汽轮发电机定子铁心损伤浅析及实例修复

2015-03-02柳菲

上海大中型电机 2015年4期

柳　菲

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨　150040)

汽轮发电机定子铁心损伤浅析及实例修复

柳菲

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040)

摘要：定子铁心是发电机定子的重要组成部分，构成了发电机的主磁路，同时支撑和固定定子绕组，使其承载负荷电流。针对山东省某火力发电厂定子铁心断齿事故，实例分析了定子铁心损伤的原因，定子铁心断齿的成因和修复方案，对发电机的设计、制造、维护人员提供一定的参考和指导意义。

关键词：铁心损伤分析；铁心断齿；铁心修复

0引言

作为发电机主磁通的主要磁路，定子铁心选用导磁性能优良，磁损耗小的矽钢片涂漆后叠压组成，各冲片之间互相绝缘，是防止在主磁通感应下通过不应出现的电流。同时，定子铁心无法回避磁滞损耗和涡流损耗，使定子铁心本身发热，因此在定子铁心结构中，距离一定数量的铁心段就需要增加通风沟，用来帮助铁心散热。

1定子铁心损伤分析

表面上，定子铁心是静止不动的铁磁体。实际上，铁心在运行中承受诸多外力的作用，如自身的重力、负荷电磁转矩、转子磁拉力、端部漏磁等。定子铁心本身受基频振动和倍频振动的影响，特别是倍频振动，不仅振幅大而且与负荷、定子质量等因素密切相关。

常见的铁心损伤有下列几种：

1.1铁心松动

对老旧机组来说，铁心的松动绝大部分是由于运行时间长，矽钢片表面绝缘损坏，冲片之间因为没有摩擦力、出现相互移动造成的。对新机组而言，大多是由于冲片组装过程中，装压工艺不够完善造成,例如:

a) 装压时分段冷压后没有进行热压；

b) 装压时热压温度和时间不够；

c) 装压时铁心受力不均；

d) 冲片上绝缘漆膜厚度不均匀，偏差过大。

上述问题造成铁心局部厚度增加，增厚部分受力过大，使绝缘漆膜损坏，短期内无法发现，投运数年后逐渐暴露出来。

1.2铁心齿部冲片折断

定子铁心在发电机交变磁场作用下，会产生基频，受到转子磁场的作用，会产生椭圆变形的倍频振动。当铁心已经松动时，这种振动反映会伴随着噪音更加强烈，松动的冲片因为长期振动，导致金属疲劳断裂，进而导致定子绕组磨损，击穿。

1.3铁心过热

铁心松动后进一步发发展为铁心过热，铁心松动会引发冲片振动，进一步加剧冲片漆膜损伤，使冲片之间导体连通。如果在冲片冲剪、清理毛刺等工艺过程中，毛刺清除不彻底，装压后冲片边缘形成回路。在强大交变磁通感应下，产生有害的短路电流并发热，同时与铁心正常损耗发热相互累加，形成铁心局部过热。

1.4定子绕组绝缘老化或者绝缘局部缺陷

导致机组内某一点对地短路时，接地点电流以弧光形式产生，这种情况对铁心危害很大，电弧的高温会瞬间使铁心烧出溶坑。故障位置一般多在槽内，特别是在边端的槽口附近。

2定子铁心实例修复

2009年山东省某火力发电厂一台水氢冷300 MW汽轮发电机发生定子铁心损伤事故，造成发电机突然跳机，事故发生后，由于电厂不具备处理能力，发电机制造厂迅速前往抢修。

2.1情况分析

根据电厂检修人员描述，发电机打开端盖时定子绕组端部清理出少量黄粉，说明定子端部绝缘有磨损，定子端部的振动情况也不好。而且本机组属于我公司装压工艺优化前的机组，长期运行后铁心松动的可能性很大。

由于定子铁心内有交变磁场，产生交变的电动力，当铁心未压紧或者压制紧松不均匀时，这种振动就会产生强烈的振动和噪声。如果铁心端部局部受热不均匀产生热变形，就会导致冲片松动，长期运行进而导致断齿出现(图1)。

图1　端部断齿损伤照片

2.2修复方案步骤

由于有些铁心的损伤点属于早期阶段，外观检查无法发现，但是通过铁损试验，使用红外线热象仪可以找出潜在的损伤点，便于和断齿同时处理。所以首先对事故机组先进行铁损试验，使用红外线热象仪找出定子堂内其它发热点并作出标记。

潜在损伤点一般的处理方式是先用工具刀测试深度及范围，撬开冲片，清理干净，在相邻冲片间插入厚度为0.05 mm左右的绝缘云母片。最后在处理表面上涂抹绝缘漆覆盖。

针对断齿处修复，需要拆除相邻上层线圈，将断齿全部暴露出来，这是为了方便安装假齿。根据端部断齿区域制作出一个略大的假齿，安装时进行修配。假齿材料一般选用环氧层压玻璃布材质。使用绝缘的清洗液将断齿上的油泥清理掉，进一步清理出微粒，铁锈等。同时将断齿附近保护好，剪断断齿时要确保剪断的断齿全部回收，不可落入定子堂内。然后将断齿打磨平整(图2)。