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摘 要：结合鲁地拉水电站水轮发电机定子铁芯拉紧螺杆绝缘降低的情况，分析了绝缘降低的原因及危害，提出了快速处理的方法及实施方案，并为同类型机组提供了防范措施，以供同行参考借鉴。
关键词：发电机 定子铁芯 拉紧螺杆 绝缘降低 快速处理
1概述
鲁地拉水电站位于云南省金沙江中游河段上，是规划中金沙江中游河段八个梯级水电站的第七级电站，装设有6台混流式水轮发电机组，总装机容量2160MW，电站采用500kV一级电压接入云南电网。发电机为天津阿尔斯通水电设备有限公司生产的SF360-60/15070型水轮发电机，2013年7月首台机组并网发电。
#1发电机在投运后的首次停机维护中，维护人员对270根定子铁芯拉紧螺杆进行绝缘电阻定检时发现有21根的绝缘电阻为零，绝缘不合格螺杆位置分布呈不规则形态。随后立即对#2、#3机组定子拉紧螺杆进行绝缘检查，发现2#机组有120根的绝缘电阻为零、3#机组有45根的绝缘电阻为零。
据要求，拉紧螺杆绝缘电阻值需大于10MΩ。如此多的拉紧螺杆绝缘不合格，严重威胁机组的安全运行，存在较大的安全隐患，必须予以处理。
2原因分析
2.1拉紧螺杆的结构
定子铁芯总高2130mm，拉紧螺杆穿过定子铁芯时，采用分段绝缘挡块，从定子铁芯第一个通风槽开始，每隔5段叠片放置一个高61.5mm的绝缘挡块，共10个挡块。上端部有一根长104mm的环氧玻璃布管，下端部有一根长135mm的环氧玻璃布管，作为拉紧螺杆与定子铁芯之间的绝缘。
发电机定子铁芯通过拉紧螺杆压紧。拉紧螺杆受力约为102.7kN，拉伸量为3.7mm。定子铁芯的压力由压板、非磁性压指、蝶形弹簧和拉紧螺栓来保持，蝶形弹簧使拉紧螺栓保持恒定的压缩量，以维持机组运行期间冷热交替铁芯膨胀和收缩时，对铁芯必须的拉紧力，防止铁芯长期运行后松动。具体结构见图1所示。
图1 拉紧螺杆端部结构
1-上齿压板 2-碟形弹簧 3-压力垫圈 4-φ20拉紧螺杆 5-圆螺母 6-平垫圈 7-绝缘垫圈 8-φ21/φ25环氧玻璃布管（104mm） 9-绝缘挡块 10-φ21/φ25环氧玻璃布管（135mm）
2.2拉紧螺杆绝缘降低的原因
结合设备运行环境和拉紧螺杆结构分析认为导致定子铁芯拉紧螺杆绝缘降低的原因有两方面：
一是安装造成的，铁芯拉紧前穿心孔内清扫不彻底，留有少量的铁销或金属微粒，运行中机组振动和在磁场的作用下磁化，使铁芯与穿芯螺杆形成导电通道，导致绝缘降低。
二是污染造成的，定子铁芯拉紧螺杆采用的是分段式绝缘套管结构，而不是从上而下一体式的结构。机组运行时，碳刷产生的粉尘进入风洞，在风洞内夹杂着油雾的循环风从铁芯内部通风槽吹过，部分粉尘进入铁芯孔内并落在绝缘挡块上端面的背风面。随着时间的累积，拉紧螺杆绝缘挡块上端面的粉尘越积越多，一旦与铁芯形成通路，将会导致拉紧螺杆绝缘降低，甚至绝缘值变为零。
3拉紧螺杆绝缘降低的危害
穿芯螺杆在铁芯上就等同于一根线棒，这根线棒在旋转磁场作用下同样会产生感应电势。正常情况下感应电动势较小，当拉紧螺杆绝缘合格时，螺杆不会与定子铁芯形成导电回路，发电机就能正常运行。当拉紧螺杆绝缘均为0时，将会在拉紧螺杆、定子铁芯叠片、定位筋形成电流回路，使短路回路附近的铁芯温度急剧升高，同时两个短路点的形成也会造成铁芯的涡流增大，加快定子线圈老化速度，降低使用壽命，严重时足以烧坏铁芯和熔断拉紧螺杆。
4拉紧螺杆绝缘降低的处理
4.1处理方法
通过了解，类似结构的大型电站的发电机组也出现过类似的现象，一般的处理方法是将绝缘降低拉紧螺杆对应的空冷吊出，然后用压缩空气通过通风槽向铁芯孔进行吹扫，或者是拆出拉紧螺杆进行清洗。
对于鲁地拉电站的发电机结构，上述两种方法均需吊开拉紧螺杆上方对应的上机架上方的上挡风板和盖板，由于上挡风板和盖板有大量的螺栓进行紧固连接，拆装相当费时费力，且需要处理的拉紧螺杆较分散，所以需拆除的空冷必然较多，加之停机维护的工期又紧，实施起来必然要申请延长工期，机组不能按时发电，必将造成巨大的损失。
为减少损失，快速处理，维护人员决定将拉紧螺杆上端螺母松开，利用拉紧螺杆与铁芯孔之间的缝隙，通过间隙向拉紧螺杆内部吹入压缩空气进行清扫，并对拉紧螺杆进行抖动，将铁芯孔内的粉尘清理干净。
4.2方案实施
基于上述方法，维护人员采取的具体的技术工艺措施如下：
（1）用绝缘电阻测试仪500V档对拉紧螺杆进行绝缘电阻测量，记录数据。
（2）清除绝缘低的拉紧螺杆上端部裸露部分上的油漆，用吸尘器收集油漆粉末，防止调入铁芯孔内和铁芯槽内。
（3）使用液压拉伸器松动螺母，螺母下端与压板间隙20mm左右时，泄掉液压拉伸器压力，并在下挡风板的对应位置处铺一片塑料膜。
（4）利用螺母松动后出现的缝隙，通过接好的气管往铁芯孔内吹入压缩空气进行清扫，并抖动拉紧螺杆，清除铁芯孔内的粉尘。
（5）用清洗剂清洗拉紧螺杆上端部绝缘垫及螺杆，清洗干净后检查绝缘垫应完好。
（6）进入定子下挡风板内，清除从拉紧螺杆下端部掉出的粉尘。用清洗剂清洗拉紧螺杆下端部绝缘垫及螺杆，清洗干净后检查绝缘垫应完好。
（7）经上述处理后，测量拉紧螺杆在未紧固状态下的绝缘电阻，若绝缘电阻合格，就对上下端部绝缘垫涂刷绝缘漆，并拉紧拉紧螺杆。若不合格，继续处理，直至绝缘电阻合格。
（8）在拉紧螺杆的上下端部各架一块千分表，以测量螺杆拉紧后的拉伸值；
（9）用液压拉伸器对拉紧螺杆进行分多次拉伸紧固，使其拉伸值在37mm±5μm。
（10）再次测量拉紧螺杆拉紧后的绝缘电阻应合格，上下端部涂刷绝缘漆。每次处理合格后方可继续处理下一根。
5结束语
按此方法对电站停机期间对机组绝缘低拉紧螺杆进行处理全部合格后，在日常红外成像巡视过程中并未发现定子铁芯有局部温度过高的现象。后续的定期维护检修中，检测拉紧螺杆绝缘正常，证明处理方案有效。
同时，对已投产和即将投产机组提出以下以对策供同行参考借鉴：
（1）彻底清洁发电机风洞，在机组安装完成后应彻底清扫上机架、集电环、机坑、转子、磁轭通风槽、风洞内各个部位，同时应在风洞地面及墙壁刷漆，保证风洞内空气的清洁，减少粉尘的存在。
（2）在拉紧螺杆上涂刷一层绝缘漆。
（3）加强绝缘监督，定期检测定子拉紧螺杆绝缘，发现异常及时处理。
（4）确保除湿机、碳粉吸收装置、粉尘吸收装置、加热器、油雾吸收装置等辅机设备随机组可靠运行。以减少风洞内的湿度、粉尘、油雾等对设备的污染。
作者简介：
文长生（1980-），男，云南曲靖人，工程师、技师，本科，长期从事水电站电气设备的安装、检修、技改、调试、维护工作。
宋华（1981-），男，云南大理人，助理工程师，本科，长期从事水电站电气设备的安装、检修、技改、调试、维护工作。
关键词：发电机 定子铁芯 拉紧螺杆 绝缘降低 快速处理
1概述
鲁地拉水电站位于云南省金沙江中游河段上，是规划中金沙江中游河段八个梯级水电站的第七级电站，装设有6台混流式水轮发电机组，总装机容量2160MW，电站采用500kV一级电压接入云南电网。发电机为天津阿尔斯通水电设备有限公司生产的SF360-60/15070型水轮发电机，2013年7月首台机组并网发电。
#1发电机在投运后的首次停机维护中，维护人员对270根定子铁芯拉紧螺杆进行绝缘电阻定检时发现有21根的绝缘电阻为零，绝缘不合格螺杆位置分布呈不规则形态。随后立即对#2、#3机组定子拉紧螺杆进行绝缘检查，发现2#机组有120根的绝缘电阻为零、3#机组有45根的绝缘电阻为零。
据要求，拉紧螺杆绝缘电阻值需大于10MΩ。如此多的拉紧螺杆绝缘不合格，严重威胁机组的安全运行，存在较大的安全隐患，必须予以处理。
2原因分析
2.1拉紧螺杆的结构
定子铁芯总高2130mm，拉紧螺杆穿过定子铁芯时，采用分段绝缘挡块，从定子铁芯第一个通风槽开始，每隔5段叠片放置一个高61.5mm的绝缘挡块，共10个挡块。上端部有一根长104mm的环氧玻璃布管，下端部有一根长135mm的环氧玻璃布管，作为拉紧螺杆与定子铁芯之间的绝缘。
发电机定子铁芯通过拉紧螺杆压紧。拉紧螺杆受力约为102.7kN，拉伸量为3.7mm。定子铁芯的压力由压板、非磁性压指、蝶形弹簧和拉紧螺栓来保持，蝶形弹簧使拉紧螺栓保持恒定的压缩量，以维持机组运行期间冷热交替铁芯膨胀和收缩时，对铁芯必须的拉紧力，防止铁芯长期运行后松动。具体结构见图1所示。
图1 拉紧螺杆端部结构
1-上齿压板 2-碟形弹簧 3-压力垫圈 4-φ20拉紧螺杆 5-圆螺母 6-平垫圈 7-绝缘垫圈 8-φ21/φ25环氧玻璃布管（104mm） 9-绝缘挡块 10-φ21/φ25环氧玻璃布管（135mm）
2.2拉紧螺杆绝缘降低的原因
结合设备运行环境和拉紧螺杆结构分析认为导致定子铁芯拉紧螺杆绝缘降低的原因有两方面：
一是安装造成的，铁芯拉紧前穿心孔内清扫不彻底，留有少量的铁销或金属微粒，运行中机组振动和在磁场的作用下磁化，使铁芯与穿芯螺杆形成导电通道，导致绝缘降低。
二是污染造成的，定子铁芯拉紧螺杆采用的是分段式绝缘套管结构，而不是从上而下一体式的结构。机组运行时，碳刷产生的粉尘进入风洞，在风洞内夹杂着油雾的循环风从铁芯内部通风槽吹过，部分粉尘进入铁芯孔内并落在绝缘挡块上端面的背风面。随着时间的累积，拉紧螺杆绝缘挡块上端面的粉尘越积越多，一旦与铁芯形成通路，将会导致拉紧螺杆绝缘降低，甚至绝缘值变为零。
3拉紧螺杆绝缘降低的危害
穿芯螺杆在铁芯上就等同于一根线棒，这根线棒在旋转磁场作用下同样会产生感应电势。正常情况下感应电动势较小，当拉紧螺杆绝缘合格时，螺杆不会与定子铁芯形成导电回路，发电机就能正常运行。当拉紧螺杆绝缘均为0时，将会在拉紧螺杆、定子铁芯叠片、定位筋形成电流回路，使短路回路附近的铁芯温度急剧升高，同时两个短路点的形成也会造成铁芯的涡流增大，加快定子线圈老化速度，降低使用壽命，严重时足以烧坏铁芯和熔断拉紧螺杆。
4拉紧螺杆绝缘降低的处理
4.1处理方法
通过了解，类似结构的大型电站的发电机组也出现过类似的现象，一般的处理方法是将绝缘降低拉紧螺杆对应的空冷吊出，然后用压缩空气通过通风槽向铁芯孔进行吹扫，或者是拆出拉紧螺杆进行清洗。
对于鲁地拉电站的发电机结构，上述两种方法均需吊开拉紧螺杆上方对应的上机架上方的上挡风板和盖板，由于上挡风板和盖板有大量的螺栓进行紧固连接，拆装相当费时费力，且需要处理的拉紧螺杆较分散，所以需拆除的空冷必然较多，加之停机维护的工期又紧，实施起来必然要申请延长工期，机组不能按时发电，必将造成巨大的损失。
为减少损失，快速处理，维护人员决定将拉紧螺杆上端螺母松开，利用拉紧螺杆与铁芯孔之间的缝隙，通过间隙向拉紧螺杆内部吹入压缩空气进行清扫，并对拉紧螺杆进行抖动，将铁芯孔内的粉尘清理干净。
4.2方案实施
基于上述方法，维护人员采取的具体的技术工艺措施如下：
（1）用绝缘电阻测试仪500V档对拉紧螺杆进行绝缘电阻测量，记录数据。
（2）清除绝缘低的拉紧螺杆上端部裸露部分上的油漆，用吸尘器收集油漆粉末，防止调入铁芯孔内和铁芯槽内。
（3）使用液压拉伸器松动螺母，螺母下端与压板间隙20mm左右时，泄掉液压拉伸器压力，并在下挡风板的对应位置处铺一片塑料膜。
（4）利用螺母松动后出现的缝隙，通过接好的气管往铁芯孔内吹入压缩空气进行清扫，并抖动拉紧螺杆，清除铁芯孔内的粉尘。
（5）用清洗剂清洗拉紧螺杆上端部绝缘垫及螺杆，清洗干净后检查绝缘垫应完好。
（6）进入定子下挡风板内，清除从拉紧螺杆下端部掉出的粉尘。用清洗剂清洗拉紧螺杆下端部绝缘垫及螺杆，清洗干净后检查绝缘垫应完好。
（7）经上述处理后，测量拉紧螺杆在未紧固状态下的绝缘电阻，若绝缘电阻合格，就对上下端部绝缘垫涂刷绝缘漆，并拉紧拉紧螺杆。若不合格，继续处理，直至绝缘电阻合格。
（8）在拉紧螺杆的上下端部各架一块千分表，以测量螺杆拉紧后的拉伸值；
（9）用液压拉伸器对拉紧螺杆进行分多次拉伸紧固，使其拉伸值在37mm±5μm。
（10）再次测量拉紧螺杆拉紧后的绝缘电阻应合格，上下端部涂刷绝缘漆。每次处理合格后方可继续处理下一根。
5结束语
按此方法对电站停机期间对机组绝缘低拉紧螺杆进行处理全部合格后，在日常红外成像巡视过程中并未发现定子铁芯有局部温度过高的现象。后续的定期维护检修中，检测拉紧螺杆绝缘正常，证明处理方案有效。
同时，对已投产和即将投产机组提出以下以对策供同行参考借鉴：
（1）彻底清洁发电机风洞，在机组安装完成后应彻底清扫上机架、集电环、机坑、转子、磁轭通风槽、风洞内各个部位，同时应在风洞地面及墙壁刷漆，保证风洞内空气的清洁，减少粉尘的存在。
（2）在拉紧螺杆上涂刷一层绝缘漆。
（3）加强绝缘监督，定期检测定子拉紧螺杆绝缘，发现异常及时处理。
（4）确保除湿机、碳粉吸收装置、粉尘吸收装置、加热器、油雾吸收装置等辅机设备随机组可靠运行。以减少风洞内的湿度、粉尘、油雾等对设备的污染。
作者简介：
文长生（1980-），男，云南曲靖人，工程师、技师，本科，长期从事水电站电气设备的安装、检修、技改、调试、维护工作。
宋华（1981-），男，云南大理人，助理工程师，本科，长期从事水电站电气设备的安装、检修、技改、调试、维护工作。