乌鲁瓦提水电厂2#发电机定子线圈下沉处理

2010-09-03 06:23:44西尔艾力羊绍军
中国水能及电气化 2010年4期
关键词:铁芯绕组定子

西尔艾力 羊绍军

(乌鲁瓦提水力发电厂,新疆 和田 848000)

一、概 况

乌鲁瓦提水电厂共安装4台混流式水轮发电机组,装机容量4×15MW,保证出力16.5MW,多年平均发电量1.97亿kW・h。使用的是HLJF2511-LJ-1620型水轮机及SF15-14/3250型发电机,额定转速428.6r/min。定子绕组为迭绕组,采用B级绝缘,股线采用双玻璃丝包扁铜线(SBEB-40/130),主绝缘采用多层迭包的环氧粉云母带,在主绝缘外面平包一层玻璃布带,再在外面刷一层防晕漆。定子槽楔数Z=144,极数2P=14,相数m=3,每极每相槽数3×(3/7),并联数2,循环序数列为3434343,按顺时针方向(从接线端看),跨距y=9,磁场旋转方向为顺时针。

二、问题的发现

2#机组于2000年12月4日正式投产运行,2005年进行第一轮A级检修,到至今运行情况正常,未出现任何异常情况。2009年11月进行的第二轮A级检修中,对定子进行清扫检查时发现个别槽楔松动,根据上次大修喷漆漆面痕迹计算,线棒与槽楔的垂直距离上大部分线圈下沉约10mm左右,但整个线圈在定子铁芯两端伸出槽口部分距离大致相等,无明显差别。线圈与端箍绑扎绳松动较为明显,线圈间工字间隔片绑扎绳有约1/3松动,槽楔绑扎绳有明显松动。同时,再对其他机组进行了简单的检查,均存在不同程度的下沉,属于共性问题,初步确定为定子槽楔松动所致。现场组织技术讨论认为:定子线圈下沉较多,若不及时进行处理将会造成定子线棒继续下移,最终导致定子线棒间绝缘降低、引起定子线圈烧毁的事故。考虑到机组安全运行,按照发现问题及时处理的原则,决定利用大修机会进行处理。

三、线圈下沉原因分析

线圈下沉的原因比较多,比较常见的有:

1.机型原因

由于该厂定子绕组设计为双层迭绕组,线槽比较深,底层线圈安装后才安装面层线圈。底层线圈与面层线圈在线槽之间的夹角很难做到完全一致,会有一定的偏差。即使安装时槽楔打的再紧,机组在运行一段时间后,由于运行时产生的温度,也会使线圈绝缘有一定的软化,再加上机组在运行时定子线圈的磁拉力作用,导致线圈两个直线边的夹角与铁芯槽的夹角慢慢重合,使线圈的面层、底层在槽内基本处于同一直线,其高度也比原来高度略有降低,槽楔槽型变松动。经多方咨询,该类深槽型机组在运行一段时间都存在一定程度的类似槽楔松动的现象。

2.线圈与端匝间的绑扎绳不够紧密

因为绑扎绳为Φ6涤玻绳,其中间部分为玻璃丝纤维,其主要承受拉力的外层则是网状涤纶纤维,该纤维本身就具有一定的延伸性,如在绑扎时紧度略为差一些,当机组运行时温度达到一定程度时,紧固力就会下降,无法托起失去槽楔固定线圈的重量。

3.机组的机械及电磁振动

机组在电厂安装时,其几何中心线与水平线等都不可能绝对达到要求,所以安装规程会允许有一定的偏差值,允许机组在运行时有一定的振幅,这种振幅也可能造成线圈松动导致下沉。

4.机组运行情况

2005、2006年该厂进行了4台机组大修,大修中没有发现槽楔松动,本次发现的4台机组线圈下沉中2#、3#机组下沉量较大,都在10mm左右,而2006年大修的1#、4#机组线圈下沉在5mm左右。2006年8月前和田电网与新疆主电网没有联网,机组在电网中承担着调频作用,由于网架比较薄弱、电网刚刚实现农网改造,经常出现跳闸甩负荷情况,电网冲击较多。2006年实现110kV弱连接后,电网冲击次数有所减少,但是偶尔也会发生,每次的冲击都会在线圈上产生很大的瞬间磁拉力,磁拉力作用使线圈产生巨大的震动,会使线圈之间的槽楔松动。查阅机组运行历史记录,该厂机组2006年前满负荷运行时间不多,停运时间超过运行时间。2006年起机组满负荷运行时间较多,2009年连续满负荷运行时间超过5个月,机组满负荷运行时的电网冲击对线圈影响最大。

5.其他

当机组发电并网时非同期或操作不当都有可能造成机组承受冲击,从而导致线圈下沉。虽然该厂并未出现过误操作、非同期并网等情况,每次并网都是靠自动准同期装置来完成,但是电压、频率也不可能完全一致,始终存在一定误差。

综上分析,机型设计和机组运行方式是引起槽楔松动使线圈整体下沉的两个主要原因。

四、处理过程

该厂针对槽楔松动的共性问题,经现场检查后,制订了切实可行的两种处理方案,并严格按照所制定的方案进行处理。一是对个别下沉严重并可能影响今后运行正常的线圈进行加热提升后打紧槽楔;二是对下沉在允许范围内的,直接打紧槽楔。

1.加热提线圈

线圈之间的绝缘加热后会变得柔软,绝缘层不会被破坏,反而在常温下线圈绝缘比较脆弱,不加热进行的任何提升,都会破坏绝缘层。因此,要对线圈进行加热提升后,再进行打紧槽楔工作。

(1)用2只10t千斤顶、1块20×1000×300绝缘板,在需要提升的线圈下端固定千斤顶,铲除槽楔绑扎绳,打出槽楔。

(2)准备加热设备:选择600A直流电焊机,根据线圈8根2.8×7.5双玻璃丝包扁铜线的规格准备10根35mm2焊把线作为输入输出导线。

(3)接线:为了准确掌握所加电流量,选用500A分流器配合75MV伏特表来监视电流,如图1。

(4)加热试验:铲除引线绝缘,焊开连接点,通入500A直流电,待线圈温度升至约80℃时,翻出面层线。利用机座上端钢管做支撑,在线圈鼻部穿入绑扎绳,并用槽楔插入其中旋转,根据手感慢慢抬起线圈,效果不明显,只能提升1~2mm。

2.重新打紧槽楔

(1)现场仔细检查,根据以下情况决定,是否采用打紧槽楔不让线圈继续下沉的方案。

图1 用分流器配合伏特表掌握所加电流量

①线圈的直线段还在铁芯里面。按照电机学理论,有效做功的是铁芯中的线圈,该线圈可以产生磁场,超出铁芯的线圈不能产生磁场,也就是说这段线圈没有作用。所以只要保证线圈不再继续下沉,直线段在铁芯中,不会对机组处理造成影响。

②定子线圈的爬电距离大于制造厂经验规定值100mm,满足运行要求。

③定子线圈上、下端直线段部分距离误差满足制造厂经验规定值20%左右。

鉴于以上分析,线圈下沉在允许范围内,只要采取打紧槽楔等防范措施,不让线圈继续下沉,就对机组安全运行不会有影响,重新打紧槽楔的方案是可行的也是安全的。

(2)打紧槽楔

将原来的所有槽楔进行空哑声检查,作好记录,线圈下面放好可靠支撑物后,将原来的槽楔更换合适的垫条,重新打紧。

更换垫条时有以下注意事项:

①打进槽楔前,槽内应用干燥的压缩空气吹净,不可在槽内留有垫条碎屑等杂物。

②打出与打进槽楔时,应特别注意防止损坏线圈。

③打槽楔时,应注意通风沟的方向,槽楔不应凸出铁芯,槽楔下垫条伸出槽口的长度不得超越槽楔。

④槽楔应与绕组及铁芯齿槽配合紧密。

⑤槽楔打入后铁芯上下端的槽楔应无空隙;其余每块有空隙的长度,不应超过槽楔长度的1/2,否则应加垫条塞实。

⑥绕组接头的银焊接头的填料部分间隙,应在0.05~0.2mm之间,焊料应充实,焊后表面应光滑,无棱角、气孔及空洞。

⑦修理槽楔时,先用比槽宽稍窄的层压板垫头顶住槽楔,然后再用木锤将槽楔打进或打出。

⑧在槽楔下加垫条时,一定注意使线圈各处压紧程度一致,这样才能保证槽楔打进后线圈紧固。

3.打紧槽楔中的改进

(1)制作专用工具。为顺利完成此次任务,提高工作效率,现场进行了改进,用磁极键制作宽度与槽楔宽度相同、长度不同的几根专用工具,一头开个有一定角度的口子(不论松还是打紧比较方便),与铁榔头配合使用,如图2。

图2 打紧槽楔使用的专用工具

(2)重新打紧槽楔时发现现有槽楔每根长250mm,要想打紧极为困难。借鉴汽轮发电机线圈槽楔规格,从打紧槽楔及提高工作效率考虑,除上下两端槽楔维持原长度外,中间3根长度缩短一半(即每根长120mm)。并对槽楔的空哑声作出了严格规定,即每根槽楔空哑声控制在3/4之内。

3.清扫线圈、预防性试验及刷漆

定子线圈重新清扫后,按照《DL/T596-1996电力设备预防性试验规程》要求,对定子线圈进行直流电阻测试,绝缘电阻测试,交流耐压试验,直流耐压及泄露试验,试验数据均在允许范围之内。按照要求底层使用气干漆,表面再喷一层防霉绝缘漆。

五、结束语

该次检修严格按照提前拟定的检修方案进行,虽然尝试了加热提线圈,但直流电焊机容量有限,温升过快,继续加热容易破坏直流电焊机的绝缘,无法加热到规定值,仅仅提升了2mm左右,全部线圈采用加热提升,所需时间较长,现场没有合适的加热源,经全面检查分析后转为打槽楔加固的办法来固定定子线圈,处理过程中线圈绝缘没有受损,绝缘情况良好,可靠通过了交流耐压试验,投入运行正常。今后运行中定期对线圈槽楔记号进行检查,特别是机组受到冲击后应进行全面检查,为3#机组线圈处理提供参考依据。

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