大型汽轮发电机定子铁芯故障分析及预防

核心提示：　　张建忠刘长江刘宏志杨育才李国华41.河北省电力试验研究所，河北石家庄050021；2.河北省电力公司，河北石家庄050021；3.衡丰发电有限责任公司，河北衡水，53000；4.石家庄热电厂，河北

　　近年来，河北省南部电网以下简称河北南网发电机组不断发生发电机定子铁芯折断故障以及运行中因定子铁芯松动使振动和噪音，大等现象。发电机铁芯故障振动及噪声的产生比较复杂，它涉及到发电机设计制造运行以及电磁力机械力热力等多种因素，给发电机的安全运行带来隐患。艿个造成机组被迫停运。闪此，有必要付此问以起足够甫虬1近年来河北南网发电机运行中出现的铁芯事故和噪声增大现象例1评发电机系东方电机厂1988年5月生产，冷却方式为水氢，额定功率因数0.85，定子额定电压15.751常运行发屯机噪声突然，大。当时，功功宇。200无功功宇。53人，电气参数及发电机各部件温度正常，升降无功功率对噪声丛本没有影，调整发电机卡付报动噪声影响不大降负荷乍1601；后，恢复正常。发电机空载升压时测量发电机振动和噪声，在定子电压为13 1时，倍频振动突然，大，在161时出现倍频振动，降压后各测点振动减小，噪声无明显变化。停机检查发现。发电机两端定位筋螺母松动汽侧0点位置螺母有空响声，3点位置螺母完全松动，励侧1点位置螺母有空响声；铁芯背部1交松。

　　1.2例某厂发屯机为哈尔滨电机厂少处年卞产，冷却方式为水礼，额定容量为3叫河在远行中出现声音异常，停机检查发现定子励侧槽口34与35槽之间第64段铁芯35槽与36槽之间第1段铁芯1槽与2槽之间第1段铁芯等处严重过热且齿部有烧伤，第35槽与36槽端部铁芯齿部用手能摇动；上层线圈的第23536槽线棒槽口绝缘因铁芯摇动有磨损，36槽线棒磨损尤其严重，活动的铁芯将5.5的线绝缘磨损达5深，用专月仪器测量槽楔压紧情况，发现槽楔普遍较松，按厂家规定其值应在0.20.5mm之间，实际测量值达至lJ以水该厂与机同生产厂家眉型号的机组在正常运行带有功负荷300添界且当内冷水温度由25升高到36后，噪声和振动变大，噪声特征为低频噪声，机座振动幅值由0.008大到00，当水温控制在3左在负荷在30 1贾以下时，发电机的噪声和振动基本趋于正常。

　　机组大修解体后，在铁损试验中发现铁芯有4处过热点，定子励侧引线夹板8处松动。

　　1.3例某厂机都是哈尔滨电机厂生产额定容辩300随。冷却方式为水闱氢。在运行中保护2次发出定子接地信号，被迫停机后，检查发现定子线绝缘在第1段铁芯处被断裂的硅钢片锯坏。边段铁芯阶梯；有多处桂钢炒可摇动，2运行中铁芯过热分析现代大型发电机的定子铁芯通常是由高导磁低比损耗的冷轧无取向度为0.35，0.5的扇形硅钢片叠压而成，硅钢片面涂有绝缘漆。由20片左右扇形娃钢片叠成的铁芯段，用12肘，1机的扇形片有侧叠装在定位筋上，因此全部扇形通过定位筋本身彼此呈现电气连接。如果铁芯片的绝缘受损或变低。发屯机在运行中就形成电流的闭合回路，这个涡流产生的损耗与回路电阻有关，当桂钢片绝缘损坏严重时，电流可能达到很大的数值，使铁芯温度升高甚至溶化，造成严重事故。铁芯片间绝缘破坏造成短路的原因制造厂在定子绕组下线前锉其铁芯扇形边缘效铁芯乐装不紧引起合片振动和片间绝缘破坏；压装时采用的压力过大，超过2河，3使片间绝缘破坏；运行电压长时间高于1.1倍额定电压；在发电机运行中因某种原因膛内突然出现坚硬异物，在风压及转子旋转等作用下撞击铁芯等。

　　3发电机铁芯故障振动及变松原因3.1铁芯的制造质量发电机在运行中铁芯会受到各种力的作用，其中转子和定子之间的径向力波形成的交变磁拉力及铁芯的自屯很大成免如果铁芯压装比较松旧力波将导致铁芯和个，扇形片的振动出现噪音和齿的断裂。

　　定转子磁场的相互作用，使定子机座铁芯线圈受到旋转力波的作用，它随磁场的旋转不断改变位置，对于2极隐机发电机来说，当旋转磁场回转周，磁拉力和电磁振动就变化2次，也就是2倍电源频率。因此，发电机在正常工作时，铁芯线棒等部位将受到个2倍于发电机频率的旋转力波作用。

　　受此力的影响，铁芯线棒可能产生振动，由电磁力生的铁芯投，咽为椭，咽。故发屯机设制造时，应使铁芯线棒的自振频率远离100出，避免与10出的电磁激振频率接近而发生共振效应，产生剧烈的振动和噪声。

　　铁芯压装紧度变松时，受力波的作用会产生振动摩擦，使片间绝缘降低，容易形成闭环涡流，在它引起的锈斑，这时面可能完全是干燥的。振动的叠片上的锈斑往往很稳定，在生锈的部位涂上绝缘漆后，锈蚀不会停止，因为在这个部位涂的绝缘漆很快又被破坏铁芯或它的个别区域甩装变松的主耍原因是扇形片的厚度特别不均匀定子定位筋安装不准确通风槽钢安装不正确铁芯在制造厂时的叠装质试低劣定子外壳振动大和螺帽的锁扣不可靠而使拉紧螺杆的螺帽旋出等从前面的故障现象可以看出。

　　最常的甩装变松出现在定产边段齿区，它造成个别扇形炒的损坏。并使铁芯继续变松。

　　3.2运行中温度变化的影响发屯机昼夜负荷不均匀，有功负荷变化较人，无功负荷也随之有较大变化。这些都会导致铁芯温度变化。有关资料统计明，有功负荷变化200130肘尤功负荷变化020将导致铁芯温度变化达2535某些发电机山尸调峰，要频繁启停，使发电机定子铁芯的温度变化范围达50 70发电机在运行中定子铁芯温度激烈变化使娃钢片间的夹紧力产生松紧变化，长期反复会使定，铁芯周期性热张冷缩，容易4起铁芯齿部松动，在电磁力作用下产生振动和噪声。

　　发电机在节假日午夜等低负荷进相或功率因数接近于1时运行，定子端部边段铁芯轴向漏磁通，大，这会引起边段铁芯温度的升高。发屯机端部第段铁芯之间只有个通风槽钢支撑，齿部压指宽度较铁芯齿部宽度窄得多，边段铁芯开几个梯形沟个，底叠装时不能保证该段铁芯齿部矜装压力的均匀分布，在电磁力作用及边段铁芯温度变化的情况下，易引起叠片振动，导致齿部边缘桂钢片折断，并铁芯段中上下窜动，造成定1绕组绝缘磨破而接地，4铁芯松动及噪声的处理方法处理发电机铁芯整体或部分松动较为杂，需要根据具体情况在制造厂家参加下具体加以解决。应该注总般不允许用紧压陶压紧铁芯，因为这种法可能损坏定户绕稂绝缘而这种方法只能压紧很短的段铁芯片。

　　发电机铁芯设计制造时，般都考虑了避开7电磁激振频率的方案和工艺。铁芯的模态频率在100出左右振型为椭圆的铁芯比较少，此时，定位筋在发电机的振动和噪声中影响很大，改变铁芯自振频率比较常和有效的方法是调整定子铁芯和机壳之间定位筋的刚度结构下转第28页收，使其内部具备2组端网络，端网络的阻抗特性分别与地调端当地功能端的阻抗相匹配。避免了因当地功能与地调共用此接口而出现阻抗不匹配，电平降低所造成的远动设备死机。调制解调器测遥信码接送至电键控，对应0或1数奶率的正弦波电压。随着数码而变化的等幅调频信号经放大器放大后具有定的发送电平，再经带通滤波器将高次谐波及杂音滤去，然后送至衰耗器，将输出信屯调整到发送电平的大小最经线路匹配变压器进行阻抗变换与各种不同传送通道配合，上接第18页和个数，这需要运行单位和制造厂家起制定方案来完成。

　　端部铁芯的松动和较大的振动是比较常的。

　　为增强片间绝缘和减小涡流，处理时般采用在片间插入0.2mm厚的环氧玻璃布板的方法。环氧玻璃布板与铁芯片隔片或两片细心插入根据铁芯松动的程度，决定插入的片数及每片插入的深度。

　　按照经验，不取出线棒时最大插入深度约为100 1.插完遍绝缘片后。要做铁损试验，付于个，齿部仍过热严重的铁芯，可将环氧玻璃布板插入得更深些。如向更深处继续插片比较困难，则要取出线棒圈，以便于插片深入。对于间隙较小，环氧玻璃布板难以插的铁芯片，可用窄而薄的专用工具把齿撬开，在撬开的缝隙中灌入同牌号的绝缘漆。

　　5预防措施5.1运行及大修中的监听检作运行人员在巡视发电机时应注意其噪声的变化，松动的铁芯将会使发电机噪声增大。如发现噪异常，人，应查明原因，在，当时机安排停机，修运行中有时可以通过调整发电机运参数如旮功无功氢压氢温和内冷水温暂时降低发电机的噪声在大修要详细检查定子铁芯的松紧情况。对松动的铁芯可以采楔绝缘楔块的方法处理，楔块楔入后涂抹环氧胶，对楔块进行固定。对负荷将信号传送到收端。调制电路中的滤波器衰耗器和线路变压器都是端网络，个端网络的输出与另个端网络的输入直接相连，为了达到匹配级联，必须使连接点两端的特性阻抗相等，1乙4措施实施效果的检查与巩固2000年1012月对改造过的许营兆通站进行了效果检查，发现改造后远动设备可用率明显提高，达到了100，有效地保证了调度员正确掌握站端口，提了调度员的工作效率。达到了预期标值，改造是成功的。另外，制定了相应的巩固措施，将改造成果正式纳入自动化日常维护工作，保证其运行的可靠性；在运行维护中，对远动设备出现的各类故障加以验证。发现+足及，要改进的地方。将措施进步完善变化较大高率力或进相运行的发电机，要特别注意检查定位筋螺母有无松动现象。此前河北南网200发屯机组曾出现过此类问对松动的定位筋螺母要用专用扳手打紧，并重新锁紧锁片。

　　5.2300倨婪⒌缁，笮奘庇ψ鎏，疚律，匝，河北南网300河贾发电机定子铁芯在运行中多次发生出部折断过热及噪声界常等情况因此每次发电机大修应做铁芯温升试验，以确定片间绝缘的状态。为保证铁损试验的磁密值，根据经验，在检修观场最好选择61屯味等级磁通密度为1.4丁持续时间为45 1.在试验开始后，应使用热成像仪检查定子的全部齿，找出温升较高部位，然后使用红外点温计进行特别监视。齿的最大温升不应超过25，齿间的最人温差+应超过5.

　　对于超标的齿部，应结合大修进行必要的处理。

　　5.3发电机的运厅要尽可能合理大型汽轮发电机运厅温度的变化除了对定线圈绝缘转子部件等的寿命有影响外，对铁芯的松紧度也会造成影响。因此，在发电机运行中要尽可能保持发电机负荷的连续稳定。对电网负荷的调峰应尽可能安排小机组负担。此外，由于高率力或进相运行的汽轮发电机因端部漏磁较大，端部铁芯所受较差的发电机应尽可能少安排进相运行。对在运行中负荷变化和进相运行较多的发电机要注意发电机噪声的变化，检修时注意查看铁芯状况。