发电机转子线圈引出线崩毁原因及处理

攀煤（集团）公司电厂1号发电机是由南京汽轮发电机厂1989年出厂，1992年投入运行。型号QF2－12－2，额定功率12MW，额定电流1375A，额定电压6.3kV，转速3000r/min，B级绝缘，密闭式空气冷却。转子励磁方式为与发电机转子同轴的励磁机并激励磁。转子绕组的两端由引出线经大轴表面铣出的沟槽与布置在发电机汽端转轴上的正、负极滑环相连接，其中正、负极滑环采取同一端集中布置方式，且负极引线穿过正极滑环。1事故经过由于辅机设备突然故障短时停机，发电机、励磁机的碳刷、碳刷架、卡簧得到清灰检查，两只发电机转子碳刷（正、负极各一只）被更换。1号发电机正常启机升压至4.8kV、6.3kV时对发电机、励磁机的常规绝缘检查未发现任何异常，并网后带有功负荷4MW、无功2MVar、定子电流400A时，发电机正极滑环上有一只碳刷出现跳动声响，无火花出现，经调整卡簧压力仍无法消除，一会儿，发电机滑环处突然迸发出强烈火花长达1m，立即按下紧急跳闸按钮，1号发电机解列停机。2设备检查情况1号机停机后检查情况如下：1）碳刷架一只烧伤，该碳刷支架的环氧玻璃布筒烧损有炭化现象。2）负极引线完全崩断，其绝缘层炭化呈黑色粉状。位置正好在负极引线穿过正极滑环的根部，且正极滑环穿线孔边缘也烧损宽约10mm、深约5mm的斜形孔洞。3)用1000V兆欧表测滑环对轴的绝缘为0MΩ，说明转子回路已击穿并与轴短路。4)正极滑环穿线孔中压线楔铁内表面的小块环氧玻璃布板松动，可轻易取出。3原因分析穿过正极滑环的负极引线绝缘受损，造成负极引线与正极滑环短路的原因。3.1设计方面1)发电机转子绕组引入连续励磁电流的正、负极滑环可以在发电机转子的两端，也可以在转子的同一端。1号发电机的正、负极滑环就是按照在转子同一端集中布置在汽轮机侧设计制造。它存在如下弊端：①负极引线穿过正极滑环，给负极引线与正极滑环提供了短路机会。②使发电机侧的滑环与发电机端盖间的距离相对缩短，仅有25mm（发电机正、负极滑环按两端设计布置，该尺寸为50mm），起吊发电机端盖很容易机械撞伤引线绝缘。③十分不便日常检查穿过正极滑环处负极引线的绝缘及引线下的绝缘垫块。2)发电机正、负极滑环的表面，每隔10mm的宽度有起冷却作用的螺旋形导风沟（宽约5mm），存在弊端：使得碳刷的有效接触面降低，接触电阻加大，发热增大，温度升高。最恶劣的时候1号机正、负极滑环温度高达120℃;螺旋形导风沟（宽约5mm）过宽，碳刷与导风沟相切割力度变化大，磨损脱落的碳粉较多。3.2维护方面3.2.1由设备制造缺陷引发的维护不当①由于发电机定子冷却布风系统的特殊性和攀枝花气候干燥的特点，经常出现发电机出风温度高达80℃、线圈本体埋入式温度计测得温度值达到设计极限105℃。为降低出风温度，必增大补风量、开启出风挡板加强散热，从而破坏了设计的密闭式空气冷却，造成大量的灰尘带入粘附在发电机端盖的导风沟内，改变了分布电容。②正、负极滑环在汽轮机侧同一端，靠近3号轴瓦仅200mm，油挡、油封磨损与轴的间隙增大而蒸发出大量的油雾，随转子高速旋转形成的气流而粘附在正、负极滑环的表面及其设计制造起冷却作用的导风沟内、以及碳刷及碳刷架。同样改变了分布电容与对地电容。3.2.2由技术素质引发的维护不当①汽轮机后端轴封漏汽的处理质量达不到标准，造成滑环所处的环境温度相对升高。②更换碳刷的研磨程度达不到标准，选用碳刷的材质不一，使碳刷接触面更为降低，流过碳刷的电流分布不均而导致正、负极滑环的温度升高。③对穿过正极滑环处负极引线的绝缘及引线下的绝缘垫块等部件的检查重视程度不够，未列入重点检查项目之中。④拆卸、起吊发电机端盖时，撞伤转子正、负极引线绝缘的保护不力。⑤遗留碳粉的清除工作还缺乏足够重视。综上所述，由于设计缺陷与维护不当，滑环温度升高，分布电容和对地电容变化，接触电阻变化，造成负极引线通过碳粉与正极滑环直接导通而短路崩断负极引线和烧损正极滑环及相关部件。4事故后的处理经专家学者，勘完事故现场认为：1）必须抽出发电机转子。2）拆下连轴器的连接构件，拔下并取出发电机正、负极滑环，然后进行转子引线处理。3）滑环装复后重新找转子的动平衡以及滑环的同心度，必要时车削滑环。4）修复费用高达几十万元，工期30天。对这一工期太长、检修费用高的方案，厂组织人员几经研究决定采用另一套切实可行的方案，既不抽发电机转子，也不拆连轴器的连接构件进行检修，具体处理方法及工艺介绍如下。4.1准备工作1）拆卸吊开汽侧发电机大、小端盖，用塑料布遮住定子端部线圈，在地面用木板将进风口及风室档板遮严。拆卸吊开汽轮机后轴承2、3号瓦盖，测量滑环及滑环下绝缘衬等的相关尺寸。2）加工制作正、负极滑环的拆卸工具，同时准备加热器具、隔热、散热设施。4.2滑环的拆卸工作4.2.1拔负极滑环用手枪钻?7.5的钻头钻下负极引线斜楔垫块防退紧固螺丝?8,取出斜楔和垫块,作好标记。固定好拉板工具,拉板与负极滑环间垫δ=2～3mm的石棉垫，负极滑环与连轴器间的转子圆周上用δ=2～3mm的石棉垫围住，然后再用玻璃丝带包扎，一切准备就绪后，用两把大号氧气乙炔火焰枪来回、均匀加热负极滑环，待温度升至200℃时，用力对称地紧拉杆螺母，慢慢地拉出负极滑环，移至包扎好隔热的转轴上，再用吹风机让滑环缓慢均匀冷却。取出滑环内侧的钢套。测量负极滑环下无损绝缘套的外径为?236。拔下负极滑环后，通过负极引线测量转子线圈绝缘仍然为零。4.2.2拔正极滑环采用拔负极滑环相同的方法拔出正极滑环。测得正极滑环下无损绝缘套的外径为?241.5，对崩断的负极引线进行测量：25×0.5的铜片8片，带绝缘层为30×7.5。绝缘层由外向里为：聚酯薄膜(δ=0.05)一层，玻璃丝带一层，云母带(δ=0.13)数层。取出大轴表面正、负极引线沟槽内的压线楔铁的防退螺丝，并退出楔铁适当长度（根据检修需要的长度），让引线的两端脱离转子引线沟槽，测得数据为转子线圈绝缘为200MΩ（1000V兆欧表）。转子线圈直流电阻：第一次为0.5636Ω，第二次为0.5636Ω（直流双臂电桥）,温度42℃，出厂值为0.651Ω（75℃）。4.3引线的处理4.3.1正、负极引线的焊接处理为了避免负极引线焊接后转子线圈的直流电阻变化过大，采用银磷焊条（BAgCuZn）焊接旋转部件。(编辑：韦唯敏)