600MW汽轮发电机转子引线垫条断裂原因分析
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华 北 电力 技 术 NORTH CHI NA E I ECTRI C P OWER 4 5 6 0 0 MW 汽轮发电机转子引线垫条 断裂原 因分析 林智谋,吴海峰,刘廷 国,张 志刚,郭亚斌(天津大唐国际盘山发 电有 限责任公 司,天津 3 0 1 9 0 0)摘 要:介绍 了某发 电厂 6 0 0 MW 汽轮发 电机在第二次大修 中发现的转子 引线槽楔下不锈钢垫条断裂的缺 陷,分析 了垫条 断裂的原 因及后果,并提 出了相应 的改进措施。关键词:发电机;转子引线垫条;断裂;改进措施 中图分类号:T M3 3 1 文献标识码:B 文章编号:1 0 0 3 9 1 7 1(2 0 0 8)0 2 0 0 4 5 0 3 Fr a c t ur i ng Ca us e Ana l y s i s of Ro t or Le a d W i r e Ba c k u p S t r i p o f 6 0 0 M W Tu r b o g e n e r a t o r Li n Zh i mo u,W u Ha l f e n g,Li u Ya n g u o,Zh a n g Zh i g a n g,Gu o Ya b i n (Ti a n j i n Da t a n g I n t e r n a t i o n a l P a n s h a n P o we r Ge n e r a t i o n C o L t d ,Ti a n j i n 3 0 1 9 0 0,C h i n a)Ab s t r a c t:Th i s p a p e r i n t r o du c e d t h e f a u l t t h a t r o t o r l e a d wi r e b a c k u p s t r i p wa s f r a c t u r e d du r i n g 2 n d o v e r h a u l o f 6 0 0 M W t u r b o g e n e r a t o r a n a l y z e d f r a c t u r i n g c a u s e o f b a c ku p s t r i p a n d i t s c o n s e q u e n c e,a nd p r e s e n t e d r e s p e c t i v e i m p r o v i n g m e a s u r e s Ke y wo r ds:g e n e r a t o r;r o t o r l e a d wi r e b a c ku p s t r i p;f r a c t u r e;i mp r o v i n g me a s u r e s l 设备概况 某 电厂 的 3号汽轮 发 电机是 由美 国西屋 公 司 引进 技 术 制 造 的无 刷 励 磁 机 组,型 号 为 QF S N一 6 0 0 2 YH,为三相 交流 隐极 式 同步发 电机;发 电机 由定子、转子、端盖及轴承、油密封装置、冷却器等 系统部 件组 成;发 电机 转子 由转 轴、绕组 及端 部绝 缘 支撑 零件、护环 中心 环、风 扇、联 轴器 等构 成;转 子 绕 组 由线 圈、槽 内绝 缘 及 固 定、端 部 绝 缘 及 固 定、引 出 线 等 组 成;该 型 发 电 机 的 额 定 容 量 为 6 6 6 6 6 MVA,额 定功 率为 6 0 0 Mw,额 定 电压 为 2 0 k V,额定 电流 为 1 9 2 4 5 A;励磁 电压 为 4 2 9 V,励磁 电流 为 4 2 0 2 A;额 定转 速为 3 0 0 0 r mi n。3 号汽 轮 发 电机 于 2 0 0 1 年 1 2月 投 入 运 行,在 2 0 0 7 年进行了第二次大修。2 转子引线槽楔金属垫条断裂现象 2 1 缺 陷情 况 检修人员在进行 3 号发电机转子检查工作 中 发 现 转子励 侧N 极 引线槽 楔下 的不锈 钢 垫条 发生 了松 动,且 可 以用手 抽 出,而 S极 引线槽 楔下 的不 锈钢 垫条 纹丝 不动。针对 这个缺 陷,经过专 题分 析 和研 究 后认 为:N 极 引线 槽 楔 下 的不 锈 钢垫 条 可 以抽出的现象,说明该金属垫条已经断裂,残留在 转子 护环 内部 的断裂 部分 在转子 运行 中离 心力 的 作 用 下,将 逐 渐 向 外移 动,当 与相 距 约 3 0 mm 的 转子 导体相 触后,必然 发 生转子 接地 的事 故,该 缺 陷必 须立 即处 理。在 拔 出 转 子励 侧 护 环 后 进 行 更 换 金 属 垫 条 时,发现N极引线槽楔下的金属垫条断为2段,同 时发现s极引线槽楔下的金属垫条断为3段,见图】、2、3 图 1 N极外部断裂部分 维普资讯 http:/ 4 6 华北电力技术 NO R TH C HI NA E L E C T R I C P O WE R 图 2 N极 内部 断裂部分 图 3 N 极 引 线 移 位 的 内邵 垫条 2 2 转 子端部 引线 结构 发电机转轴由高强度高导磁的铬镍钼钒整体合 金锻钢制成,在励端 轴柄处对称 设有 2个转子 引线 槽。发电机转子引出线由J 形引线、径向导电螺钉和 轴向导电杆构成。J形引线的一端与1号线圈端部底 匝铜线 连接,另一端通 过转轴轴柄 上 的引线 槽引至 径 向导 电螺钉处。径 向导 电螺钉将 J 形 引线与转轴 中心孔内的轴 向导 电杆 连接在一起。端部引线部分的结构按径向由内向外 的布置 为:引线槽底的绝缘槽衬、包绕环氧玻璃丝带绝缘层 的转子引线、引线与不锈钢垫条间通过实配环氧绝 缘垫条的厚度使引线与槽楔间径向楔紧,不锈钢垫 条上面是半梯形的引线槽楔(参看图1和图4)。图 4 槽楔及新 旧垫条 转子端部引线槽楔 由合金锻件制成,每极弓 线共有 6 块槽楔,每块槽楔的长度为1 3 5 c m;发电 机转 子 引线 不 锈 钢 垫 条 的厚 度 为 1 mm,长 度 为 1 0 3 c m,宽度为4 5 c m;不锈钢垫条的作用之一是 在打紧合金锻件槽楔 的过程中,保护转子引线不 受到机械伤害,另一个作用是在转子引线槽楔打 紧组 装后 将其 两端 打弯,防止槽 楔松 动后 甩 出。3 原 因分析 不锈钢垫条断裂 的原因是综合性 的,也是多 方 面 的。根据 不锈 钢垫条 的断 裂均 发生在 转子 引 线槽 楔接 缝处 的现象,分 析原 因如下:(1)与安 装 工 艺质 量 有 关:施 工 工 艺 的不 足 使转子引线的绝缘层以及不锈钢垫条与引线间绝 缘 垫 层 的厚 度不 均 匀,使 不 锈 钢垫 条 不 能平 整 地 夹在引线与槽楔之间,在打紧槽楔的过程中使垫 条 受 到了机 械外力 损伤,留下 隐患。(2)由 于 发 电 机 转 子 轴 承 中 心 线 长 度 达 到 1 0 4 m,转 子 的装配质 量 为 6 5 t;在 机组 运行 中转 子每分钟3 0 0 0转产生的挠度的变化,引起了不锈 钢 垫 条在垂 直于 转子表 面上 的反 复弯 曲从 而导致 了金 属疲 劳;从 图可 以看 出,转子 引线不 锈 钢垫条 上 在 槽楔 之 间 发 生 的金属 疲 劳 较 为 明显,不锈 钢 垫 条 的 3 个 断裂 点就发 生在 两个 槽楔之 间。(3)转子 在运转 中的产 生 的热膨 胀 和离 心力 使不锈钢垫条在转子引线槽楔的接缝处受到径向 剪切力作用;引线、不锈钢垫条以及槽楔之间存在 的空隙,加大了不锈钢垫条的变形程度。(4)转子引线槽楔金属垫条 的厚度、材质在 设计、选 择上亦 有需 要改 进之处。4 改进措施 根 据 发 电机转 子 N、S极 引线 不锈 钢垫 条 均 发 生 断裂,且 其它 电厂 的 同类 型 机组 亦 发 生过 同 类缺陷且造成转子接地故障的情况,该电厂认为 此缺陷不能当作个例来进行处理。若本次消缺,仅 仅是把断裂的垫条进行更换,而不做其它 的改进 措 施,难 以保 证在 短期 内不再 发 生 同样 的缺 陷。通过组织相关技术人员进行技术论证,并经 过厂家确认,制定改进措施如下:(1)将原厚 1 mm 的不锈 钢垫条改成厚 2 mm 的Q2 3 5钢垫条,增加了垫条的抗疲劳强度和韧性。(2)在 槽楔 与齿 间 顶 紧 的情 况 下,用 塞 尺测 量每段 槽 楔底 面与轴鸽 尾 底面 的间 隙并记 录。(3)在不 加2 mm 厚 钢垫 片 的情况下,把槽 楔 预装到位,压住引线,测量槽楔底 面与转子引线上 维普资讯 http:/ 华 北 电 力 技 术 NORTH CHI NA El E CTRI C POW ER 4 7 表面 的间 隙,每段 测 3点并 记 录。(4)按测量 间隙计算配垫绝缘垫片厚度,以 0 3 r n r n的紧量预配垫。局部可以加垫一层薄垫 片 以找平 由于 引线 与 槽 楔公 差 产 生 的差 异,并 用 胶 粘于 引线 上。(5)在 转 子引线 连接 块 处用 聚 酰亚 胺 粘带 半 叠 绕 3 层 包 扎保 护,并 用 D2或 D3浸 胶 涤玻 绳 缠 绕,以防 止不 锈 钢 垫条 断 裂后 与转 子 引线 直接 接 触 而导 致转 子绕组 接地。为防止 垫条 另一 端 断裂 后 外移,也用 D2 或 D3浸胶 涤玻 绳 缠绕 转 子 引线 端 部进 行锁 紧 固定。(6)按 照改 进措施 完成 后 护 环 内部及 外 部 的 结 构 的情 况参 看 图 5、6。图 6 护环外部结构 5 改进效果 实 施 了 以上 改 进措 施 以后,可 以满 足 发 电机 长周期安全运行 的要求,可靠性得到了很大的提 高。同时也给同类型的机组总结出了防止转子引 线槽 楔 垫条 断裂 导致转 子接 地故 障 的经验。参 考文 献 1 Q C D T 1 0 7 0 0 1-2 0 0 6,电力设 备交 接及预 防性试 验 规 程 收稿 日期:2 0 0 7 1 2-2 5 作者简介:林智谋(1 9 6 4 一),男,工程 师,从事电 力设 备检修管理 图 5 护环 内部结 构 工作。jk jk jk j k jk jk j k j k jk jk j k jk jk jk j k jk jk j k j k jk jk j k jk jk j k jk jk j k jk jk jk j k jk jk j k jk j k j k jk j k (上接 第 4 4页)间 的高 温过 热 会 损 坏 电抗 器 部 件 甚 至 会 扩 大 缺 陷,危 险性较 大。对 电厂安 全运 行不 利,对 电网安 全 运行 也不 利。因此应 尽快 处理,处理 时应 将 夹件 接 地 问题一并 彻底 处理。(4)锦 忻 5 0 0 k V 并 联 电抗 器 故 障 原 因为 套管内、外导管之间的等电位连接片安装不规范,造成 套 管 内、外导 管产 生悬 浮放 电,该 故障 属产 品 制造 质量 问题。事故 虽 然是偶 然 发生 的,但 如果加 强检 测 也有 可 能 防患 于未 然,如交 接 时进 行 局 部 放电试验或运行 中检测局部放电等。(5)对 于 同 厂 同期 多 台 产 品 出 现 同样 的 问 题,应 该加 强沟 通,在 选型 和定 货时 加强技 术监 督 的力度,切 实把技 术监 督关 口前 移,做 到 防患 于未 然。防 止 同类 缺 陷重 复出 现。收稿 日期:2 0 0 7 1 2 1 4 作者简 介:吕 明(1 9 6 O),女,高级 工程师,从 事高电压技术 试 验 研 究 工 作。逝 逝 消息 世 界核 电发 展 已经开 始复苏 进入 2 1 世 纪后,世 界核 电形 势 迅速 复 苏,以美 国为代 表 的西 方 核 电技 术 发达 国 家在 基本 完 成第 三 代核 电技术 开 发的基 础上,已经 提 出并实 施第 四代 核 电技 术 的开发 途径,主要 目标是 进一 步提高 核 电的 经济性和安全性,减少核废物,防止核扩散,并统一考虑核燃料循环和核电技术。核电发展的主要动力是经济高速发展下的能源需求,以及满足减少温室气体排放和环境污染 的要 求。世界核电发展起始于上世纪五六十年代,七八十年代达到高峰。世界核发 电量占总发电量的比例在 1 9 7 0年、1 9 8 0年和 1 9 9 0 年 分别 为 1 5 ,8 6 和 1 6 7 。从 上世 纪 9 0年代 开始,世界 核 电在数 量增 长 上趋于停滞,但是在质量上却有明显提高。本刊编辑部 供稿 维普资讯 http:/
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