发电机定子槽楔移动原因分析及处理

陈 强，赵 磊

（调峰调频发电公司惠州蓄能水电厂，广东 惠州 516100）

发电机定子槽楔移动原因分析及处理

陈 强，赵 磊

（调峰调频发电公司惠州蓄能水电厂，广东 惠州 516100）

大型发电机在长期的运行过程中，定子线棒承受着相当大的电磁力，定子槽楔在机械应力作用下就可能会发生槽楔移动或松动现象。槽楔移动或松动可能导致定子线棒松动，使得定子线棒在运行时振动加剧，致使定子线棒表面发生机械磨损和槽内放电，在电腐蚀的作用下破坏发电机定子主绝缘，严重威胁发电机的安全稳定运行；本文对惠州蓄能水电厂4号发电机定子槽楔移动的原因进行了分析，简述了惠州蓄能水电厂4号发电机槽楔的处理方法及过程，为其他同类型机组的定子槽楔处理提供参考。

发电机；槽楔松动；电腐蚀；处理方法

0 前言

惠州蓄能水电厂共装有8台300 MW可逆式抽水蓄能发电机组，总装机容量2 400 kW，其中4号发电机为东方电机厂的机组，其他7台机组均为法国ALSTOM机组。发电机定子为171槽双层叠绕组连接，发电机绕组连结形式为星形连接，每相3个并联支路，发电机冷却方式为空气冷却。

4号发电机于2009年12月投入运行，定子槽楔的结构采取带波纹垫条的弹性槽楔紧固系统，并在定子铁心槽口处用浸环氧的毛毡辅助固定。2012年3月，4号电动发电机小修检查时，发现部分定子槽楔不同程度的向端部移出，其中100号槽口上部槽楔一节已经断裂，漏出波纹垫条。当时处理方法是：去除端部绑扎玻璃绳和毛毡；打回移动的槽楔，并在槽楔端部用毛毡包裹绝缘块绑扎环氧玻璃丝带固定。

2012年11月，对4号电动发电机定子槽楔状况进行了全面检查和数据测量，检查发现3月份处理过的有位移的槽楔中，本次检查仍发现有约50%数量的槽楔发生了位移，而3月份检查未发生位移的槽楔，本次并未发现明显位移。这个检查结果说明仅仅打回端部有位移的槽楔没有解决槽楔位移问题。为了彻底解决槽楔位移问题，对全部的槽楔进行了更换。处理完成后定子槽楔未发生再次移动现象。

1 定子槽楔移动的原因

对惠州蓄能水电厂其他7台机进行了定子槽楔位移的检查，未发现有槽楔移动现象。只有4号发电机出现了大规模的槽楔移动，结合实际安装情况，4号发电机的线棒、槽楔、毛毡、环氧等材料均为东方电机厂材料，其他机组材料均为法国ALSTOM提供材料。槽楔移动的原因可能有3个方面的原因。

1.1 设计结构与材料不匹配

槽楔移动是由于线棒的热膨胀引起的，槽楔移动的主要原因是ALSTOM设计结构与东方厂的材料使用存在不匹配性。例如ALSTOM设计中采用纯环氧毛毡阻挡槽楔移动，但有位移的槽楔处毛毡固化后偏软强度不够，已全部破损，绑扎带材质及固化胶也与ALSTOM原设计不一致。槽楔的材料方面，ALSTOM的材料更光滑，摩擦系数小，而东方电机厂的材料摩擦更大，在线棒热胀冷缩的作用下，槽楔可能逐渐串出。

1.2 制造工艺及安装质量的影响

4号发电机为东方电机厂制造，其他机组为法国ALSTOM公司制造，发电机定子在运行过程中承受电、热、机械应力等多种力的作用，其线棒和槽楔材料必须具有良好的电气性能和机械性能，虽然定子槽楔的固定方式均为波纹垫条的弹性槽楔紧固系统，但东方电机厂定子线棒下线时包裹的半导体腻子具有收缩性，而法国ALSTOM定子线棒下线时包裹的硅树脂不收缩，这种工艺上的差别可能造成4号发电机定子槽楔出现松动，在电磁力和机组振动作用下，槽楔出现移动。

1.3 机组振动的影响

采用波纹垫条的弹形槽楔紧固系统主要是依靠波纹垫条的伸缩性对定子槽楔进行自动补偿来保持槽楔处于紧固状态[1]，发电机运行时，在复杂的电磁力和机械应力的作用下产生各种机械振动会使波纹垫条的弹性下降，引起定子槽楔的松动和沿定子槽方向的移动[2]。东方电机厂的波纹垫条弹性和耐疲劳性能不及法国ALSTOM，更容易引起槽楔位移。

2 定子槽楔移动的危害

2.1 损害定子线棒主绝缘

定子槽楔出现移动后，端部槽楔串动出来，可能划伤定子线棒绝缘，造成定子主绝缘破坏甚至定子短路[3]。

2.2 影响发电机散热

定子槽楔出现移动后，会导致定子通风槽堵塞，而发电机通风槽是发电机冷却介质空气的流通通道，这会影响整个发电机的散热。

2.3 引起电腐蚀

定子槽楔出现移动后，特别是端部的槽楔串出来后，造成发电机槽口处定子线棒表面与定子铁心接触不良，在强烈的电场作用下，产生高能量的电容性放电，放电产生的电子会对定子线棒表面产生热和机械的作用，同时放电使得空气发生电离而产生氮和臭氧化合物，这些化合物与水发生化学反应，呈酸性，引起线棒的表面防晕层、主绝缘和槽楔出现腐蚀现象，时间长了会导致绝缘损坏[4]。

3 定子槽楔松动的处理

针对惠州蓄能水电厂4号发电机出现的槽楔移动问题，根据2012年3月份处理的经验，仅仅将发电机定子端部的槽楔打回去是不够的，在机组运行过程中，曾出现过位移的槽楔很可能再次出现移动，为彻底解决槽楔位移问题，经过各方讨论，在2012年11月份的处理过程中将全部的槽楔进行了更换。

3.1 定子槽楔的结构

惠州蓄能水电厂定子槽楔采用波纹垫条的弹形槽楔紧固系统，由槽楔、波纹弹簧垫条、反槽楔、保护垫条及调整垫条组成。具体结构如图1所示。

图1 定子槽楔结构图

3.2 定子槽楔的处理

3.2.1 材料的准备

（1）准备好一台机的槽楔、波纹垫条、反槽楔、保护垫条和调整垫条。

（2）准备足量的毛毡和绝缘块，捆绑毛毡的涤纶绳。

（3）准备用于浸泡毛毡的环氧（固化环氧15120和 15174），用于修复受损防晕层的防晕漆（VARNISH COMPONENTLL17）。

3.2.2 退出槽楔

（1）先用斜口钳剪断槽楔端部的绑扎绳，然后用铲刀或斜口钳将毛毡从外至内逐层去除，切忌不要伤害线棒黑色半导体低阻布和线棒主绝缘，若毛毡与线棒连接紧密而较难去除干净时，线棒外表面的毛毡可保留一部分。

（2）将端部毛毡已去除的槽楔进行标记，然后打出端部槽楔，再逐段打出其他槽楔，注意打槽楔时要使用专用垫块和尼龙锤，看准再打，确保不敲击到定子铁心叠片和线棒。

3.2.3 槽部和出槽口低阻防晕层修复

打出槽楔后，对槽部和出槽口防晕层受损区域需要进行修复，采用的材料为低电阻漆LL17，LL17含有大量石墨填料作为导电介质，在储存和使用过程中会沉淀，因此在配制和使用前需要将其充分搅拌均匀，减少因石墨填料沉淀造成的配比误差，引起防晕漆电阻值的误差。采用排笔或毛刷蘸适量配制好的低电阻漆LL17对定子线棒槽部低阻防晕层损伤部位进行均匀涂刷，涂刷的低电阻漆与原低阻防晕层需有一定搭接。对于出槽口低阻防晕层受损明显的定子线棒，使用低电阻漆LL17和25 mm宽的无碱玻璃丝带进行平包一层处理。如图2、图3所示。

图2 低阻防晕层修复过程

图3 低阻防晕层修复后

3.2.4 槽楔安装

（1）槽楔组成从里侧到外侧依次为：1.60 mm厚的保护垫条（紧贴线棒表面），调节垫条（安装时，垫条厚度要求里侧厚于外侧），反槽楔，波纹垫条，槽楔。

（2）先将一整槽的槽楔放入槽中，检查槽楔通风口是否与铁心通风沟对应，要求槽楔不应凸出铁心，槽楔的通风口应与铁心通风沟的中心对齐，偏差不大于3mm。若有不对应的槽楔，可用补偿槽楔（210mm）根据需要对其端部进行切割、打磨以进行调整。调整结束后，开始安装。

（3）将保护垫条和滑动垫条从槽口放入槽中，然后将第1层的反槽楔、波纹垫条放入槽中，端部波纹垫条需要剪去2～3 cm，使端部波纹垫条不把端部槽楔顶出，槽楔从下部打入槽中，波纹垫条上端由另一人用垫块挡住。上下端部槽楔安装时，需要用垫条垫于槽口处线棒外，防止打槽楔过程中打伤线棒绝缘。

（4）调节垫条调整好后，将该槽楔往上移，放入波纹垫条，放入前在波纹垫条内外面均涂抹少量RHODORSIL paste7润滑脂，然后使用尼龙锤及垫块打入槽楔。第一层槽楔从下部打入，其余层槽楔均须从上部逐步打入。打槽楔前，在上端和下端各3层的槽楔区域，在与槽楔接触的铁心侧面鸽尾槽区域刷少量环氧（15120与15174混合后按照重量配比为100:55，搅拌充分）。

3.2.5 槽楔安装检查标准

（1）槽楔应完整，不应凸出铁心，槽楔的通风口应与铁心通风沟的中心对齐，偏差不大于3 mm。

（2）在调整垫条过程中，要求每一槽的垫条数量不超过3层；并要保证上下两个垫条之间的接头处不重叠亦不间断。

（3）测量槽楔安装完毕后，采用专用百分表检查槽楔的压紧量，保证百分表的读数在0.45mm±0.15mm范围内。

（4）对非测量槽楔的槽用专用铁锤检查槽楔的松紧度，每块槽楔允许的空隙长度，不应超过该块槽楔长度的1/3，否则需将槽楔退出加垫条塞实后重新打紧。

3.2.6 端部毛毡及涤纶绳绑扎

（1）将专用环氧15120（暗黄色）及15174（亮棕褐色），按照重量配比为100:55配比，搅拌充分（充分搅拌5 min）。

（2）将涤纶绳每根分成7～10 m一根，将涤纶绳放入环氧中浸泡充分后取出，放置在塑料盒中。

（3）将毛毡剪切，使每块毛毡大小能包裹一个绝缘块（绝缘块宽度需小于线棒小面宽度2～3 mm）。将毛毡放入环氧中浸泡充分后取出，放置在塑料盒中。

（4）槽楔端部用浸泡环氧的毛毡包裹绝缘块挡住，并用浸环氧的涤纶绳绑扎固定，绑扎槽楔的涤纶绳采用双股同时缠绕，线棒侧面涤纶绳共4股，正面为6股，绑扎的涤纶绳要求逐层相接且保持水平。毛毡包裹前需要将环氧挤出部分，防止过多污染其他区域。

（5）全部绑扎完成后，需要用排笔进行环氧补刷工作，要求补刷过程中对毛毡位置和侧面涤纶绳的位置进行微调整，对侧面涤纶绳和毛毡均要刷到，全部完成后封闭风洞门，待其固化24h及以上。固化完后涤纶绳表面应光滑无毛刺。绑扎后如图4所示。

图4 端部毛毡和涤纶绳绑扎

3.2.7 绝缘漆喷涂

待端部环氧及涤纶绳固化24 h后，检查环氧干燥情况。合格后，清除环氧残渣。对于定子铁心边缘处环氧的清洁，必须小心清洗，避免造成铁心侧边缘环损坏。待清洁工作完成后，喷涂东方电机厂的188绝缘漆。

3.3 处理后的电气试验

槽楔安装完成后，对发电机定子进行电气试验，包括发电机定子绝缘电阻、直流耐压、交流耐压试验。

绝缘电阻吸收比和极化指数合格后,分相进行2.0Un直流耐压试验。直流耐压试验电压按每级0.5Un分阶段升高，每阶段停留1 min。记录泄漏电流值及其变化。

分相进行1.5Un（即27 kV）、1 min的工频交流耐电压试验。以上试验结果标准参照南方电网电力设备预防性试验规程进行[5]

4 结束语

本文对惠州蓄能水电厂4号发电机定子槽楔发生位移的情况进行了分析，得出了发电机定子槽楔发生位移的几个原因，包括设计结构与材料不匹配的原因、制造工艺及安装质量的影响和机组振动的影响。并对定子槽楔移动所带来的危害进行了阐述。

本文结合惠州蓄能水电厂4号发电机实际处理情况对整个处理步骤进行了详细介绍,给出了槽楔安装的检查标准。提出了在波纹垫条内外面均涂抹少量润滑脂，减少安装槽楔时受到的摩擦阻力，打槽楔前，在上端和下端各3层的槽楔区域，与槽楔接触的铁心侧面鸽尾槽区域刷少量环氧、在端部毛毡内加绝缘块增强固定效果等方法，可以为其他同类型机组的定子槽楔处理提供参考。

[1]龙 浩，聂亮华.洪江电厂发电机定子槽楔松动原因分析及处理 [C]//中国水力发电工程学会信息化专委会2010年学术交流会论文集，2010：352-356.

[2]贾志东，夏英来，邓 禹，等.大型发电机定子槽楔松动的动力学分析与检测 [J].中国电机工程学报，2011，31（15）：107-113.

[3]刘志鸿，张 斌.发电机定子槽楔松动分析及处理[J].水电站机电技术，2005，28（2）:46-47.

[4]张 斌，刘志鸿.流溪河发电公司1号发电机定子槽楔松动处理浅析[J].状态检修与缺陷分析，2004（3）：77-79.

[5]中国南方电网有限责任公司.Q/CSG114002-2011电力设备预防性试验规程[Z]，2011:56-57.

TK730.8

B

1672-5387（2017）01-0054-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.01.017

2016-07-03

陈 强（1984-），男，工程师，从事发电机检修和电气试验工作。