马堵山水电站#2机定子线棒更换及铁芯松动处理

马堵山水电站#2机定子线棒更换及铁芯松动处理

马堵山水电站位于红河流域下游红河州境内，装有三台单机容量96MW的混流式水轮发电机组，于2011年7月13日全部投产发电。#2发电机组是最后投产的机组，2012年8月10日11时56分发生定子接地事故，迄今累计运行时间仅为2376.7小时。本文对#2机定子线棒的更换方法及铁芯松动紧急处理进行了阐述。

标签： 定子线棒；铁芯松动；更换；处理

1.概述

马堵山水电站位于红河流域下游红河州境内，装有三台单机容量96MW的混流式水轮发电机组，于2011年7月13日全部投产发电。发电机结构为立轴、半伞式，采用双路无风扇密闭自循环空气冷却系统。由定子、转子、上机架、下机架、推力轴承、空气冷却器等部件组成。定子铁芯采用50W270硅钢片冲制而成，全圆由396槽，33片组成。铁芯外径为φ10000mm，内径φ9200mm，总长1340mm。铁芯轴向均匀设有高度为6mm的通风沟28个，通风槽钢采用非磁性钢制成。为了减小附加损耗，铁芯两端叠成阶梯形，并采用非磁性压指及非磁性端箍。定子绕组为条形波绕组，为2支路Y形连接，每极每相槽数为31/7，每线圈由52根2.24X7.10/2.44X7.3烧结线绕制而成。主绕组绝缘采用F级高场强绝缘系统，采用热模压工艺成型。

2.定子接地运行事故及故障点查找

2012年8月10日，马堵山电站三台机满发运行。11时56分03秒，#2发电机组定子一点接地保护动作，发电机出口断路器跳闸、灭磁开关跳闸，机组过压保护动作，机组甩负荷至空转状态。调阅故障录波波形图，发现13.8kVII段母线电压及波形变化较大，A相电压二次值28.4V，B相电压二次值75.875V、C相电压二次值74.722V，3U0二次值最大值75.392V、最小值-98.560V。根据#2机组事故报警信号、故障录波电压、波形分析，初步判断为定子A相接地故障。随即向调度申请，将#2机组由热备用转为检修状态。为进一步确认定子故障点及故障程度，采用兆欧表测量法对定子线圈及发电机出口母线分相进行绝缘摇测，发现定子-Y方向定子绕组有均匀放电声，检查确认定子A相-Y方向227槽内上层线棒下端部与铁芯结合处绝缘击穿，造成了接地故障，接地点定子绕组与定子铁芯绝缘有明显的烧伤痕迹。

3.A相-Y方向227槽内上层线棒更换

3.1准备

3.1.1拆出2个磁极，将转子拆出2个磁极的空挡，盘车至需要更换的线棒处。

3.1.2使用前要做好各种配方，混合比的验证。需用的槽楔、垫条、垫块使用前均需烘干，定向玻璃丝绑带应在200℃温度下进行脱蜡处理。需浸胶处理的绑带，适形毡等，应在使用前行进行浸胶处理。

3.2定子线棒拆除

3.2.1定子线棒接头绝缘盒拆除

将转子抽出2个磁极的空档需盘车到需要更换的线棒处，然后将更换的定子线棒上下端头位置做好标记，在更换的定子线棒周围铺垫彩条布。

用錾子或铁柄起子敲掉定子线棒上下两端绝缘盒及绝缘盒内灌注胶等填充物清理干净，露出线棒连接铜板。在拆除绝缘盒时，注意用力不要使线棒受力过大，不应损伤铜线及定子线棒绝缘及附近绝缘，接头绝缘剥尽后，将铺垫彩条布与残渣一起清理。

3.2.2定子线棒接头并头片焊开

将准备好的中频焊机连接好电源，中频焊机接线必须保证总电源开关容量满足焊机启动、运行要求。

使用中频焊机进行加热，使定子线棒并接头开焊。将中频焊机感应线圈夹紧线棒并头片，线缝及附近绝缘处用湿石棉布、石棉板堵好。启动中频焊机，调整中频焊机的功率，待并头片变红时，焊料熔化，用扁铲、撬棍等工具将并头片与定子线棒端头分开，分开时一定要检查分开是否彻底。加热的时候，用湿棉布将线棒的绝缘部分包住，并不时的加冷却水；依次将上下两层线棒并头片焊接连接处焊开。在焊开线棒并头片过程中及时清理焊料，避免烧伤和损伤其它线棒绝缘。

3.2.3线棒槽楔及垫块退出

割除线棒上、下端槽楔的绑绳，用橡皮锤敲打槽楔工具（根据现场实际情况加工），将槽楔及槽内垫条自上而下退出；槽楔退出后，割除线棒上下两端定制线棒绑线，取出线棒之间的垫块及适形毡，在敲垫块过程中不能损伤相邻线棒绝缘，敲击时力度适当，注意垫块松动情况，禁止重锤敲打。

3.2.4拔出上层线棒

拔线棒前在定子线棒上、下端均系一根合成纤维绳并绑牢（绑住直线部分，不能套住线棒的弯曲部分），工作人员上、下一起均匀用力将定子线棒向槽外抬起，并同时在上、下端部用橡皮锤敲击线棒，确定线棒没有变形，使其振动容易拔出。拔出定子线棒后，取出层间垫条，将上层线棒吊至指定位置保存。

3.2.5清理定子槽

將需要更换的线棒从铁芯中分离出来后，用环氧楔子板或其他绝缘工具清理定子铁芯槽位，清理过程中不能碰伤铁芯，防止片间短路，槽内不能有突出点。清理程度以能将新线棒放入槽内做为标准。清理好后然后用酒精、白布将槽内清洗干净，并用通槽工具检查槽形，上层线棒放入槽内后，用槽锲试放入槽内，看是否能正常放入槽锲，如果不能，则要继续进行清理，直到能够放入槽锲为止。

3.3新定子线棒嵌入定子槽内

3.3.1嵌入线棒

保护好定子线棒绝缘不受损伤，下线前先将层间垫条用玻璃丝带缠一层并浸环氧漆，平行放入，用注射器将硅橡胶注于层间垫条处，注射位置要避开通风槽。注射量为将线棒放入槽内，硅橡胶附着的面积为线棒的三分之一面积为标准。

将硅橡胶注入槽底后，将所需更换线棒放入槽内（定子线棒在冷态下嵌入）嵌入定子线棒前，找出定子铁芯和线棒中心线并做标记，在备用定子线棒上端用合成纤维绳系牢。嵌入时以定子铁芯和线棒中心线为基准，平行地推入槽口，用橡皮锤均匀地敲击，帮线棒入槽内，然后用压线工具和压线垫条压住线棒至槽底与下层线棒无间隙，然后用压紧工具将线棒压紧，压紧程度要适中，不能伤及上下层线棒绝缘。固化24小时后，卸下压紧工具。用柔软的棉垫浸泡环氧树脂漆后，包裹厚度合适垫块，然后塞进线棒层间（只有下游侧才需要槽间垫块），垫块薄厚要适中。然后用玻璃丝带进行绑扎。最后完工后，用绝缘漆刷涂玻璃丝带。

检查上层定子线棒与槽壁的间隙，均小于0.3mm，间隙连续长度应小于100mm，满足规程要求。

3.3.2定子端部固定绑扎

先配制定子线棒环氧浸渍胶，环氧浸渍胶的配方由6101环氧树脂、651聚酰胺树脂、溶剂（甲苯：酒精1：1）构成，按照100：50：50比例配方，将配好的浸渍胶放在浸渍桶内备用。

将涤纶毡剪成（4*50*320）需要的尺寸，放入浸渍桶内用浸渍胶浸渍，浸透后，工作人员戴上乳胶手套捞起浸渍涤纶毡并挤出多余的胶，保持涤纶毡胶的含量在35～40﹪，然后放在铁丝网上风干备用。

将0.3*25定向玻璃丝带用热风保持180～200℃下烘1小时，进行脱腊处理，把TOA云母带胶213加入1倍重量的甲苯稀释后，浸入脱腊过的0.3*25定向玻璃丝带，待浸透后捞出在常温下滴干2～3小时，使之成为半固化状态。

将浸渍好的定向玻璃丝带剪成适当的长度以供绑扎，绑扎的方式和层数，最少不得少于3层，将浸渍好涤纶毡的垫入端箍、支架、线圈层间、压板、间隔垫块和口部垫块等部位，涤纶毡厚度视具体情况选定。

对绑扎完的0.3*25定向玻璃丝带、玻璃绳、垫入的涤纶毡，需要涂刷两次环氧树脂胶进一步加强固定。第一次涂刷胶配方：6101环氧树脂：651聚酰胺树脂：溶剂（甲苯：酒精1：1）=100：50：100，涂刷要仔细，刷均匀、刷透，第一次刷胶后至少要经过3小时以后再刷第二遍胶，第二次涂刷胶配方6101环氧树脂：651聚酰胺树脂：溶剂（甲苯：酒精1：1）=100：50：50。

3.3.3打紧槽楔

打入槽楔前先检查线棒在槽内情况，检查硅橡胶与绑线固定干燥情况。槽楔用热风保持70℃～80℃温度下烘干1个小时处理。

打紧槽楔时不应损伤铁芯及线棒，打槽楔应用专用工具，使用橡皮锤，禁止使用铁锤，槽楔的通风槽口方向正确，与铁芯的通风槽中心对齐，偏差小于3毫米，槽楔表面不高出铁芯内圆表面，两槽楔端头相互衔接无间隙，槽楔由下自上打紧，并随时检查每节槽楔紧固情况无空洞声，这样直至打完全部的槽楔。

将槽锲放入相应位置后，槽锲中间十片长度为35mm用旧的（仓库没有35mm的备品），剩下的二十片用新的长度为40mm，用注射器将硅橡胶注入槽锲中间的孔中，注射标准看到硅橡胶从槽锲和线棒中间溢出为好。

3.3.4清理、整形、装连接板

定子线棒接头和并头片清理用细砂布及铜丝刷清理，连接接触面和线接头表面的氧化层至光亮程度。

先固定在上下层线棒接头，对定子线棒接头整形，用整形工具将上下层线棒整直、对正；接头间隔距离尽量均匀（公差1.5mm）且不歪扭，装连接板后无明显间隙；在整形过程中，要注意线棒端部不能受力过大，不能损伤端部绝缘。

3.4定子线棒接头并头片焊接

3.4.1焊接前应对焊机进行试焊接（在报废的定子线棒上进行）。

3.4.2为了防止在加热焊接过程中，液态残余焊料和焊后清理的金属粉末以及冷却水进入定子铁芯或线棒绝缘中，在上端线棒处用湿石棉布、石棉板等做好绝缘隔热防护，防止高温烧伤绝缘（下端焊接时可以不保护）。

3.4.3用细砂纸打磨并头片、线棒端头表面的氧化层，酒精擦试、清理焊接面，对个别接头表面的残余胶脂，使用板挫清除。

3.4.4焊接焊料准备，将焊片剪成尺寸大小为线棒宽度加5mm，并头片斜坡宽度加5mm条状，并用砂纸清除焊片上的氧化物，然后放在酒精槽中浸泡，焊接时取出擦拭待用，φ3mm焊丝在使用前用砂纸砂光表面至光亮程度。

3.4.5焊接定子线棒接头先焊接线棒上游侧接头，然后在焊接线棒下游侧接头，焊接线棒上端接头前，将上端定子线棒接头与并头片装卡，装卡时应当将焊片垫入并头连接板与定子线棒接头间的规定部位，先焊接上层线棒接头，而下层线棒与并头片用并头片预装夹卡紧，防止脱落，焊接完毕上层线棒接头后进行下层线棒焊接工作。

3.4.6根据试焊接定子线棒经验，初步确定中频焊机的参数，焊接第一个定子线棒接头要求通电时间要短，一般不超过5S（以焊料不熔化为准），逐步确定中频焊机功率，直到功率满足要求为止。当工件达到焊接温度时，焊缝中的焊片开始熔化，此时应注意，要立即再次旋紧感应圈的夹具使焊缝维持很小的间隙，以免液态焊料大量流失严重影响焊接质量。在通电加热过程中（在焊片开始熔化瞬间），用φ3mm的焊丝向焊缝处或线棒接头原封焊的股线间填补焊料直至充满无间隙为止，然后停掉电源自然冷却。为了确保焊接质量和焊缝的外观，可在停掉电源后的短时间内再次向焊缝处或股线间填加焊料。如有过量的残余焊料存在时，应在焊料没有完全结晶情况下，用焊丝将过量的残余焊料拔掉。焊接完成后检查线棒绝缘无烧伤痕迹。

3.4.7接头焊接后用板锉、砂布清除接头表面的残余焊料、焊瘤、毛刺及氧化物，使接头呈现光亮程度，然后用酒精擦洗干净。用5～10倍放大镜肉眼外观检查，所有焊缝表面全部充满焊料，焊缝表面光洁、平整、无气孔、裂纹。

3.5定子接头绝缘盒内部硅橡胶灌注与安装

3.5.1安装前，对3#机组所有绝缘盒进行全面检查，检查发现有6个绝缘盒破损，对破损绝缘盒包扎处理，并刷上环氧树脂胶。

3.5.2对预安装绝缘盒进行外观检查合格，用酒精和白布将并头套和绝缘盒擦洗干净。

3.5.3套上的绝缘盒应水平、端正、整齐，四周与接头的间隙均匀，与绝缘盒的距离相等，线棒绝缘盒使其上端基本在同一水平面上。

3.5.4端头绝缘盒安装前，用粘合剂辅助刷剂涂刷内表面和线棒端部。

填充绝缘材料的配比为：水轮发电机绝缘盒灌注胶A一桶（2500克）：水轮发电机绝缘盒灌注胶B一瓶（345克）按照上述配比混合搅均匀后，进行绝缘端头盒的灌、注胶填充工作。先用绝緣盒灌注胶将线棒头部的空隙填充满后，将端头绝缘盒套入线棒端部，放一些填充材料堵住绝缘盒端头空隙后，其底部尽量接近线棒头部，将绝缘盒灌注胶从事先在绝缘盒上部打出的小孔出灌入，将溢出的填充材料去除，端头盒内避免有空隙和不满。

绝缘盒安装完毕后，用绝缘漆将端头盒以及线棒、铁芯涂刷一遍。

3.5.5所用工具与容器应清洁、干燥，用完后要及时清理干净。

3.6定子线棒试验

3.6.1新线棒下线前，模拟槽内试验耐压一次20KV

3.6.2新线棒下线后，打好槽楔，绑好后，新线棒单独耐压一次，耐压值20KV

具体试验数据，详见试验报告。

4.定子铁芯松动处理

先用白纱布蘸清洗剂（工业酒精及丙酮溶液）清洗松动的硅钢片，将硅钢片清洗干净，并用热风将硅钢片吹干。清洗完后使用工业吸尘器将硅钢片周围杂物仔细清理干净。

将绝缘楔涂抹绝缘漆后，打入齿压条与顶层铁芯之间，并保持足够的压紧力。绝缘楔打完后，将整个铁芯用胶粘结，防止松动。

整体修整夹入片间的绝缘片和绝缘楔的外露部分。

清理铁芯槽内、通风沟和齿头上的杂物和灰尘。

5.结束语

利用发电机定期检修机会，对定子铁芯齿部、轭部、背部、紧固螺丝、压板进行全面检查。在局部绝缘加固处理埋设测温电阻，加强运行中温度监测。应格外重视定子齿压条与铁芯的相对位置，发现松动应及时进行处理，防止造成事故。由于检修时间有限，只对断齿部位进行局部绝缘加固处理，建议该机组不参与进相运行，以减少由于进相运行引起的端部铁芯发热。