冯家山一级电站水轮发电机扫膛事故的处理方法

刘 韦，王新华，王 伟

（1.宝鸡市冯家山水库管理局，陕西 凤翔 721405；2.烟台莱山区水利局，山东 烟台 264003）

冯家山一级电站是冯家山水库枢纽工程的一部分，位于渭河一级支流千河下游，地处陕西宝鸡。水电站为坝后式，1989年建设，装机2台，容量2×1250kW，设计水头17.5m，设计流量15m3/s。水轮机由重庆水轮机厂生产，型号HL123-LJ-120，单机额定出力1135kW。发电机配套为TSL260/42-24型，竖轴悬挂式结构，总重21.62t，转子重10.85t，额定电压6kV，转速250r/min，永磁机励磁，励磁电压108.5V。

2007年4月，机组运行过程中，杂物进入1#水轮机，导致出力由900k W迅速下降至400kW，过水流量由7m3/s减少至4m3/s左右，同时在停机过程中剪断销被剪断两根。经检修后机组可勉强运行，但水导轴承磨损漏油，水机盘根漏水严重，振动显著增大，并多次发生部件紧固螺栓松动。

2008年5月，机组运行过程中，1#发电机的导瓦温度故障报警，1#发电机定子中冒出胶木气味，并伴有闪光和火花，同时转子滑环与碳刷间也发生放电现象。对该发电机进行检查，发现定子局部有明显烧伤痕迹，下导轴承和水导轴承偏磨。用兆欧表测发电机定子绝缘电阻为30MΩ，转子绝缘电阻为5MΩ，绝缘满足要求。但转子与定子间隙狭小，无法进一步鉴定设备损坏程度，需要对水轮发电机组进行解体检查，确认故障原因，制定科学的检修方案。

通过对水轮发电机组存在故障现象的分析，初步判断电机发生了扫膛事故，具备大修条件。大修施工分解体、修理、回装三个阶段进行，大修中严格执行有关标准。

1 机组解体检查及扫膛原因分析

机组解体前应准备好有关图纸、技术文件和试验资料，并组织学习，按检修范围和机组结构特点，由上到下，由里到外进行解体，对相关零件按照方位标注记号。部件解体后，进行全面检查，查找设备缺陷，掌握设备技术情况，分析故障原因，为零件修复提供依据。

机组解体吊出转子后，从发电机端向水轮机方向看，在坐标第三象限的x轴线下部30°～45°之间定子绕组中部有6个线槽机械擦伤，上部有几条明显的擦痕，擦伤处中间的两个槽，槽楔烧毁，线棒外层绝缘烧伤，但无放电痕迹；定子磁极磨损部位局部已出现高温烧蓝现象；转子仅有几个高点擦伤，磨损部位无烧伤、放电痕迹，转子挡风板上的灰垢严重，其余完好。经检查发电机定子及转子的烧伤痕迹为机械擦碰所致，确认发电机发生了扫膛事故，扫膛面积为顺圆周长度约200mm，上下高度约6mm。

对水轮机解体检查时发现水机转轮内夹有三块石块及一个废轮胎，这些杂物导致机组水力及转动惯量不平衡，机组振动增加。过大的振动，使机组处于极危险的状况，引起零部件疲劳破坏，各部件的紧固连接件松动，从而加剧了连接部位的振动，使机组轴线倾斜或曲折，造成碳刷冒火花，定子与转子相互擦碰，最终导致定子扫膛事故的发生。

2 损伤部件处理方法及工艺措施

损伤部件的检修应结合解体后的实际情况，采用合理的工艺措施，严格按照检修规程进行修复。

2.1 检修注意事项

1）进出定子内部时，不可踩踏定子绕组部接头，定子两端的绕组应用毡垫和胶皮盖好；

2）凡是拆下来的零件和对号装设的电气接头，均应编号并登记；

3）不可采用铁器等硬物敲打发电机绝缘部分；

4）焊接绕组接头时，高温碳棒的放置应牢靠，不可触及绕组绝缘，不可两极接触，不可放在行人来往处。

2.2 定子擦伤处理

1）若定子线棒绝缘轻度磨损，可将损坏的绝缘清理干净，在损坏处包裹原质绝缘带，涂以原质绝缘漆，并将槽楔紧固。这些工作完成后，在定子表面喷一层1321灰色防油绝缘漆。

2）若定子线棒绝缘损坏严重，则需更换线棒。先拆除旧线棒接头绝缘和铜并套，再应用直流电焊机加热线棒，使其变软取出，线棒温度控制在80～100℃之间。更换线棒后应进行电气预防性试验，耐压合格后才能进行定子线圈排线。定子排线上、中、下线棒间应加垫，排线结束后，对定子绕组进行泄漏电流和交、直流耐压试验，整组耐压试验应合格。

3）硅钢片之间的绝缘损坏，可使铁心短路，造成邻近线棒的绝缘过热而击穿，应做铁心发热试验，根据试验结果再做处理。2500V兆欧表测1#发电机定子绕组绝缘电阻满足要求，万用表测擦伤的硅钢片之间的绝缘，各片间绝缘也良好，确定定子线棒和铁心属轻度磨损，故决定对损坏的线棒及硅钢片采用绝缘漆处理。

先清除烧毁的槽楔，用0.3～0.4MPa的干燥压缩空气吹净定子绕组灰尘、杂物，再用酒精擦掉绕组上的脏污与油垢。将烧伤的线棒外层绝缘略微撬开，并将损坏的绝缘清理干净，在损坏处包裹原质绝缘带并涂以原质绝缘漆。将定子擦伤处表面彻底清除干净，并清理硅钢片叠层间失效的绝缘漆，深度1mm，再喷一层原质绝缘漆，低温烘干。定子绝缘处理完后，用专用工具打入槽楔，并检查槽楔紧固情况，必要时可加垫打紧槽楔。最后在定子表面喷一层1321绝缘漆，分3次喷涂，每次厚度约40μm，漆膜不宜过厚，以免影响冷却效果。

2.3 转子磨损处理

500V兆欧表测1#发电机转子绝缘电阻满足要求，故转子属轻度磨损，决定对转子绕组同样采用绝缘漆处理。清除1#发电机转子挡风板上的灰垢、杂物，用压缩空气吹净转子绕组，用酒精擦掉绕组上的脏污与油垢。转子磨损较轻处用砂纸打磨，消除毛刺，清扫干净，表面涂原质绝缘漆。转子磨损较重处，在线匝之间垫以刷有硅有机漆作粘合剂的云母板，匝间绝缘全部处理后，将绕组进行整形，表面涂原质绝缘漆。绕组处理完毕后，在转子表面喷一层1321绝缘漆。

2.4 发电机电气试验

发电机定子和转子的绝缘漆烤干后，回装前应对定子和转子的绕组进行电气预防性试验。1#发电机定子绕组额定电压应达到6kV，绕组局部修复，大修后定子绝缘电阻应大于6MΩ，吸收比应不低于1.3，交流耐压试验电压应达到9k V，并持续1min；转子励磁电压应达到108.5V，转子绕组绝缘电阻应不低于0.5MΩ，交流耐压试验电压应不低于1000V。经试验，1#水轮发电机绝缘满足相应技术等级要求，耐压试验合格。

3 机组回装的质量控制

机组回装按照有关标准，严格控制安装质量。

1）确立安装质量控制流程，明确影响安装质量的主要因素，包括人员、材料，设备施工顺序和方法等。安装质量控制流程明确后，进一步完善质量监督组织和制度，建立相应的检验方法和工作程序。

2）抓好质量检验，对每一个施工和安装的工序都根据制定的施工细则和操作规程，按照行业质量和安全标准及时验收，发现问题及时纠正。

3）对违反施工和操作规程，不按施工图纸施工，原材料不合格者，必须停止施工，纠正后才能继续施工。发生质量问题（事故）必须立即上报主管部门，同时组织力量调查处理。

4 结语

机组回装后试运行正常。投入正常生产以来，运行工况稳定，机组振动、大轴摆动、轴承瓦温等符合运行要求，定子运行温度正常，气隙无明显变化，表明此次大修取得了预期效果。

[1]叶元端. 水力机组及辅助设备检修[M]. 北京: 水利电力出版社, 1993.

[2]罗云霞, 虞放. 电气一次设备维护与检修[M]. 北京: 中国计划出版社, 1999.

[3]GB/T8564-2003. 水轮发电机组安装技术规范[S].