水轮发电机转子磁极托板脱落处理

王 勇

（湖北黄龙滩水力发电厂 十堰市 442000）

水轮发电机转子磁极托板安装在磁极线圈和磁极铁芯之间，具有固定磁极线圈和绝缘隔离的作用。如果磁极托板脱落，磁极线圈就会松动、变形、绝缘破坏，造成转子接地和旋转磁场分布不均使发电机运行振动增大，甚至松动脱落的转子磁极与定子铁芯发生扫膛，致使发电机转子和定子线棒、铁芯烧毁的严重后果。

1 缺陷发现过程及现象

湖北黄龙滩水力发电厂3#、4#发电机选用天津阿尔斯通SF170-48/11370型水轮发电机，分别于2005年8月和2005年6月投入运行。

2008年10月28 日在4#发电机B级修期间，检修人员进入发电机下挡风罩对定子和转子下端部进行检查（挡风罩将定子和转子下端部包裹住，起防止冷却风分散作用，因属于B级检修，所以该风罩未拆除）。在32号磁极下方的挡风罩上拾到一块不明环氧树脂板，随后发现29号磁极线圈下部横托板丢失。经对比检查，该不明环氧树脂板即为29号磁极线圈下部横托板，脱落的该横托板无破损，整体完好；磁极线圈无变形；顺时针方向的磁极线圈竖托板有轻微下沉现象。

2009年2月27 日3#发电机A级检修，吊转子前检修人员在转子上部发现5号磁极线圈逆时针方向竖托板严重位移。待转子吊出后发现此托板已整体脱出1/2；脱出部分托板的1/3锁坎已被转子磁极极靴割平；线圈无变形。

在发电机组运行过程中，如果不发生转子线圈的绝缘破坏造成接地故障或者转子线圈严重变形造成旋转磁场失衡从而导致机组振动异常增大等较明显的故障，在日常运行、巡检过程中是无法发现转子磁极托板松动、脱落这类缺陷的。

2 发电机转子托板脱落原因分析

因两台发电机先后出现转子托板脱落缺陷，组织相关技术人员对该缺陷进行分析，推断出以下可能原因，并将分析结论发往厂家征询意见。

（1）设计不合理。转子磁极托板分整体压模、铆接式和分块拼装式，该机组采用分块拼装式。由上下各一块横托板，依靠磁极上下压紧销内2 mm的台阶与托板的2 mm台阶相配合固定；左右各一块长托板上下依靠横托板定位，左右依靠磁极铁芯的极靴处的小坎定位。4块托板间的配合以及托板与磁极铁芯压紧销、极靴配合的好坏直接影响托板的紧固性，一旦其中的任何一个托板脱落，都会影响其它3个托板的牢固性。

（2）材质不合格。托板为环氧玻璃布板加工而成，由于出现3#发电机转子磁极托板与极靴相扣的坎在机组正常运行中被磁极极靴削平的现象，材质机械强度不够是导致转子磁极托板脱落故障的原因之一。

（3）安装不到位。转子磁极横竖托板间、托板与极靴间各处相扣、固定的部位都只有2 mm。如果在安装过程中就没有安装到位，而转子旋转中磁极托板受到离心力的作用发生位移，从而就会造成磁极托板逆时针方向甩出。

（4）机组出现严重过速。当发电机发生严重过速和剧烈振动故障时，转子磁极托板受到超出正常值数十倍机械力作用时，托板就可能会出现损坏脱落、甩出的现象。

综合以上分析，对当时的3#发电机5号磁极托板进行了仔细的检查。发现磁极上部的横托板偏向脱落竖托板2mm，试着将竖托板打回，被该横托板挡住。回想四号发电机29号磁极下部横托板处理时，顺时针方向的竖托板有轻微下沉现象。再经查阅两台机组的运行记录和试验记录并没有发现较为严重的过速。在与厂家沟通判定是由于安装不到位造成的托板脱落。

3 发电机转子托板的处理

对3#水轮发电机48个磁极全部托板进行检查，发现部分磁极托板可以用手轻微晃动，但位置均在安装尺寸范围内。因此，对这些并不牢固的托板采取了注环氧树脂胶的办法固定。而对3#、4#水轮发电机脱落的托板则分别采用以下方法处理。

3.1 四号发电机处理方法

（1）在29号磁极线圈顺时针方向轻微下沉的转子磁极竖托板下方垫一块10mm厚的环氧树脂板，再用紫铜锤（选用材质比较软的锤子，避免失手锤伤磁极线圈和铁芯）敲打垫板将下沉的竖托板打回至合格位置。

（2）剪切一块与脱落的转子磁极横托板贴近磁极磁线圈面大小、形状相同的1mm厚环氧玻璃布板。

（3）在剪切好的环氧玻璃布板上，钻若干个不规则分布的小孔，方便环氧树脂胶挤压溢出，增加其附着力。

（4）将两面涂有环氧树脂胶的环氧玻璃布板贴在脱落的转子磁极横托板贴近磁极磁线圈面，对好位置一同打入，确保打进的转子磁极横托板上的台阶与磁极铁芯压紧销的台阶紧密相扣。

（5）在转子磁极横、竖四个托板与磁极铁芯和线圈的各个结合部位注入环氧树脂胶。

（6）待24小时环氧树脂胶完全固化后检查各部是否紧固，必要时再补注环氧树脂胶。

（7）处理后转子试验：

●转子绕组直流电阻：0.1652Ω（连同碳刷滑环）。

●转子绕组绝缘电阻：100 ΜΩ（连同灭磁开关、电缆、滑环）。

●转子绕组交流耐压：1 500 V交流耐压1 min通过，耐压后转子绝缘电阻无明显变化。

3.2 3#发电机处理方法

（1）全面清扫转子磁极。

（2） 转子绝缘试验（1 000 V摇表，300 MΩ）。

（3）将5号转子磁极横、竖托板打回原位。

（4）在转子磁极托板与线圈之间根据间隙大小，用（0.5～1）mm厚经打不规则小孔的环氧玻璃布板垫实，环氧玻璃布板两面涂胶。

（5）用枕木将打回原位的转子磁极横、竖托板顶住，待24小时环氧树脂胶固化后检查各部是否紧固，必要时再补注环氧树脂胶。

（6）对检查发现的所有存在间隙、松动的磁极托板，注环氧树脂胶处理（下部用针筒注）。

（7）每天检查转子绝缘上升情况（处理后1 000 V摇表，20 MΩ）。

（8）处理后转子试验：

●转子绕组直流电阻：0.1554Ω（连同碳刷滑环）。

●转子绕组绝缘电阻：50Μ Ω（连同灭磁开关、电缆、滑环）。

●转子绕组交流耐压：1 500 V交流耐压1 min通过，耐压后转子绝缘电阻无明显变化。

4 发电机转子托板脱落处理效果

3#、4#发电机均在检修完毕后进行了甩100%负荷试验和利用每年发电机小修的机会对脱落的转子磁极托板进行检查。2012年11月4#发电机B级检修在吊出转子后对转子磁极托板再次进行了细致检查。从刷在29号转子磁极横托板上的环氧树脂胶和转子整体喷的绝缘漆来观察，没有脱皮、起壳、裂纹现象，其它托板也无移位和松动现象。可以判定对3#、4#发电机的转子磁极托板脱落缺陷的处理成功，为其它类似缺陷的分析、处理提供参考借鉴。

1 曹学勤．洞坪电厂1号水轮发电机磁极线圈缺陷处理回顾和思考[J]．水电与新能源，2011，z1：44-45．