一起空冷汽轮发电机铁芯烧熔故障对铁芯松动检测的启发

（山西漳泽电力工程有限公司，山西太原030006）

摘

要：发电机定子铁芯松动的常规检测手段是铁芯片间、压指或通风段工字钢的紧力测试。采用轴径向复合通风的发电机，定子

槽数与铁芯径向通风段数的乘积就是需要检测的全部数量，测试过程费时费力，并且测试时还有可能损伤铁芯片间绝缘。鉴于此，提出通过外观检查并对比铁芯长度数据，快速确定松动缺陷所在槽位置，以节省时间，减少不必要的试验和检测费用。

关键词：发电机；铁芯；松动；检测

0引言定子铁芯是构成电机磁通回路和固定定子线圈的重要部

地故障发生在第49槽。2.2定子线圈烧损情况

清理铁芯表面、通风孔、燕尾槽等处熔渣后将槽楔退出，相邻的48楔下槽垫条有高温烧痕，两槽间的第7、8档铁芯通风段段间工字钢熔化，齿部已看不出段间的通风沟，通风段工字钢两侧铁芯片已熔为一体。

拆除两槽上下层线圈后，检查主绝缘已严重烧损，49槽上层线圈导线已裸露（图2）。

件，一般由0.35mm或0.5mm厚的扇形硅钢片叠压而成。硅钢片冲压、钢片的绝缘、铁芯叠压方式及叠压质量等工艺对后期设备运行至关重要。铁芯叠片的漆膜质量、压装松动等问题，可发展为铁芯片间短路，进一步恶化，会导致铁芯局部温度过高，甚至造成线棒绝缘烧损及铁芯烧熔故障。一旦铁芯烧熔，定子绕组也随之短路，此等事故必须返厂，不但定子运输成本高且修理时间长，同时停机停电的损失很大，故发电机的寿命取决于定子铁芯的寿命[1]。

对铁芯松动或局部短路，传统的检查方式需要检查定子膛内有无黄粉，测试铁芯紧力或进行铁损试验看有无过热点。除目测外，另两种方式需要耗费大量的人力、物力、财力，并且大容量发电机铁损试验还受试验变压器容量，现场实施困难较多。

本文通过实例提出了简单易行的汽轮发电机铁芯松动检测方法，以供同行交流。

图1故障部位图2线棒主绝缘烧损

1故障简介山西某电厂安装两台山东济南发电设备厂制造的330MW

2.3铁芯烧损情况

两槽上下层线圈均取出后，检查槽底铁芯片间纹理清晰，

正常。第4档铁芯下层线圈部位距槽底40mm有烧熔（图3），第5、6档铁芯上下层线棒中间部位有3mm宽度的中间烧痕，第7、8档铁芯熔化（图4）约190mm，占铁芯齿高的60%（铁芯齿高度为304mm）以上。铁芯烧损部位涉及第4～10共8档铁芯。

空冷汽轮发电机组，发电机型号为QFa-330-2，额定功率330MW，额定容量388.2MVA，额定电压22000V，额定电流101A，生产日期2102年8月。故障机组为该厂#2发电机，

[2]

出厂序号为3300007。

2018-08-10T23：18，#2机组定子接地保护动作跳机。当晚紧急断开发电机进出线及中性点，测试A、B相对地绝缘2G赘，C相绝缘0M赘，万用表测试该相对地电阻为80赘。结合保护动作跳机分析为定子绕组接地，机组转入抢修状态。

22.1解体检查情况抽转子后检查情况

为尽快查明故障部位，争取充足的修复时间，在此期间采

取间断停运盘车，用内窥镜进行初步检查，发现励侧10点部位有铁芯烧伤痕迹（图1），确定抽转子进行检查。

8月15日发电机转子抽出，查励侧第48槽与第49槽间第7～8档铁芯（不含阶梯齿的5段）表面有熔化现象，且熔渣顺气流方向甩向汽侧，定转子其余部位未发现异常。

根据制造厂家图纸资料分析，第48、49槽上下层线圈为同相，综合定子膛内其他部位检查结果及铁芯烧熔现象，判断接62图3第4档铁芯烧熔处图4第7、8档铁芯

槽内线棒采用双燕尾槽固定，上层槽楔下为波纹板。发电机槽楔退出后，检查波纹板约80%失效。

3铁芯数据测量与传统汽轮发电机采用穿芯螺杆压紧方式有所不同，该

系列发电机铁芯采用机壳外压装方式叠片，通过其背部定位

ShebeiGuanliyuGaizao◆设备管理与改造筋和端部压圈拉紧固定（图5），轭部定位筋与铁芯焊接。处理难度很大，后将定子整体更换投运。

5结语“黄粉”是发电机铁芯松动的典型

产物，机组检修期间可根据定子铁芯表面附着的黄色粉末进行初步判断，附加铁芯紧力测试验证。但紧力测试需要专用紧力刀对铁芯段逐段检测，轴径向复合通风方式的发电机，轴向分段多，测试工作量大，难以短时间

图5铁芯定位筋

完成。

采用铁损试验，磁密要达到1.4T，

需要大容量变压器，甚至需接高厂变来完成，较为繁琐。采用ELCID试验法查找铁芯发热部位，一般用户又难以承受其高额的试验费用。

铁芯松动与铁芯长度变化量相关，测量铁芯轴向长度并进行数据分析的方法简便易行，通过长度数据变化量同样可以判断铁芯松动所在槽位置。

因汽轮发电机冷却方式不同，全轴向通风冷却的发电机，其铁芯不分段，测量较为方便；对气隙取气氢内冷发电机，受

风区隔板影响，钢卷尺无法测量，可采用激光测距仪、红外测距仪等测量。此项工作需要在机组安装或检修期间按图纸对槽号进行编号，留存测试数据台账，并在下一个检修周期对该部位尺寸进行复核，结合铁芯附着物综合判断铁芯有无松动。

铁芯松动发生在局部槽、齿段的概率较整体松动大。内压装铁芯仅能测到定子齿度，对长度数据超出平均值较多的还需要检测穿芯螺杆的紧力；对外压装铁芯除定子齿部轴

铁芯长度6340mm，硅钢片型号50W290，厚度0.5mm。铁芯共11种冲片，61200片[3]。铁芯冲片轭部为梯形，定子铁芯外形呈正多边形，外径对边长近3m，定子槽数共槽。

因其独特的压紧结构，铁芯松动检测需使用紧力刀，其标准为轭部或齿部插入深度不大于10mm[4]。依图5所示，测量铁芯轭部、齿度数据。

图6为铁芯轭部及齿部轴向尺寸（不含两端5档阶梯齿）测量示意图，测量时用5m钢卷尺从铁芯中部向汽励两侧分别测试，数据如表1所示。

图6铁芯测量示意图

表1定子铁芯测量数据

汽侧/mm

测量点轭部齿部差值

左2908.02909.01.0

顶部2906.02906.50.5

右2909.02909.50.5

左2915.52932.016.5

励侧/mm顶部2915.52921.05.5

右2913.52919.56.0

向长度逐槽测试比对外，还可与轭度比较，超出平均值范围的，同样

应引起重视。

［参考文献］

[1]沈樑伟，叶国华.大型汽轮发电机定子铁心熔化故障分析

[J].大电机技术，2016（6）：1-5.

[2]山东济南发电设备厂有限公司.QFa-350-2系列空冷汽轮发

电机使用维护说明书[Z]，2012.

[3]张茂振.330MW空冷汽轮发电机定子制造质量控制及模糊综

合评判[D].济南：山东大学，2006.

[4]吴曙明.大容量汽轮发电机定子铁心故障分析与预防[D].济

南：山东大学，2006.

44.1原因分析及处理方案原因分析

外观检查，励端铁芯至中部通风段呈黄褐色（图1），为铁

芯松动磨损的典型特征。铁芯长度测试数据（表1）中齿轭部超差严重的为故障部位槽所在区域，可以辅助验证该部位铁芯松动。初步分析为铁芯局部齿段或通风段工字钢松动后，在交变电磁力作用下，振动磨损至铁芯片漆膜脱落，出现铁芯齿部严重短路，产生涡流，最终演变为铁芯烧熔，定子线棒绝缘受损，导致接地、跳机。4.2处理方案

定子铁芯轭部采用焊接结构，现场实施铁芯叠片拆卸及

收稿日期：2019-09-16

作者简介：郭晓峰（1970—），男，山西长治人，电力工程技术工程师，从事电气一次设备检维修和技术管理工作。

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