灯泡贯流式发电机故障及处理

    1 高砂水电厂概况

    　　福建省高砂水电厂位于沙溪干流上，是沙溪流域梯级开发的第六级电厂，1992年9月开工兴建，是一个具有发电、防洪、航运等综合利用的中型枢纽工程。电站系低水头迳流式，枢纽由溢流坝、河床式发电厂房、110 kV室内开关站、船闸等组成。总装机容量50 MW，安装4台单机容量12.5 MW国产灯泡贯流式发电机组，相继于1995，1996年投产。

    2 发电机参数及结构

    2.1 发电机参数

    型 号：SFWG12.5-48/4950

    额定转速：125r/min

    额定容量：12 500kW/13 889kVA

    额定电压：6 300V

    额定电流：1 272A

    定子外形尺寸：*5 100×2 350mm

    绝缘等级：F级

    2.2 发电机结构

    　　定子机座采用整圆结构，定子铁芯为贴壁结构，采用低损耗高硅钢片冲制的扇形叠装而成，全圆54根鸽尾筋定位，用压圈及螺栓压紧，铁芯外径为4 950 mm，内径为4 500 mm，铁芯长度为970 mm，无径向通风沟，铁芯外圆冷态时与机座内壁有约0.4 mm的间隙，热态时则紧贴机座壁以散热冷却。在线圈层间与铁芯槽底共设置了24个测温元件，上下游各12个，每相8个，4个层间4槽底。转子采用“T”型结构。

    3 典型事故简述

     (1) 1996年3月，1号机在运行中发电机差动和电压记忆过电流保护动作，机组事故停机。经检查发现：靠定子下游侧偏上方向，定子铁芯齿压条脱焊掉出造成定子A、C相线棒受剪切发生短路。厂家派专家到现场指导抢修，采取将烧坏的线棒甩开并短接的临时措施，历时25天才修复。

     (2) 1997年7月，1号机在运行中定子内部突然冒烟，在冒烟过程中，发电机保护未发任何信号。经检查发现：定子第5～26槽的铁芯过热变色，槽楔板烧焦碳化，铁芯存在严重的短路现象。在吊出定子后，发现共有26个转子磁极外园有着与定子铁芯烧损部位相对应的明显擦伤痕迹。在拆除铁芯过程中，发现在铁芯烧毁部位周围共有9根定位筋存在明显松动现象，其中有4根定位筋在铁芯拆完后便掉落下来。厂家采取加固并更换部分定位筋，同时对定子铁芯齿压条进行加强补焊等措施。

     (3) 1999年6月，3号机运行中，发电机进人孔冒出大量黑烟，且伴有浓烈的焦味，运行声音异常，机组停机。经检查发现定子、转子相摩擦，定子下游侧部分铁芯磨损，跨9个齿部，宽约25 cm左右(0.225 m2)，有明显的发热痕迹，其槽楔板变色发黄并掉出，测其铁芯内圆，发现定子变形成喇叭口状，即上游侧内径大，下游侧内径小，原因为鸽尾筋固定螺杆和塞焊点断裂发生定转子扫膛事故。

     (4) 2000年10月，2号机在并网运行中发生定子一点接地，停机检查发现：定子上游侧161～162槽之间的铁芯齿压条脱焊后卡在定转子之间，造成162槽上层线棒和第161下层线圈棒受剪导致短路。经对定子进行全面检查，发现除齿压条脱落处铁芯有松动外，其它部位均未见松动，决定采用就地更换损坏的线棒，在齿压条脱焊处打入环氧齿压条压紧铁芯并用环氧胶粘固的方法进行处理。

     (5) 2001年7月，2号发电机差动保护及电压记忆过电流保护动作跳闸停机。检查发现，2号发电机发生定子108槽B相端头跨接线熔断，造成定子局部绝缘损坏形成AB相短路事故。后决定采用就地更换损坏的线棒。

    4 事故原因分析

    4.1 定子制造工艺上存在的缺陷

    　　从事故后的检修发现定子铁芯与机座内壁的间隙大部分<0.4 mm，有的间隙甚至为0，不符合间隙应≥0.4 mm要求。当定子铁芯达到一定温度时，定子铁芯热膨胀后与机座内壁紧贴，至使铁芯整体的热膨胀失谐，当达到某种强度极限时，就可能拉断或切断鸽尾筋紧固件。

    4.2 定子铁芯材料制造工艺上存在的缺陷

    　　铁芯硅钢片的质量达不到设计要求，冲片存在诸多缺陷。如芯片规格不同，叠片工艺粗糙，芯片有毛刺、变形、缺齿等现象，甚至厚度不一，从外观看芯片喷漆质量较差，部分存在锈迹和绝缘脱落。

    4.3 铁芯压紧结构存在问题

     (1) 压紧结构不能满足铁芯释压后的整体刚度。齿压板上的各压指相互高差超出规定值2 mm，相邻两块齿压板压指的高差大于1 mm，超出范围造成铁芯表面波浪度大。

     (2) 铁芯穿心螺杆的绝缘较为薄弱，容易造成铁芯短路而烧坏铁芯。

     (3) 多处铁芯插入量大于3 mm，不符合设计要求，造成此原因之一是铁芯叠好后，加压工具有限，而进行分瓣加压使铁芯压紧度相差较大。

    4.4 发电机冷却系统效率低

    　　高砂水电厂4台机组自投运以来，在气温较高季节里，由于发电机冷却系统效率较低，发电机定子温度经常达到110℃左右，使机组限负荷运行。

    5 采取的措施

     (1) 加强鸽尾筋与机座结合措施：每根鸽尾筋加装4个圆柱销，以增加鸽尾筋固定件的剪切强度，紧固螺杆M10×20材质由A3钢改为35CrMO钢。

     (2) 定子铁芯国产矽钢片更换为日本进口H10矽钢片，并保证芯片与基座间隙≥0.4 mm，满足铁芯整体的热膨胀要求。

     (3) 穿心螺杆与芯片穿心孔改用进口绝缘套管绝缘隔离，增大穿心螺杆与铁芯芯片的绝缘强度。

     (4) 穿心螺杆直径由*27改为*29，上下齿压板各54个穿心螺杆扩孔至*32。

     (5) 上、下游齿压板每隔50 cm加焊三角形筋板，以减小铁芯释放后的扩张度，增强铁芯的整体刚度。全部齿压板采用1Cr18Ni9Ti非导磁材料制成。

     (6) 对芯片质量严格把关，剔除有　缺角、折弯、齿部或根部断裂、槽楔尖角弯曲及绝缘强度低的芯片。