朱 琪

（1.五凌电力有限公司，湖南 长沙 410004；2.怀化沅江电力开发有限责任公司，湖南 怀化 418106）

1 发电机概述及基本参数

托口水电厂位于沅江干流上游，总装机容量830 MW,装有4 台单机容量为200 MW 和2 台单机容量为15 MW 的混流式发电机组，以发电为主，兼有航运、防洪等综合利用效益。2 号机组于2014 年3 月投产运行，发电机基本参数见表1。

表1 发电机基本参数

2 故障现象描述

2020 年5 月某日，托口水电厂2 号发变组B 级检修过程中，为全面了解发电机整体状况，按照五凌电力企业标准Q/WL 12-2014《电力设备预防性试验实施细则》对2 号发电机开展定子绕组绝缘电阻与吸收比、直流电阻以及交流耐压等相关试验。2号发电机定子绕组绝缘电阻试验合格后，进行发电机C 相绕组直流耐压试验，在加压至23.6 kV 左右时发生放电现象，仪表电压降至2 kV 左右，放电后对C 相绝缘电阻进行复测，采用2 500 V 摇表进行加压时定子绕组间歇性放电，关灯后发现在绕组中性点部位有明显放电火花，对A、B 相进行了2.0Un的直流耐压试验，试验数据合格。随后对定子绕组进行了专项检查，为排除灰尘、杂质等影响，将试验发现的放电线棒附近槽部油泥等杂质清理后，再次复测，仍只能承受8 kV 左右的直流电压，继续查找过程中发现某线棒槽部存在一根8 cm 左右的焊条，将放电部位附近的线棒拔出来后发现线棒上存在明显损伤[1-3]。

3 故障原因分析

通过对定子线棒的绝缘损伤位置进一步检查发现四根下层定子线棒上端部（靠近齿压板处）绝缘层有不同程度损伤，结合现场定子的工作情况和周围的工作环境，对其故障做出了初步的判断，该故障主要是由于机组安装时焊条遗留在槽部，运行期间在电磁场长期作用下，使定子线棒的绝缘持续受到损伤，最终使线棒主绝缘受到损伤，对其进行交流耐压试验，其结果不能满足安全运行的需求，继续运行存在较大安全隐患，为保证机组安全稳定运行，决定对其进行更换[4]。

4 故障处理

定子线棒所处位置空间狭小，施工难度较大，面对巨大挑战，电厂提前制定周密详细的施工方案，确定总体思路：在确定损伤的定子线棒后，计算上下层线棒需要拆卸的最小值，在尽量不破坏原定子线棒的前提下将损坏的线棒进行更换，严格执行线棒安装工艺，更换后满足安全生产要求[5]。

4.1 磁极拆卸

（1）确认故障定子线棒对应磁极正上方上机架双层盖板位置后，通过桥机分步吊起上机架上层盖板和下层盖板，随后拆除对应位置的挡风板。

（2）拆除转子上下引风板，对需拆除的磁极的磁极键的安装位置、键与键槽接触部位使用划针进行标记后，拆卸磁极引线及阻尼环连接片。

（3）采用兜吊的方式，将吊带从磁极底部、磁极两侧穿过，挂于安装在桥机电动葫芦上，调整电动葫芦位置使其处于磁极正上方，稍微收紧链条葫芦使吊带受力。

（4）拔磁极键。用角磨机磨去磁极键焊接点，在磁极键上焊接螺杆，安装磁极键拆卸工具，用液压千斤顶顶出磁极键或桥机主钩拔拉磁极键。

（5）吊出磁极。在磁极与定子之间插入木板后，检查吊带的受力情况正常，操作链条葫芦上升，将磁极起升10 mm 后，停止上升。检查磁极的垂直度在正常范围内，抽动木板检查磁极与木板无夹、碰现象，继续使用链条葫芦完成磁极起吊工作，此过程需将磁极棱角部位橡胶垫包住，并在橡皮外面包L 型铝板防护，防止起吊过程中磁极转角绕组变形及破坏绝缘。

4.2 线棒更换

（1）准备工作。对转子与定子间的空气间隙进行可靠封堵，防止绝缘盒拆除过程中大量的绝缘盒碎片及绝缘胶碎块落入空气间隙中，下部绝缘盒拆除前应对下风洞相关设备做好可靠遮盖，同时对转子上部孔洞进行可靠封闭，防止人员在施工过程中跌落。按照图纸对定子线槽进行编号，并将发电机出口引线、发电机中性点引线及跨桥引线等特殊位置的线棒进行记录。

（2）绝缘盒拆除。使用铁柄起或平口凿将绝缘盒及其内部灌注胶去除，去除时应注意控制力度，清除线棒与并头板间灌注胶时注意不能损坏线棒端部绝缘或对线棒铜股线造成损伤；灌注胶在不损坏线棒的前提下应尽可能的清理干净，否则在并头板焊开的过程中将产生大量带烟雾的有害气体并延长加热时间，线棒端部长时间过热将影响端部主绝缘，增加后续绝缘处理的工作量，甚至导致该线棒报废。

（3）并头板焊开。用湿石棉布对线棒端部绝缘进行保护，将中频焊机感应线圈夹紧线棒并头板；启动中频焊机，调整中频焊机功率，待并头板受热发红，焊料熔化，用扁铲将并头板与定子线棒端头分开，过程中应不断用喷壶对石棉布进行湿润降温，在焊开线棒并头板过程中及时清理焊料，避免烧伤和损坏其他线棒绝缘，按照相同的方法依次将上、下两层线棒并头板焊开，跨桥引线及汇流环引线因加热所需感应圈规格不同可最后单独焊开。

（4）线棒槽楔及垫块退出。割除线棒下端槽楔的绑绳，将封底槽楔拆除，使用木锤敲打退槽楔工具（可现场根据槽楔形状特点制作专用工具），将槽楔及槽内垫条自下而上退出；槽楔全部退出后，拆除槽口垫块，斜边垫块及适形垫，割除线棒与端箍间绑线，绑线及垫块敲除过程中应控制好敲击力度，注意垫块松动情况，不能损伤相邻线棒绝缘，禁止重锤敲打，对于一部分较紧的槽楔可用铁柄起直接破除。

（5）旧线棒拆除。首先拆除上层线棒， 线棒拔出前在定子线棒上端固定一根合成纤维吊带（纤维绳），使用桥机吊住线棒，也可现场制作龙门架，悬挂手拉葫芦对线棒进行固定，防止线棒在拆除过程中突然松动下坠，在线棒上、下槽口处系上抬绳（尼龙绳或腊旗绳），将抬杠穿入绳中，抬杠一端与铁心接触，形成杠杆，抬杠与铁心接触端必须使用羊毛毡或其他柔性材质进行包裹保护，使用时与铁心接触处铺垫较厚的木板，防止抬线棒时损伤定子铁心，工作人员上、下一起用力将定子线棒向槽外抬出，过程中在上、下端部用橡皮锤桥敲击线棒，使其振动更容易拔出；上层线棒拔出后，取出层间垫条，对于较长的线棒转运过程中必须由双人手持直线段两端进行搬，避免线棒产生弯曲变形。上下层线棒中间及下层线棒与槽底之间安放有测温元件，用250 V 绝缘电阻表测量其对地绝缘应大于20 MΩ，用万用表检查单组回路应无开路，回路间应无短路，测量直阻，与同型号合格的电阻测温计比较应无明显差别，用220 V 试验电压耐压1 min 应无损坏,对于不合格的测温元件装复时应进行更换。接着拆除下层线棒，下层线棒拔出前应先拆除相应的斜边垫块，拆除端部绑扎，按照与上层线棒拔出相同的方法，拔出下层线棒，若线棒在槽内过紧时，可在中部通风沟处增加抬绳数量，实在拆卸困难的可使用手拉葫芦向外拉出线棒。

（6）新线棒安装。使用低压检修方法用气流对更换部分线棒定子铁心，特别是定子铁心槽内进行整体吹扫，以定子铁心中心线和线棒中心线为基准，先将下层线棒嵌入槽内。线棒平槽后，用压板和木榔头将线棒打入槽底。当下层线棒嵌入后，用槽楔垫块和木垫块固定线棒，使线棒直线部分紧贴槽底，必须保证嵌入的定子线棒在铁心上、下两端以及和相邻线棒的斜边间隔均匀。待下层线棒全部安装完成后，统一上、下端绑绳位置线高度，将线棒与端箍环绑扎牢固，绑扎不应少于3 层，绑绳应拉紧并与线棒贴实。绑绳完成后，使用木锤轻敲斜边垫块至指定安装位置完成斜边垫块的安装。按照工序完成下层线棒嵌入所有的工作后，对下层线棒进行整体耐压试验。实验合格即可参照下层线棒下线、绑扎方法进行上层线棒嵌入，随后同样进行上层线棒整体耐压试验。

（7）新线棒安装完成后，即可按顺序安装槽楔及槽口垫块、焊接并头套、灌注绝缘盒、焊接引出线、绝缘包扎，并对定子进行整体卫生清扫。

（8）定子整体干燥。在定子下方放置足量履带式加热板，使用篷布对定子整体进行遮盖干燥。完成干燥处理后进行电气预试，测试定子绕组端部的固有振动频率，对线圈端部的固定情况再次进行检查，确保固定牢固，然后再进行绝缘电阻和相应的吸收比试验，确保定子绕组的质量满足安全运行的需求。

5 结语

水轮发电机定子线棒击穿引起接地短路是一种常见故障，当定子线棒受损无法修补需要更换时，如何快速更换处理就显得尤为重要，本文以托口电厂2号发电机定子线棒故障更换为研究对象，详细总结了如何不吊出转子情况下更换定子线棒的处理过程及方法，希望能为类似机组的处理提供一些参考和借鉴。同时，为避免类似事故的发生，机组投产前或机组检修过程中均应加强对定子线棒周围的检查力度，以避免有异物遗留在定子线棒端部造成线棒损坏。