度對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)對(duì)轉(zhuǎn)子匝間短路早期的發(fā)現(xiàn)起著重要作用。

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