水轮发电机定子铁心硅钢片修复新工艺研究

王 伟，王 超，肖蓉兰

（1五凌电力有限公司三板溪电厂，贵州 锦屏556700；2.五凌电力有限公司挂治电厂，贵州 锦屏556700）

1 引言

三板溪水力发电厂位于贵州省锦屏县沅水干流上游清水江中下游，为沅水梯级开发的龙头水库。工程以发电为主，兼有防洪、航运、梯级补偿等综合效益。电厂安装4台单机容量为250MW 的水轮发电机组，总装机容量1000MW，年发电量24.28亿kW·h。电厂选用立轴半伞式密闭自循环无风扇空气冷却三相凸极同步发电机，型号为SF250-36/10200。

2016年8月22日，三板溪电厂3号发电机定子A 相发生接地故障，经检查后发现为发电机U4支路，第39槽下层线棒处，发生接地故障。将线棒拆除后，发现定子最下层硅钢片移位突出，突出量为8mm，切入第39槽下层线棒，导致其发生金属性接地。针对该故障，电厂决定拆除3号发电机的定子铁心和线棒，重新进行叠装和下线。

机组投产运行至今已逾10年，硅钢片的性能参数、外观均已发生了变化，拆卸过程中对硅钢片也多有损伤。如全部使用新硅钢片，将给电厂带来更大成本；如继续使用旧片，则不利于机组后续安全稳定运行。电厂经多方考察后决定委托专业厂家对硅钢片进行修复，其中3号发电机和2号发电机已对发电机定子进行了改造。改造时使用的定子铁心硅钢片为涂抹有机漆的50%新片和50%翻新旧片错层摆放，较全部使用新片节省检修费用约360万/台。

根据国家环保部最新要求，禁止在新生产或者翻新扇形硅钢片中使用有机漆，必须使用环保等级更高、绝缘性能更好的水溶性漆。因此，拟使用国产0151水溶性漆代替有机漆进行翻新修复。

2 修复工艺

修复工艺主要遵循以下几个步骤：

（1）对旧片进行挑选，检查硅钢片额部、鸽尾、孔径、槽部、齿端等处是否存在变形和缺角少边，对缺角少边的必须作报废处理，对变形的硅钢片挑选出来经修复后再进行后序处理。

（2）对筛选的定子硅钢片边缘进行初步处理，将硅钢片边缘原有半导体绝缘浮漆去除。

（3）全部硅钢片进行去油、去污处理并进行清洗。

（4）通过毛刺机对硅钢片进行双面打磨处理，经打磨后的硅钢片漆膜必须表面光滑平整，硅钢片槽口边缘无毛刺。

（5）将打磨后的全部硅钢片同时进行双面去粉尘。

（6）将硅钢片通过烤漆线进行涂漆，选用0151水性硅钢片绝缘漆，并按照0151漆涂刷技术要求进行涂漆，片厚控制在0.52～0.525μm 之间，局部高点不超过0.535μm。

（7）检查每千片漆膜附着力、漆膜厚度和绝缘情况。

（8）每一道工序都坚持“三检制”，最后经过质检员检测合格后方可进入下一道工序。

（9）完工后的硅钢片装箱，进行防潮防水包装。

3 修复效果

3.1 修复后实物效果图

使用水溶性漆修复后定子铁心硅钢片与有机漆修复后的实物对比如图1所示：

图1 修复后硅钢片对比示意图

3.2 修复后测试结果

分别委托东方电机有限公司和上海市电气绝缘与热老化重点实验室对修复后的硅钢片进行检测。

3.2.1 东方电机有限公司的检测结果

绝缘电阻检测结果：采用富兰克林试验测量仪器，将试片加热至150℃，施加3MPa 的压力，在单层漆膜上施加0.5V 直流电源，读取测量所得的电流值均大于644355Ω·mm2。

采用TT290覆层测厚仪检测，每件正反面各取10点检测硅钢片样片漆膜单面涂层厚度检测结果：样片1正面均值15.21，反面均值16.33；样片2正面均值14.07，反面均值15.99（单位：μm）。

漆膜固化度：白细棉布蘸无水擦拭，漆膜没有变软及脱落。漆膜柔软性：φ30圆棒弯曲，漆膜无开裂脱落。漆膜附着性：按照ISO2409进行划格法测试，漆膜附着性达到1级。

外观：目测漆膜色泽均匀，无外来杂质，硅钢片背面无明显划痕。

3.2.2 上海市电气绝缘与热老化重点实验室的检测结果

采用检验仪器：HT-2007硅钢片层间电阻测试仪；TT3100覆层测厚仪；划痕测试仪。测试项目及测试结果如表1所示。

表1 修复后硅钢片性能测试结果

3.3 安装后铁损试验

发电机定子铁心是由薄硅钢片现场叠装而成。在硅钢片的制造或现场叠装过程中，可能损坏片间绝缘，从而造成片间短路。为了防止运行中因片间短路引起局部过热，威胁到机组的安全运行，需对机组铁心进行铁损试验，以检查铁心片间绝缘是否短路，压紧螺栓是否紧固，确保机组安全稳定运行。1～3号机定子铁心铁损试验的参数如表2所示。

表2 定子铁心试验参数分析表

依据企业标准及厂家对试验参数分析的回函可知，采用水溶性漆修复后的1号机定子铁心硅钢片检测结果及叠装后铁损试验数据与采用有机漆修复的2号、3号机组数据都是合格的，且从改造后运行至今，设备运行稳定正常。

4 结论

1号机定子改造全部使用水溶性漆翻新定子铁心硅钢片，较2号、3号机组新片与旧片错层摆放节省检修费用约230万/台，较全部使用新片节省检修费用约680万/台。同时国产水溶性硅钢片漆用水作溶剂取代了甲苯等有毒的有机溶剂，不仅大幅度降低了对环境的污染，也减少了对操作工人健康的危害，可为同类型机组定子改造提供借鉴参考。