水轮发电机转子磁极引线结构分析与改进

时间：2024-05-17

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。