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摘 要：本文对某热电厂1号发电机因为铁心松动磨损绝缘材料导致定子线圈接地故障的检查、处理及原因分析进行了研究，使用红外成像法对铁心质量检测进行了介绍和总结，保证了发电机安全稳定地运行。
关键词：发电机；局部过热；红外热成像
中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0257-02
1 故障描述
2017年河北某热电厂300MW机组1号发电机在运行中发生定子接地故障，对发电机进行故障原因查找为A相接地故障。
发电机转子抽出后检查发现汽侧12点钟方向定子#34和#35槽的汽端边段铁心存在松动和断齿现象，另有#22、#47、#49、#53槽4处汽端边段铁心过热、松动现象。
#34槽与#35槽间铁心边端（阶梯齿）靠近压指处的铁心硅钢片齿部发生严重的片间松动磨损现象，磨损的大部分硅钢片已磨成粉状，导致严重过热损坏。
哈电技术人员拆除故障#35槽上层线棒后，检查发现#35槽上层线棒与汽侧#35槽边段铁心接触面处绝缘磨损。
由于#35槽汽侧边段铁心松动，造成边段铁心部分断裂，导致#35槽定子上层线棒与汽侧#35槽边段铁心接触面处绝缘磨损，松动的铁心将5.5mm厚的绕组绝缘磨损达深度达5mm，最终导致线棒击穿接地。
2 处理措施
2.1 铁心松动处理
发电机铁心部分松动过热和断齿问题经厂家工艺专家检查，为对故障点彻底处理，同时拆除了#34和#35槽上层线棒。一般采用在片间插人0.2mm厚的环氧玻璃布板的方法，环氧玻璃布板与铁心片隔一片或两片细心插入。由于铁心两侧紧靠绕组，若向更深处继续插片比较困难，此时要取出线棒，这样便于插片到更深处，以增强片间绝缘和减小涡流。对于间隙较小，环氧玻璃布板难以插入的铁心叠片，可用窄而薄的专用工具把齿撬开，在撬开的缝隙中灌入绝缘树脂胶[1]。
2.2 定子铁心断齿处磷酸电腐蚀处理
用电极浸沾磷酸电解液在需要电解腐蚀表面来回涂刷，在电解期间目测检查，若冲片层次已清晰，则停止电解。如图1所示为电腐蚀所用仪器；如图2所示为专业技术人员对#35槽铁心进行打磨。
2.3 定子铁心热点铁损试验合格后镶嵌假齿处理
发电机大电流铁心损耗试验检验合格后，将假齿周围刷涂环氧胶，再将该块镶入断齿位置，用环氧胶填充假齿周围，保证假齿与铁心能完全固定。
铁心技术人员对#35槽损坏的边段铁心进行打磨、电腐蚀、插云母片处理后镶嵌“假齿”。
2.4 定子铁心定位螺栓检查和液压拉伸处理
哈电质检人员用手锤敲击检查汽、励两端定位筋螺母，发现励端12点钟与1点钟位置有两处定位筋螺母松动。其余励端定位筋螺母无松动现象。汽端定位筋螺母未发现松动现象。
哈电铁心拉伸技术人员使用铁心液压拉伸专用工具对1号发电机汽、励两端铁心定位筋螺母按照规范进行拉伸处理，铁心液压拉伸工具压力800bar。
3 铁心松动原因及暴露的问题
3.1 铁心制造及检修质量存在问题
铁心压装变松的主要原因是由于铁芯扇形片的厚度不均匀、铁心定位螺杆螺母紧固不均匀、铁心在制造厂时的叠装质量低劣等。
3.2 运行中温度变化的影响
发电机运行过程中因有功负荷变化较大，导致铁心温度变化而热胀冷缩，就容易引起铁心端部松动，在电磁力作用下发生振动。
4 修复后铁心损耗试验
铁心红外热成像试验检测：
红外热成像铁损试验是检测铁心质量完好性最直观的办法，为了进一步确认铁心质量，进行铁心损耗试验，通过测量铁轭和齿部的温度，检查各部分温升及温差，综合判断铁心片间绝绝缘是否良好，确保在热点处理后铁心质量，避免发电机带缺陷投运[2]。
发电机所处12.6m平台，6kV配电室位于其下方的6.3m平台，电源选取方便，启备变为有载调压，系统电压调整方便，由于采用6kV电压，励磁电流相对较低，可降低励磁电缆截面，便于缠绕，并可以满足铁损试验的1.4T的磁密值，试验时使用热成像仪检查定子的全部齿，找出温升较高部位然后结合红外点温计进行特别监视。
在发电机膛内搭设4根木方，在发电机汽励两侧棱角处放置胶皮，之后将专用电缆绕行发电机10圈后连接至#1机组6KVIA段010开关（#1机组短路试验装置电源）A相与C相。软电缆应放置在木方上，不得直接落在铁芯上，尽量不与基座或地面接触，若必须接触应垫胶皮保护电缆，中间接头使用热塑管进行热塑处理，并使用木方将其支起，防止自中间接头处对地放电。在发电机另一侧敷设一根独股线，绕行一周，接电压表进行电压监视。由继保专业对该试验开关安装一个急停按钮，放置在12.6m试验现场，防止发生意外时无法及时停电。现场检查完毕后，闭合试验开关。检查二次电压，一次电流，试验时使用红外成像仪对膛内铁心进行实时观测，确定故障点并对其进行记录，试验结束后继续处理。
从建立试验磁通开始，通过红外热成像仪对铁心温度进行了监视，铁心整体没有过热点最高温升<25K，最大温差<15K单位铁损<2.58W/kg，检修后铁心绝缘良好。
2018年1月6日对发电机铁心损耗试验通电15min时，使用红外成像仪测量#35槽边段铁心损坏处温度为158℃，经哈尔滨电机厂技术人员对该处铁心进行修理，铁损试验通电50min测量#35槽边段铁心最高温度为34.3℃，温升11.3℃，<温升标准25℃，处理合格（环境温度18℃，铁心初始温度23℃）。
#35槽边段铁心处理前最高温度158℃，#35槽边段铁心处理后最高温度34.3℃。此外，在铁损试验过程中发现#7、#11、#14、#18、#22、#25、#27、#29、#30、#31、#33、#35、#47、#49、#50、#53共16處铁心超温（温升超25K）。经对上述位置铁心进行处理后，铁损试验检测合格。
5 结束语
综上所述，得出以下结论：
（1）发电机铁心在生产过程中对人的手工工艺依赖性高，在对铁心松动修复过程中应对修复工艺严格把关，防止在发电机检修过程中对片间绝缘造成破坏。
（2）铁心故障修复后应至少进行一次红外热成像铁心损耗试验检测，以验证修理质量，确保铁心表面有无热点。
（3）铁心松动要及时检测和处理，防止铁心局部热点劣化，因此应制定反事故措施，把大电流铁心损耗检测方法纳入检修后常规试验项目中，确保铁心在检修后无缺陷投入运行。
参考文献
[1]康仕仁.论发电机绝缘损坏的原因及预防措施[J].科学技术创新，2018（4）：46～47.
[2]蔡万里，阮 羚，胡 鹏.一起水轮发电机组过速致定子端部绕组严重损坏的事故分析[J].湖北电力，2016（06）：33～36.
收稿日期：2018-8-5
作者简介：顾进良（1984-），男，天津人，工程师，本科，从事设备管理工作。
关键词：发电机；局部过热；红外热成像
中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0257-02
1 故障描述
2017年河北某热电厂300MW机组1号发电机在运行中发生定子接地故障，对发电机进行故障原因查找为A相接地故障。
发电机转子抽出后检查发现汽侧12点钟方向定子#34和#35槽的汽端边段铁心存在松动和断齿现象，另有#22、#47、#49、#53槽4处汽端边段铁心过热、松动现象。
#34槽与#35槽间铁心边端（阶梯齿）靠近压指处的铁心硅钢片齿部发生严重的片间松动磨损现象，磨损的大部分硅钢片已磨成粉状，导致严重过热损坏。
哈电技术人员拆除故障#35槽上层线棒后，检查发现#35槽上层线棒与汽侧#35槽边段铁心接触面处绝缘磨损。
由于#35槽汽侧边段铁心松动，造成边段铁心部分断裂，导致#35槽定子上层线棒与汽侧#35槽边段铁心接触面处绝缘磨损，松动的铁心将5.5mm厚的绕组绝缘磨损达深度达5mm，最终导致线棒击穿接地。
2 处理措施
2.1 铁心松动处理
发电机铁心部分松动过热和断齿问题经厂家工艺专家检查，为对故障点彻底处理，同时拆除了#34和#35槽上层线棒。一般采用在片间插人0.2mm厚的环氧玻璃布板的方法，环氧玻璃布板与铁心片隔一片或两片细心插入。由于铁心两侧紧靠绕组，若向更深处继续插片比较困难，此时要取出线棒，这样便于插片到更深处，以增强片间绝缘和减小涡流。对于间隙较小，环氧玻璃布板难以插入的铁心叠片，可用窄而薄的专用工具把齿撬开，在撬开的缝隙中灌入绝缘树脂胶[1]。
2.2 定子铁心断齿处磷酸电腐蚀处理
用电极浸沾磷酸电解液在需要电解腐蚀表面来回涂刷，在电解期间目测检查，若冲片层次已清晰，则停止电解。如图1所示为电腐蚀所用仪器；如图2所示为专业技术人员对#35槽铁心进行打磨。
2.3 定子铁心热点铁损试验合格后镶嵌假齿处理
发电机大电流铁心损耗试验检验合格后，将假齿周围刷涂环氧胶，再将该块镶入断齿位置，用环氧胶填充假齿周围，保证假齿与铁心能完全固定。
铁心技术人员对#35槽损坏的边段铁心进行打磨、电腐蚀、插云母片处理后镶嵌“假齿”。
2.4 定子铁心定位螺栓检查和液压拉伸处理
哈电质检人员用手锤敲击检查汽、励两端定位筋螺母，发现励端12点钟与1点钟位置有两处定位筋螺母松动。其余励端定位筋螺母无松动现象。汽端定位筋螺母未发现松动现象。
哈电铁心拉伸技术人员使用铁心液压拉伸专用工具对1号发电机汽、励两端铁心定位筋螺母按照规范进行拉伸处理，铁心液压拉伸工具压力800bar。
3 铁心松动原因及暴露的问题
3.1 铁心制造及检修质量存在问题
铁心压装变松的主要原因是由于铁芯扇形片的厚度不均匀、铁心定位螺杆螺母紧固不均匀、铁心在制造厂时的叠装质量低劣等。
3.2 运行中温度变化的影响
发电机运行过程中因有功负荷变化较大，导致铁心温度变化而热胀冷缩，就容易引起铁心端部松动，在电磁力作用下发生振动。
4 修复后铁心损耗试验
铁心红外热成像试验检测：
红外热成像铁损试验是检测铁心质量完好性最直观的办法，为了进一步确认铁心质量，进行铁心损耗试验，通过测量铁轭和齿部的温度，检查各部分温升及温差，综合判断铁心片间绝绝缘是否良好，确保在热点处理后铁心质量，避免发电机带缺陷投运[2]。
发电机所处12.6m平台，6kV配电室位于其下方的6.3m平台，电源选取方便，启备变为有载调压，系统电压调整方便，由于采用6kV电压，励磁电流相对较低，可降低励磁电缆截面，便于缠绕，并可以满足铁损试验的1.4T的磁密值，试验时使用热成像仪检查定子的全部齿，找出温升较高部位然后结合红外点温计进行特别监视。
在发电机膛内搭设4根木方，在发电机汽励两侧棱角处放置胶皮，之后将专用电缆绕行发电机10圈后连接至#1机组6KVIA段010开关（#1机组短路试验装置电源）A相与C相。软电缆应放置在木方上，不得直接落在铁芯上，尽量不与基座或地面接触，若必须接触应垫胶皮保护电缆，中间接头使用热塑管进行热塑处理，并使用木方将其支起，防止自中间接头处对地放电。在发电机另一侧敷设一根独股线，绕行一周，接电压表进行电压监视。由继保专业对该试验开关安装一个急停按钮，放置在12.6m试验现场，防止发生意外时无法及时停电。现场检查完毕后，闭合试验开关。检查二次电压，一次电流，试验时使用红外成像仪对膛内铁心进行实时观测，确定故障点并对其进行记录，试验结束后继续处理。
从建立试验磁通开始，通过红外热成像仪对铁心温度进行了监视，铁心整体没有过热点最高温升<25K，最大温差<15K单位铁损<2.58W/kg，检修后铁心绝缘良好。
2018年1月6日对发电机铁心损耗试验通电15min时，使用红外成像仪测量#35槽边段铁心损坏处温度为158℃，经哈尔滨电机厂技术人员对该处铁心进行修理，铁损试验通电50min测量#35槽边段铁心最高温度为34.3℃，温升11.3℃，<温升标准25℃，处理合格（环境温度18℃，铁心初始温度23℃）。
#35槽边段铁心处理前最高温度158℃，#35槽边段铁心处理后最高温度34.3℃。此外，在铁损试验过程中发现#7、#11、#14、#18、#22、#25、#27、#29、#30、#31、#33、#35、#47、#49、#50、#53共16處铁心超温（温升超25K）。经对上述位置铁心进行处理后，铁损试验检测合格。
5 结束语
综上所述，得出以下结论：
（1）发电机铁心在生产过程中对人的手工工艺依赖性高，在对铁心松动修复过程中应对修复工艺严格把关，防止在发电机检修过程中对片间绝缘造成破坏。
（2）铁心故障修复后应至少进行一次红外热成像铁心损耗试验检测，以验证修理质量，确保铁心表面有无热点。
（3）铁心松动要及时检测和处理，防止铁心局部热点劣化，因此应制定反事故措施，把大电流铁心损耗检测方法纳入检修后常规试验项目中，确保铁心在检修后无缺陷投入运行。
参考文献
[1]康仕仁.论发电机绝缘损坏的原因及预防措施[J].科学技术创新，2018（4）：46～47.
[2]蔡万里，阮 羚，胡 鹏.一起水轮发电机组过速致定子端部绕组严重损坏的事故分析[J].湖北电力，2016（06）：33～36.
收稿日期：2018-8-5
作者简介：顾进良（1984-），男，天津人，工程师，本科，从事设备管理工作。