330 MW发电机端部L型支架松动的原因分析及处理

卢建中，朱荣

（台州发电厂，浙江台州318016）

330 MW发电机端部L型支架松动的原因分析及处理

卢建中，朱荣

（台州发电厂，浙江台州318016）

对某发电机端部L型支架松动的问题进行了分析，指出结构设计缺陷和事故冲击是造成L型支架松动的主要原因，结合现场处理过程中的难点制定了切实可行的施工工艺方案，成功消除了L型支架松动隐患；根据多次检修经验提出如何准确地判断发电机端部松动缺陷的方法。

发电机；L型支架；松动；分析；处理

1 故障概况

某330 MW发电机组多次在机组大、小修中发现端部L型支架松动磨损现象，虽经制造厂现场处理，汽侧端部运行情况已恢复正常，但励侧L型支架的松动问题依然无法得到彻底处理。特别是2011年机组大修时再次发现励侧端部L支架以及端部大连接线存在较为严重的松动磨损迹象，而且在修复过程中又相继发现了定子线棒端部大连接线绝缘开裂、定子A相引出线水电接头铜块存在2条长裂纹等重大安全隐患，如图1所示。表1为历次发电机端部松动情况统计及处理措施。

2 发电机端部结构

定子端部绕组必须借助一个特殊的支撑系统来固定，绝缘支架固定在铁心压圈上。在这些支架上安装端箍，下层线棒通过中间适形垫紧靠端箍。上层线棒和下层线棒间的支撑通过插入热聚合隔离块来实现。径向压紧通过“鳄鱼”板来实现，“鳄鱼”板的拉杆固定在绝缘支架上，如图2所示。由于发电机在日常运行中负荷会经常变化，线圈中铜线的电流也随之变化，从而产生轴向伸缩。为了消除铜导体主绝缘及定子铁心之间不同程度膨胀而形成的绝缘应力，发电机定子绕组依靠L型弹性支架实现轴向弹性位移，从而保证发电机能经受电磁力，如图3所示。

图1 发电机端部接头裂纹

表1 8号发电机端部松动情况及处理

图2 定子端部固定结构

图3 L型支架

3 故障原因分析

3.1 设计缺陷

发电机端部绕组固频测试结果一直不理想，在94～115 Hz范围内有多阶多瓣型的振型存在，而且在汽端存在115 Hz的椭圆振型，如表2所示。根据规程，模态试验振型为椭圆、固有频率在94～115 Hz之间为不合格。阿尔斯通公司（发电机厂家）依照法国制造厂标准在机组第1次检查性大修时对端部及出线重新进行了模态测试，并根据振幅大小的原则，仅对出线测试结果进行了确认，由该公司技术人员更换螺杆、螺母、绝缘紧固件、并加装了约10 kg固定重块，但上述处理方案实际上并没有解决模态试验结果显示的缺陷。分析认为发电机定子端部线圈固定结构的制造（设计）缺陷，是8号发电机端部结构松动的根本原因。

表2 发电机端部绕组原始模态试验数据

3.2 高压厂变事故

发电机组曾发生发电机出口短路和高压厂变低压侧短路事故，短路电流冲击端部固定结构件。经过计算，上述2次事故的冲击电流约为额定电流5～10倍，对于设计合理并且制造工艺良好的发电机，应该能承受它所带来的冲击，但对于端部结构存在倍频椭圆型振型的发电机来说，在强大的电磁力冲击激振下，端部结构将发生变化，进而逐步演变为端部各固定结构件松动。2007年发电机大修时检查发现汽、励两侧L型支架固定螺栓普遍存在屈服拉升现象，2011年过桥连接线绝缘开裂以及水电连接盒裂纹都证明发电机端部曾经承受了巨大的电动力。因此，上述2次事故是发电机端部结构件发生松动的直接原因。

3.3 外部线路故障的影响

区外线路故障所引起的扰动激振极有可能诱发发电机端部结构共振。该发电厂地处浙江东南沿海，每年要经受数次台风的正面袭击。而台风登陆时区外线路故障所引起的扰动激振极有可能诱发发电机端部结构共振，进而破坏端部结构。

根据统计，2005年因台风“麦莎”所造成线路故障19起，其中有10起接近发电机出口处，粗略估算，故障时发电机瞬间要受到近5倍于额定电流、25倍于正常电动力的冲击。虽然冲击时间很短，但对于端部结构已受到破坏的发电机来说，频繁的冲击、激振，其影响可能是致命的。

3.4 L型螺栓未更换

发电机虽然在2007年进行了恢复性大修，但由于定子绕组的6根引出线在励侧，其固定结构比汽侧复杂，励端L型支架的固定螺栓受过桥线以及定子引出线夹板等限制，没有对励侧的L型支架固定螺栓进行更换。事实证明该侧螺栓已存在屈服拉升现象，在长期交变电动力的作用下，隐患逐渐显露。

3.5 过桥连接线松动

发电机过桥连接线固定夹块出现松动，不但其自身的绝缘出现磨损，同时每根自重达几百千克的过桥连接线在交变电动力的作用下，对于L型支架来说等于额外增加了1个振动源，从而进一步加剧了L型支架的松动速度。

4 处理措施

L型支架固定螺栓在非正常电动力的作用下出现屈服拉升是造成发电机励端支架多次出现松动磨损的主要原因。根据2007年恢复性大修汽侧L型支架松动的处理经验，要彻底消除松动隐患，必须全部更换支架固定螺栓。由于新机组基建时先安装L型支架，再安装过桥连接线，并根据实际安装情况现场配做1块出线夹板将6根引出线固定，最后以过桥连接的6个水电连接头为基准安装出线小室内的过渡引线及引出线高压套管。由于出线小室是整体焊接在定子基座上，本次现场处理已不具备上述工艺流程，而要更换L型支架固定螺栓又必须先拆除出线小室的过渡连接线，拆除出线夹板并抬出过桥连接线后才能进行L型支架固定螺栓的更换工作。因此在制定修复方案时不得不考虑以下几个问题：

（1）要保证回装的基准定位问题。要拆除端部过桥连接线，必须拆除出线夹板，而出线小室内部空间很小，只有先拆除过渡引线后才有可能拆除出线夹板，因此如何保证过渡引线拆除后回装至原来位置，直接影响到装复质量。

（2）由于过桥连接线以及过渡引线的尺寸都是在现场弯压成型，并通过一系列的绑带、夹板固定，拆除过程中如何保证连接线不变形直接关系到基准定位问题。

（3）原出线夹板为整体式，夹板上的6个出线孔洞均为现场配钻，回装时不可避免会出现偏差，而且基建安装时先装配好小室内的夹板及过渡引线，最后焊接小室钢板，现场修复必须在狭小的小室内操作，如果不改变夹板的结构形式，无法保证回装质量。

经过反复论证，最终确定如下处理方案：

（1）移除过渡引线，拆除大连接线处的水电连接法兰，最后拆除大板。

（2）以大连接线引线头位置为基准回装各过渡引线。

（3）根据过桥连接线的实际形状制作专用工具，均匀拆除励侧端部大连线固定结构件，拆除时由外侧开始依次拆除大连接线，尽可能避免变形、损坏情况。

（4）逐一拆除并更换L形弹簧板上穿透铜屏蔽固定于压圈上的螺栓，新螺栓旋紧时使用专用扳手保证紧固度，旋紧力矩约为260 N·m，并利用氩弧焊无磁性点焊螺母以防螺栓松动。

（5）以过渡引线的水电连接头位置为基准，按图纸由内侧向外侧回装大连接线，装复大连接线夹板、螺栓，初紧螺母。

（6）回装大连接线法兰，并临时固定过渡引线。按工艺要求升温固化过桥连接线各绝缘件、适形毡等。

（7）拆除过渡引线，并根据现场实际位置加工分体式可拆装新大板。

（8）回装过渡引线。

（9）按工艺要求将出线端子12个绝缘盒重新装配并灌胶固化。

（10）按正常工艺标准进行相关电气试验。

5 励端固定结构运行跟踪分析

改造后，对发电机进行了整机模态试验，试验结果显示，励端椭圆形固有频率为55.6 Hz，120.9 Hz，均不在94～115 Hz之间（如表3所示），消除了改造前存在的缺陷，整体动态特性合格，端部固定结构满足发电机运行要求。

表3 发电机端部改造前后模态数据对比

为加强发电机端部振动实时监测，定子励端增加5个振动传感器，分布在30与6号槽上层线棒槽口垫块外侧和A1，C1，B2大连接线出线端。投运以后，发电机运行工况总体正常，各项参数均符合规程要求。励侧端部线棒1个月的振动情况如图4所示，励侧端部A相振幅相对偏大，部分有波动，但总体比较平稳。

图4 发电机励端大连接线振动情况

6 结语

发电机经历多次故障检修，原因除发电机本体存在制造（设计）缺陷外，还在于前几次修复的不彻底性，由于检修工期、工艺、配件备品等条件限制，对故障缺陷只作局部修复，虽然对发电机端部结构松动缺陷予以消除，但刚性组合的各绝缘件容易在拆装中发生变形，衍生新的松动隐患。因此，在制定发电机处理方案时，应从固定结构整体考虑，及早安排彻底的恢复性大修。

发电机常规检查，凭经验排查缺陷隐患，容易遗漏隐蔽部分的检验，造成潜在故障的扩大。发电机检修应完善检查大纲，借助内窥镜等仪器和各种试验手段，对定/转子等各结构件进行检查分析，建立检查试验技术档案，通过参数比对，特别是整机模态试验数据的对比分析，及时跟踪掌握状态发展趋势，作出事故预判。

[1]国家电力公司.防止电力生产重大事故的二十五项重点要求[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]DL/T 735-2000大型汽轮发电机定子绕组端部动态特性的测量及评定[S].北京：中国电力出版社，2001.

[3]DL/T 596-1996电力设备预防性试验规程[S].北京：中国电力出版社，1996.

[4]朱荣，卢建中，孙晖.台州发电厂8号机定子接地故障原因分析及处理[J].热力发电，2008，37（6）:81-83.

（本文编辑：陆莹）

Cause Analysis and Treatment on Loosening of L-type Support at the End of 330 MW Generators

LU Jian-zhong，ZHU Rong
（Taizhou Power Plant，Taizhou Zhejiang 318016，China）

This paper analyzes loosening of L-type support at the end of generator and proposes that it is caused by defects of structure design and impact from accident.According to the difficult problems in field treatment，it makes out feasible construction technology program，successfully handling hidden hazards of loosening of L-type support.The paper proposes methods for accurately determining loosening at the end of generators by combining overhauling experience.

generator；L-type support；loosening；analysis；treatment

TM311

：B

：1007-1881（2013）01-0044-04

2012-05-08

卢建中（1967-），男，浙江台州人，工程师，主要从事发电厂设备检修管理工作。