水輪發電機是指以水輪機為原動機將水能轉化為電能的發電機。水流經過水輪機時，將水能轉換成機械能，水輪機的轉軸又帶動發電機的轉子，將機械能轉換成電能而輸出。本文主要論述了水輪發電機轉子磁極線圈燒毀原因及安裝處理。

　　《熱力發電》電力系統核心刊物，雜志由中國華能集團公司、中國大唐集團公司、中國華電集團公司、中國國電集團公司、中國電力投資集團公司聯組的西安熱工研究院有限公司與中國電機工程學會主辦，為國家熱能動力科學技術專業刊物，中國發電技術重要刊物，主要報道國內熱能動力科學技術的基礎研究和熱力發電(火力、核能、地熱及其它可再生能源發電)技術的開發利用，包括：化石燃料及其清潔燃燒、熱力設備及熱力系統、電站輔機、電站自動控制、電廠化學、電廠金屬材料、電力環境保護及綜合利用等 。

　　水輪發電機出現故障會影響發電效率，減少水電廠的收益。文章通過實際檢修案例，對水輪發電機轉子磁極線圈燒毀的原因進行了分析，對磁極線圈進行系統的檢修，從絕緣角度出發，對這類事故的預防措施進行了研究。

　　1 檢修工程實例

　　我廠一共有五臺機組，總裝機容量為3×12.5MW+2×5MW，其中三臺主機、兩臺副機。主機12.5MW，是1969年投運的，已經經過幾十年的運行，設備絕緣出現了一定程度的老化。在2013年7月，一號機組在運行中勵磁系統出現了啟動事故停機流程，一號機組上端部產生煙霧，對發電機內部進行檢測后，發現滑塊位置出現了非常多的碳粉，轉子進入孔平臺的下方有一塊銅塊被燒壞，1#磁極上端側的引出線被燒斷的情況。出現事故后安排檢修工作人員對電站發電機進行檢修處理。

　　2 對發電機轉子磁極線圈燒毀原因分析

　　按照對磁極燒損情況和轉子吊出檢查狀況分析結果，磁極把合螺栓預緊力欠缺是導致這次磁極燒損故障的根本原因。當機組在運轉過程中，周向力和徑向力是磁極主要受到的力。磁極把合螺栓發生松動情況，直接造成磁軛和磁極之間的周向和徑向力發生相對位移，特別是在開停機過程中，機組振動相對來講過大，增大了周向和徑向力的相對位移。為磁軛和磁極之間的相對位移直接會使得磁極把合螺母出現縫隙和轉子磁極的極間接連片把合螺栓松動，減少了有效過流面。又由于磁極本身連接片主要是靠單螺栓進行連接，加重了過流情況。

　　轉子磁極在這樣的情況下長期工作，最終會使得磁極引線片連接片和連接螺栓出現發熱燒斷現象，融化的銅屑滯留在機組中，造成了轉子磁極燒損事件。此外，由于水電站所處環境潮濕，常年處于空氣濕度比較大的區域，當一些帶入到鐵心和線圈間隙的油霧混合物受潮以后，加上滑環散落的碳粉，在機組轉時帶到線圈和磁極上，會在磁極鐵心和磁極線圈之間的主絕緣間隙中產生一個類似于半導體的介質，對轉子絕緣電阻造成了

　　影響。

　　3 對發電轉子磁極線圈的安裝處理

　　對機組實施處理之前，我廠技術人員和生產廠家哈爾濱電機廠進行全方面交流商討，燒壞的磁極需要用備用磁極進行更換，并且根據磁極線圈托板和磁軛之間可能會存在的縫隙，對磁極進行相應的處理方案。

　　3.1 磁極解體

　　借用磁極線圈起吊工具對磁極線圈和鐵芯進行分離，同時完成好對其的編號工作，檢查絕緣托板是否損傷和絕緣圍板，檢查鐵芯和線圈之間是否有廢棄物。

　　3.2 對磁極鐵芯表面絕緣處理

　　認真處理干凈磁極鐵芯表面上的油污、銹蝕、灰塵等。根據裝配圖中對轉子絕緣規范的相關要求，涂噴較好的絕緣漆，并且在進行噴漆時，一定要遠離灰塵滿天飛和有金屬粉末等操作環境。

　　3.3 磁極對地絕緣進行裝配

　　使用一些較干凈的白布或是沾有丙酮的面紗，對磁極鐵芯表面上的灰塵進行處理。首先裝外托板，對外托板和磁極鐵芯之間的縫隙進行認真檢查，然后用加浸膠對形氈進行適當的調整，用浸漬室溫固化環氧膠對外托板和磁極鐵芯之間的縫隙進行填充。

　　3.4 套入磁極線圈

　　利用廠里的壓縮空氣吹干凈鐵芯和線圈，然后把鐵芯、托板和線圈相互配套，使用線圈起吊工具把磁極線圈裝入至鐵芯中，在套入過程中，將線圈和鐵芯兩側的縫隙調整相等，最后再落下。對磁極線圈高度進行測量檢查，若是發現鐵芯高于線圈，必須將磁極線圈吊出來，然后在外托板和鐵芯之間加入浸膠形氈進行調整，最后在其的下方放入一根1m左右的壓線圈，對線圈和鐵芯之間的高度差進行測量，控制線圈托板在壓緊狀態下高出0.2～0.4mm左右。

　　3.5 對磁極繞組實施密封

　　針對線圈和磁極之間的縫隙，根據絕緣規范規定，利用1mm的F級絕緣高強度剝離布板對縫隙進行填充，使得線圈塞變緊，最后用硅橡膠把磁極線圈和磁極鐵芯之間的縫隙填充上。

　　3.6 磁極掛裝

　　轉子磁極螺栓表面污漬用有機溶劑進行清理，可以更好地除去螺栓表面的毛刺或是銹斑等。可以適當將磁極鐵芯和托板的高差加墊起來，可以更好地配置毛氈，另外使用加墊浸有793環氧室溫固化膠的毛氈清理磁軛間與磁極托板之間的縫隙，依照編號完成對轉子磁極的掛裝。

　　3.7 磁極螺栓固定

　　分四次對磁極螺栓增加力矩，加至3000N・m，同時采用從后到前的順序對力矩進行檢查，一般情況下，機組需要運行一年時間才可以檢查其的力矩，將其的力矩控制在2300～3400N・m之間。

　　3.8 按照圖紙進行磁極極間線夾、連接線等的安裝

　　安裝磁極極間的線夾、連接線等一定要按照圖紙進行，一些損壞了的螺母、墊圈、線夾、螺栓以及阻尼連接片一定要及時進行更換，同時保證其固件的緊固性。

　　3.9 對磁極掛裝后的電氣進行試驗

　　根據要求對磁極掛裝后的電氣進行試驗，檢測項目包括直流電阻、交流阻抗、交流耐壓以及絕緣測試等。同時將其清理干凈并噴上絕緣漆。

　　4 轉子磁極線圈絕緣的處理

　　4.1 對磁極跟分解部件進行絕緣處理

　　將發電機轉子上的所有磁極線圈全部拔下，并吊出發電機轉子，把磁極的絕緣部位、鐵芯以及線圈全部分解，使用電器清洗液對每個部位都進行徹底的清洗，同時檢查和處理好每個缺陷的部位。由于磁極絕緣部分外側進行檢修噴漆時沒有將漆皮下存在的污漬徹底處理干凈，這就需要借用一些鋼絲刷等處理工具徹底將襯套的內外部分、絕緣墊塊以及磁極鐵芯的污漬和灰塵全部處理干凈。主絕緣墊塊上的一些漆皮渣子等可以使用木工刨鐵和電工刀進行處理，當絕緣體沒有污漬時，使用A級絕緣漆對上下絕緣托板和內襯套進行噴漆，這樣做可以對主絕緣體起到防潮和增強的作用。 　　4.2 絕緣處理磁極線圈

　　采用電器清洗液對磁極線圈中的磁極鐵芯進行徹底處理，同時對各項電氣進行實驗，待實驗合格后，在磁極線圈的外側和內側涂刷A級絕緣漆，以此來加強線圈的絕緣性，如圖1所示：

　　4.3 絕緣處理鐵芯主絕緣和磁極線圈之間的縫隙

　　在進行磁極組裝作業之前，一定要檢查磁極絕緣性、分解清洗磁極和加強絕緣性;為了確保磁極線圈組裝后的質量效果，在作業操作前一定要將工作現場清洗干凈。組裝過程中，一定要將鐵芯和線圈之間的絕緣襯套放置合適，若絕緣套有開口，可使用羅納星膠將其粘緊，讓絕緣套沿著鐵芯成閉合狀;在絕緣墊塊接頭處也可以使用羅納星膠對鉚釘位置噴漆;把磁極線圈底側的絕緣板套放置在鐵芯上，在襯套和絕緣套的縫隙中均涂抹羅納星玻璃膠;靠近內側位置可以多涂抹涂漆，目的是為了其的保密性;絕緣內側也可以適當地多涂漆，保證其密封效果;利用專用操作工具將線圈吊起，對下方檢查過關之后，慢慢把磁極線圈吊放在合適的位置，然后在線圈上端的位置和絕緣處沿著外延一周涂抹羅納星膠;絕緣墊塊間的縫隙要使用羅納星膠進行涂抹，保證其的表面平整光滑、涂抹均勻;放磁極線圈的位置放置絕緣墊塊，然后利用木榔頭將其敲打到合適位置，磁極線圈前后兩端間的縫隙內采用絕緣墊片塞滿。利用以上的方式處理發電機磁極，可以滿足磁極會裝時調整轉子的圓度和磁極鍵的打入要求，同時也可以確保粉塵和灰塵進入不來線圈內部，因而磁極線圈不會因為粉塵和灰塵受潮而出現前面提到的情況，解決掉了線圈對主絕緣缺陷問題;處理干凈磁極線圈，并將絕緣墊塊間存在的余膠處理干凈。

　　4.4 磁極線圈烘干的采用方法

　　我廠在大修時常規的處理轉子絕緣的方法是采用直流電源加熱法。在轉子線圈利用廠房的直流電焊機，通以直流電流加熱至75℃～80℃，轉子干燥電流控制在140～160A之后。烘干時禁止轉子鐵芯的溫度高于85℃。

　　5 預防措施

　　在對一號機組存在的問題進行分析和處理后，已經安全運行兩年左右，檢查其他組磁極螺栓的緊固情況，也沒有遇到螺栓松動的情況。逐個對磁極進行了絕緣處理，要求單個磁極的絕緣要保持在500MΩ以上，從原來停機檢修狀態下0.1MΩ升到了1MΩ，發電機轉子沒有再出現“半導體”的情況。此外，針對此次故障，我廠還制定了詳細的預防措施：(1)定期對磁極進行檢查，觀察磁極連接片和阻尼環片是否存在移位、螺栓螺母焊縫是否存在裂紋;(2)在進行年度檢修時，安排專人特別對螺栓的預緊力進行檢查，對于發現的磁極合螺栓松動的情況要立即進行處理，并對磁極把合螺栓力矩的變化規律進行總結;(3)在進行磁極螺栓的把合時，要提高工藝管理力度，使用準確計量把合力矩的工具對把合進行預緊，在進行預緊的過程中，要按照從中間向兩側的順序逐漸提高磁極螺栓力矩;(4)要使用專門的扭力扳手作為檢查磁極把合螺栓預緊力的工具;(5)在進行年度檢修時，要特別做好發電機轉子的預防性的試驗，發現有異常數據的變動即時處理，杜絕此類故障的發生。

　　參考文獻

　　[1] 張磊，程德福，羅冰，等.非接觸式水輪發電機轉子磁極溫度動態監測系統[J].儀表技術與傳感器，2013，(5).

　　[2] 朱躍亮.水輪發電機勵磁回路接地故障分析與處理

　　[J].浙江電力，2011，(5).

　　[3] 葛銘洋，唐寬樹，夏祥.水輪發電機定子繞組泄漏電流偏大原因查找及處理分析[J].貴州水力發電，2011，(2).