水轮发电机转子磁极引线结构分析与改进

林静雯

摘 要：某电站发电机转子引线连接原设计采取传统方式，由于电站汛期湿度及空气冷却器不可靠等因素的影响，经常发生引线连接螺杆受潮，绝缘降低以及接触电阻增大现象。为了消除此类问题，并为同型号水轮发电机磁极引线损坏问题解决提供经验，介绍一种具体的改进措施。

关键词：磁极引线；绝缘；水轮发电机；绝缘垫板

中图分类号：TM31 文献标识码：A

某电站6号机组自1995年12月29日投产以来，已连续运行21年多，期间先后进行多次A级、C级检修，随着发电机部分设备老化，缺陷出现次数较多，尤其发现6号机转子多个磁极连接引线的接触电阻偏大，接头处发热严重，同时由于结构上不合理，转子整体受潮现象也比较突出，影响了发电机的正常安全运行。为消除6号机转子设备的缺陷，提高发电机健康水平，确保机组安全稳定运行，经研究讨论分析，决定结合2015年下半年6号机组的A级检修，对6号机转子磁极连接引线进行技术改造和相关试验。

1.转子概况

转子支架为圆盘式焊接结构，由中心体和8个扇形外环组成。部件分别运至工地组焊成整体，转子支架由16根主立筋通过配装副立筋借助组合键与磁轭相连接。磁轭由2.2mm厚高强度钢板冲制的磁轭冲片叠成。叠装时以T尾定位，按一定的方式进行叠装，沿磁轭高度方向设置9条通风沟，在磁轭上、下两端设置磁轭压板，以保证磁轭均匀压紧。在磁轭下端可拆卸的制动环，并可通过垫片调整制动环的水平。磁极在制造厂装配完毕，在工地将磁极进行相关检查及试验。磁极上有两个T尾与磁轭连接，借助磁极键将磁极固定。装设纵、横轴阻尼绕组、阻尼环间采用Ω形连接片。阻尼绕组保证负序电流为额定电流的10%时仍能稳定运行（其基本参数见表1）。转子投运以来，主要存在发电机转子磁极引线接触电阻偏大，运行中有发热现象；连接板固定绝缘螺栓经常受潮，绝缘电阻偏低，为了克服受潮问题，长时间停机后再启动机组时必须空载运行一段时间，待潮气挥发后才能投入带负载运行。

2.转子引线运行情况分析

2.1 连接装置设计不合理

原转子磁极引线连接装置（如图1所示）绝缘垫板、连接片以及导电铜板通过8根内置固定绝缘螺栓连接紧固，形成对地绝缘，由于间隙存在，易受潮使绝缘螺杆接地。

2.2 绝缘电阻降低

由于电站地处东南沿海地带，雨量充沛，空气潮湿，导致现有的磁极引线易受潮严重，在大电流作用下，加重了氧化程度，增大接触电阻。氧化物常年不均匀覆盖在接触面上，导致接触面不合格，形成恶性循循，绝缘电阻降低到允许值以下；其次由于发电机有时停役检修时间较长，可能出现开机前转子绝缘降低的情况；再者是转子使用年限太长造成的绝缘材料老化甚至断裂脱落；运行时发电机采用自循环径向密闭通风形式，发电机运行时碳刷与滑环的摩擦产生碳粉，还可能由于推力轴承油槽渗透油，离心力的作用下随通风冷却系统的气流运动，在线圈端部形成油污及碳粉的累积。

2.3 连接片发热

原结构磁极引线片与片没有采用银焊片，只有连接板接触面两面用银焊方法，片与片之间充盈及接触达不到理想状态，势必增加接触电阻，产生热效应，连接片处有发热现象。

3.改进措施

针对上述转子磁极存在问题，进行全面深入的原因分析，提出了对电站6号机转子磁极引线的改造方案。如图2所示，具体改进措施如下：

3.1 极间连接装配

首先，发电机在设备拆除前做好记号，对6号机转子外观检查，特别要关注磁极松动和发热迹象；其次，对6号机转子设备卫生清扫，拆除转子磁极连接引线，磁极连接引线接头处检查、卫生清扫；拆卸垫板后，要把焊接面打磨平整并检查焊接面水平度；连接铜板打磨清理，接头片间处理整形，焊接时用大力钳固定。具体工艺如下：

（1）转子外观检查，特别应关注磁极松动和发热迹象。

转子本体、磁极以及引线连接装置彻底清洗干净。

拆除转子磁极连接引线，磁极连接引线接头处、绝缘螺栓、引线片与片检查记录。

拆卸垫板后，把焊接面打磨平整并检查焊接面水平度。

打磨清理连接铜板，接头片間处理整形，焊接时必须用大力钳固定。

装配极间连接线头处理平整，片间氧化物打磨干净，并用酒精清洗干净。

焊接时用割枪预热，按专用焊接守则装焊极间连接线和导电板，焊料用银焊片及银焊丝HIAgCu80-5。

将需要焊接的接头周围，用石棉纸板塞好，把调好的石棉泥在将焊接的接头做石棉窝，做到密实，以免漏下，两旁接头用石棉纸板或防火垫隔开，磁极线圈用防火垫好，以免伤及旁边绝缘。

焊接时要保护好磁极和引线头的绝缘，防止破坏磁极绝缘。

包绝缘前必须锉修接头，去掉尖角毛刺，使其表面光滑，锉下的铜屑不得掉进铁芯内。

转子磁极连接引线绝缘恢复回装。

在转子作业完成后，用干燥清洁的0.2MPa?0.3MPa的压缩空气对磁极线圈端部及排风沟等进行吹扫，线圈端部要用干净布彻底清扫抹去灰尘，尤其是近铁芯齿部弯曲部分要抹干净，在线圈上如有油污难以除去时可以用小竹条包卷布条蘸无水酒精或甲苯擦净。

转子漆层如严重脱落或线棒受油浸浊严重，应进行喷漆，喷一层9130环氧绝缘漆，不得过厚，否则会影响散热。

转子磁极改造后相关试验，各项参数应合格，否则应查明原因进行处理。

3.2 改进后试验

磁极接头引线焊接后表面无孔洞，接触电阻值不大于同截面长度导线的1.5倍，连接牢固，无熔化及过热痕迹。线圈装好后进行交流耐压4.5kV，1min通过。转子绝缘阻改进后有较大提高，整体及单个磁极交流阻抗均达规程要求，满足发电机安全运行。

结语

电站发电机转子引线连接经过设计优化，突破了传统结构方式，使设备的运行与维护不再受限于气候等干扰因素。此次创新改进，不仅保证了电站机组的安全稳定运行，同时为其他同型号水轮发电机绝缘系统的优化问题提供了成功解决的方案与宝贵经验，可以在其他机组上进一步推广应用。

参考文献

[1]林家洋，林贵海.水轮发电机转子平衡新技术[J].大电机技术，2004（2）：35-36.