發(fā)電機定子鐵芯產(chǎn)生銹蝕的原因分析及處理方法李天洋

發(fā)電機定子鐵芯產(chǎn)生銹蝕的原因分析及處理方法李天洋摘要：本論文以發(fā)電機定子鐵芯產(chǎn)生銹蝕的原因分析為契機，來進一步分析發(fā)電機定子鐵芯各種故障發(fā)生的原因及其產(chǎn)生的危害。論文的主要內(nèi)容有：定子有效鐵心壓裝的變松、電阻溫度計損壞引起有效鐵心的故障、定子繞組相間短路引起定子鐵心的損壞、鐵芯片間絕緣的損壞引起定子鐵心故障，通過現(xiàn)場實際檢查發(fā)現(xiàn)，確定了定子鐵芯產(chǎn)生銹蝕的原因，并提出合理、有效、高質(zhì)量的檢修方法。關鍵詞：定子鐵芯;銹蝕；片間絕緣；相間短路引言:太平灣發(fā)電廠是中朝兩國界河電站，始建于1979年，根據(jù)機組的檢修周期于2011年對四號機進行了A級檢修，在檢修工作中，我發(fā)現(xiàn)了許多缺陷，其中定子鐵芯表面局部產(chǎn)生銹蝕的現(xiàn)象引起了廠里及班組的高度重視，因為銹蝕的產(chǎn)生說明鐵芯存在嚴重故障，而鐵芯是發(fā)電機定子的重要組成部分，同時也是主磁路的一部分，且定子鐵芯槽內(nèi)鑲嵌有線圈，一旦鐵芯發(fā)生故障，將導致定子線圈主絕緣受到嚴重損傷，引發(fā)定子繞組接地燒損的嚴重后果。因此，在我的主導下對鐵芯可能發(fā)生的故障進行定性分析，并介紹處理鐵芯銹蝕的有效方法及工-44-乙o1鐵芯故障的原因分析1.1有效鐵芯壓裝的變松引起鐵芯故障發(fā)電機運行過程中，在有效鐵芯上作用很大的機械力。該力決定于電磁轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)子和定子之間的徑向磁拉力及有效鐵芯的自重。如果裝壓時比較松，磁拉力導致有效鐵芯圓筒和個別扇形片的松動，伴隨出現(xiàn)噪音和齒的損壞。有效鐵芯緊度變松的特征是：在它的表面或通風溝的深處及表面出現(xiàn)銹蝕，這時表面可能是干燥的。震動片上的銹蝕是很穩(wěn)定的，在生銹的部位涂上絕緣漆后，銹蝕仍不停止,因為在這個部位的漆膜很快被破壞。有效鐵芯或它的個別區(qū)域壓裝變松的主要原因是：由于扇形片的厚度不均勻，定子鴿尾筋安裝不精確，通風槽鋼安裝不精確,造成有效鐵芯在制造廠時的疊裝質(zhì)量低劣，由于定子外殼震動大和螺帽的鎖扣不牢固，使拉緊螺桿的螺帽旋出造成損壞。最常見的壓裝變松出現(xiàn)在定子邊段齒區(qū),它造成個別扇形沖片的損壞，并使壓裝繼續(xù)變松，如圖1-1所示。圖1-11-壓指2-鐵芯段的邊緣片3-通風槽鋼4-絕緣墊片太平灣發(fā)電廠發(fā)電機由于調(diào)峰頻繁啟動（每年百余次），使發(fā)電機定子有效鐵芯的溫度變化范圍達到45-75度，發(fā)電機晝夜負荷不均勻，有功負荷變化10-47.5MW,無功負荷變化10-20Mvar,導致有效部分溫度變化達25-30度，發(fā)電機的功率因數(shù)接近1時，使定子端部邊段鐵芯漏磁通的軸向分量增加。試驗數(shù)據(jù)表明，當SF-47.5型發(fā)電機帶20MW有功負荷，COS。在0.85變動接近1.0時，邊段鐵芯的磁感應軸向分量由0.615T增加到0.668To這種結構的發(fā)電機邊段鐵芯的漏磁通比較大，且階梯懸臂太長。端部第一、第二段鐵芯之間只有一個通風槽鋼支撐，齒部有兩個壓指，邊段鐵芯開兩個梯形溝到槽底，不能保證該段鐵芯齒部疊裝壓力的均勻分布，在電磁力作用下引起鐵芯上下端部疊片松動，導致瓢偏，在熱循環(huán)期間瓢偏點的夾緊力減小，引起振動，導致疊片刺傷定子線棒絕緣而擊穿。另外，鐵芯的溫度變形，可導致齒部邊緣疊片折斷。如圖1-2所示。圖1-2鐵芯自由部分的允許長度與磁感應軸向分量關系鐵芯端部結構1.2鐵芯片間絕緣的損壞引起有效鐵芯的故障發(fā)電機定子的有效鐵芯是電機的重要部件之一，在整個運行期間，它應該具有規(guī)定的機械、磁和電的特性。我廠機組定子鐵芯是用厚度為0.35—0.5mm的扇形電工鋼片疊成，每片有漆膜絕緣。由20片帶漆膜的有效鐵芯扇形片疊成，每段用IMPa的壓力壓裝后，其最底電阻應不小于80Qo發(fā)電機的扇形片有一側(cè)疊裝在鴿尾筋上，因此全部扇形片，通過鴿尾筋本身彼此呈現(xiàn)電氣連接。當有效鐵芯的齒或齒高部位的絕緣損壞時，就形成電流的閉合回路，如圖1-3所示。這個電流產(chǎn)生的損耗與回路的有效電阻有關?？赡苓_到很大的數(shù)值，引起很高的溫度，一直發(fā)展到使有效鐵芯熔化的嚴重事故。這很可能成為定子繞組絕緣破壞、與外殼短路以及相間短路的原因。因此，為了發(fā)電機可靠的運行，應該大力加強對有效鐵芯的溫度、壓裝及片間絕緣狀態(tài)的監(jiān)視。有效鐵芯片間絕緣破壞和短路的原因是：1、硅鋼片的邊緣、經(jīng)過沖壓后加工面的邊緣、在制造廠定子繞組下線前鏗過的有效鐵芯扇形的邊緣等出現(xiàn)的毛刺(毛邊)引起齒表面短路。2、有效鐵芯壓裝不緊，引起片間震動和片間絕緣破壞：3、壓裝時采用的壓力過大，超過2MPa,使片間絕緣造成破壞：4、運行期間由于長時間高于1.1UN(額定電壓)電壓持續(xù)作用引起破壞。1.3電阻溫度計損壞引起有效鐵芯的故障電阻溫度計及其引線絕緣在運行中損壞，是較為常見的。如果電阻溫度計絕緣損壞，在定子槽內(nèi)出現(xiàn)對機殼短路，如圖1-4,則在該電阻導線的引出端與機殼之間，出現(xiàn)基波頻率的交流電壓。這一電壓是由穿過ABCD回路的磁通感應產(chǎn)生的，隨著該回路尺寸的不同，電壓數(shù)值可能達到兒十甚至兒百伏，后者是指軸向通風的發(fā)電機，在這些發(fā)電機中溫度計導線沿著槽由定子端部引出。當然這個電阻溫度計對汽輪發(fā)電機機殼的任意第二點短路，都會形成電流回路。假如，定子機殼的E點是第二個短路點，在ABCDE回路中就有電流，電流數(shù)值與回路電阻及短路點之間的感應電壓數(shù)值有關。通常，電阻溫度計的引線沿槽布設，從臨近的鐵芯段間的徑向通風溝引出。由于ABCDE的面積小，故回路的感應電勢和感應電流也小，這時未發(fā)現(xiàn)鐵芯損壞。具有軸向通風系統(tǒng)的發(fā)電機，當電阻溫度計本身或它的引線絕緣損壞時，可能損壞有效鐵芯和繞組。對于電阻溫度計埋在槽楔下面的水冷發(fā)電機，在重新打緊槽楔和更換定子線棒時，必須特別小心并注意電阻溫度計引線的正確安裝與鋪設。1.4相間短路引起的定子鐵芯損壞當發(fā)電機出現(xiàn)一點接地時，如果接地電容電流和持續(xù)時間各超過一定數(shù)值，就可能伴隨出現(xiàn)定子鐵芯燒損事故，因此，隨著單機容量增大，世界各國對于發(fā)電機單相接地保護要求越來越嚴格。日本三菱電機公司及前蘇聯(lián)電力電氣化部對于容量為50MW及以上的水輪發(fā)電機和同步調(diào)相機，一但發(fā)電機電壓回路出現(xiàn)單相接地時，要求保護自動跳閘，如果保護拒動則應迅速減負荷并解列停機。我國原水利電力部《繼電保護和安全自動裝置規(guī)程》在這方面的規(guī)定比較靈活，提出采用經(jīng)消弧線圈補償?shù)陌l(fā)電機，當定子繞組發(fā)生接地時，發(fā)電機電壓回路的單相接地故障電流不準超過表1-1的規(guī)定。若是接地故障電流大于上述數(shù)值，接地保護帶時限動作于信號。但是，當消弧線圈退出運行或由于其它原因，使殘余電流大于接地電流允許值時，應切換為動作停機。對于50MW及以上的發(fā)電機，應該裝設100%的定子接地保護，保護裝置帶時限動作于信號，根據(jù)系統(tǒng)情況和發(fā)電機絕緣情況，必要時也可以動作跳閘。表1-12定子鐵芯產(chǎn)生銹蝕的原因鑒于以上的分析，并通過現(xiàn)場有針對性地檢查，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生銹蝕附近的個別齒壓板上的螺帽松動，鐵芯銹蝕處的壓指與鐵芯沖片之間有縫隙，最小為0.5mm,最大為1.2mm,而無銹蝕之處的壓指與扇形片之間非常嚴實，因此，可斷定鐵芯齒部表面銹蝕的產(chǎn)生，是由于鐵芯沖片在安裝時工藝不嚴謹，投入運行時間較長，在機械力、電磁力和機械震動等的作用下，導致定子鐵心局部松動所產(chǎn)生的。在實際工作中有些機組定子槽楔附近鐵心上的銹蝕，可能是酚醛層壓布板槽楔磨損后產(chǎn)生的，應注意與鐵心銹蝕相區(qū)別。另外，通過高壓電氣試驗檢測，電阻溫度計絕緣良好，定子繞組無短路現(xiàn)象，因此，可排除電阻溫度計絕緣損壞和定子繞組短路引起鐵芯故障的可能性。3處理方法定子鐵芯齒部松動的處理方法如下：（1） 先用0.2-0.3mm厚的絕緣板制成的刮刀將鐵芯表面的銹斑完全清除，然后用毛刷仔細刷凈，再用干燥的壓縮空氣吹掃干凈。（2） 用無水乙醇將清除銹蝕后的鐵芯表面清掃干凈并涼干。（3） 在鐵芯沖片間插入用環(huán)氧樹脂粘合劑浸漬的薄云母片或環(huán)氧玻璃布片，灌入同一牌號的液體絕緣漆。（4） 退出銹蝕部位的槽楔，用磨成窄而薄的專門的鋼片把齒撬開，在撬開的縫隙塞入粘滿粘合劑的楔片，使鐵芯緊固。（5） 齒壓板上松動的螺帽用電焊點焊緊固。4結語有效鐵芯整體或部分松動，都屬于不正常現(xiàn)象，必須予以消除。有效鐵芯壓裝普遍變松的情況是很少見的，解決這種變松的問題，需要根據(jù)每一具體情況，具體地加以解決。應該指出，用緊壓圈壓緊鐵芯的方法是不允許的，因為這種方法存在損壞定子繞組絕緣的危險，另外，在緊壓圈上加附加壓力時，只能使很短的一段鐵芯疊片壓緊，所以