某大型汽轮发电机定子端部松动对策

彭凌云

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

0 引言

大型汽轮发电机定子绕组端部具有复杂的、特殊的渐开线结构形式，很像一个篮筐。当发电机的容量比较大时，其电流也很大，在端部形成的漏磁场也很大，它与定子电流相互作用会产生很大的交变力，尤其是在发电机发生三相短路时，所受到的电动力冲击远大于额定状态，经常引起绕组端部振动并导致绝缘磨损、线圈股线断裂和绝缘击穿事故。这种端部振动故障模式是事故发生率最多的。

定子绕组端部的松动及其引起的振动问题，是半个世纪以来长期困扰当今世界全行业的一个老大难课题。这种振动会导致定子绕组线圈股线、相引线和并联环截面的疲劳断裂、火花电弧放电、绝缘失效甚至接地短路事故。由于定子线棒绑扎绝缘带的层数比较多，在绕组端部的串联接头和并联环式相引线上，通常是不容易发现振动迹象的，直到导体部分开裂和发生强迫停机事故时才会被发现。所以，必须对这种演变成强烈振动的松动问题采取有效措施，彻底加以解决。

最近在对某发电厂首次投入运行不久的600 MW汽轮发电机进行停机检查中发现，其定子端部的固定和拉紧系统均出现了松动现象。

1 定子端部结构特点

这台发电机定子绕组的端部由径向可调绑环、鼻端径向撑紧环、上下层线棒之间的充胶支撑管及适形材料等固定在大型整体锥环上，形成牢固的整体。锥环的前端搭接在铁心端部的小撑环上，以便于滑动，锥环的外圆周与绝缘支架固定在一起，绝缘支架又通过无磁性弹簧板与定子铁心端部的分块压板固定在一起，从而形成柔性联接结构[1]。整个定子绕组的端部最终成为沿径向和切向为固定式刚性结构、而沿轴向为可伸缩的柔固定结构，见图1。

2 检验方法

2.1 粉末或油污

通过目视检查发现在个别可调绑环上拉紧楔块的绝缘螺杆附近出现黄色粉末及其混合性油泥，表明拉紧楔块已经松动。在运行中出现这种松动、振动就会导致线棒绝缘表面出现黄色或白色粉末。它是在局部放电作用下绝缘材料粒子的产物，如果与油污混合，就会形成油脂类物质。

2.2 绝缘漆颜色

仔细观察碟形绝缘垫圈外表面覆盖的绝缘漆是否完好。因为定子端部的绝缘漆为红色，如果碟形垫圈外表面不再存在红色绝缘漆而露出黄色的， 这就说明垫圈不再处于锁紧状态，垫圈和螺杆可能已经松动。

图1 定子端部结构示意图

2.3 测量间隙

应用0.10 mm塞尺测量拉紧楔块与鞍块之间的间隙， 这种间隙沿拉紧楔块宽度方向不能超过1/3宽度；而测量的碟形垫圈间隙应在1.0 mm～1.2 mm之间。如果超过这些规定，便被认为已经松动。

2.4 小锤敲击

采用小锤轻轻敲击拉紧楔块，其垫圈如有明显活动，就表明已经松动。

2.5 旋紧绝缘螺母

在螺杆不能旋转情况下，通过旋紧绝缘螺母来压紧碟形绝缘垫圈，并如此反复操作3次。如果绝缘螺母与锁紧绳之间仍然形成明显空隙，便说明拉紧楔块已经松动。

2.6 环氧树脂粉末

在拉紧楔块与绑环、鞍块之间以及绝缘垫圈、绝缘螺杆之间如果出现环氧粉末，表明已经松动甚至折断。

2.7 适形结构材料

在绑环与线圈之间设置的适形结构材料不得出现开裂或破损情况。

2.8 配合表面

要检查绝缘鞍块和绝缘楔块之间的配合表面，其接触面不允许有滴胶、胶瘤等高点凸起现象。

2.9 涂抹石蜡

在安装拉紧楔块时，要在螺杆螺纹、垫圈接触面部位涂抹石蜡。预装螺母，之后拆下螺母，重新在螺杆螺纹部位涂抹石蜡，然后再正式安装。拉紧楔块到位后，不应出现偏斜现象。

2.10 垫圈间隙

在把紧螺母时，要保证绝缘垫圈外缘间隙在1±0.20 mm。可用手锤适度敲击拉紧楔块大头中间部位。如果绝缘垫圈间隙有明显变化，就要再次把紧螺母。重复进行上述操作，直至垫圈间隙无明显变化而且其间隙仍在合格范围内时为止。

3 采取的对策

(1) 对于已磨损的绝缘螺杆，破损和折起的滑移布，与可调绑环“顶死”而无法起到支撑作用的拉紧楔块等，采取全部更新措施。

(2) 拉紧楔块与绝缘螺杆的螺纹必须涂抹环氧树脂胶予以固定，以免在振动作用下出现螺纹松脱，被绝缘垫圈磨损。应将拉紧楔块与绝缘螺杆分开刷以环氧树脂胶处理后再予以把紧，实现它们之间的胶黏固定，防止松动[2]，即使拆卸时螺杆也不能被拧动。

(3) 通过扭矩检测来保证所有拉紧楔块的绝缘螺母拧紧力。

(4) 拉紧楔块与鞍块的配合面不得存在残留胶。

(5) 在拉紧楔块和鞍块之间接触面的间隙，不能只是处在一侧。如果间隙超差，可以扩大宽度方向倒角处理。如果间隙只是在一侧，就要重新选配拉紧楔块。

经过检修以后，发电机重新投入运行，状态良好。所取得的经验已经推广到其他同类发电机上，实践表明，同样取得了良好效果。

4 结论

由于大型汽轮发电机定子端部受力极其复杂，结构特殊，很难避免出现松动、振动。为了保证这种高难度的手工操作工艺达到技术要求，应当提倡工匠精神。施工人员熟练掌握这项“技艺”——“知道怎么做”，就会减少、甚至完全避免出现松动现象。

[1] 王玉田，袁晓红.大型汽轮发电机定子绕组端部固定方法[J].大电机技术.2011(2)，15-16.

[2] 吴泳超.汽轮发电机定子端部绑扎松动的处理[J].电力安全技术.2011，13(1)：64-66.