安徽淮南平圩发电公司#2发电机定子线棒改造现场实践

摘要： 通过对中电国际安徽淮南平圩发电有限责任公司#2发电机定子线棒改造内容进行研究，确定改造后发电机相关参数得到进一步优化，发电机性能得到进一步提高，机组安全稳定更加牢靠。

关键词： 中电国际；平圩；发电机；定子线棒；改造；效果；优化

中图分类号：TM621.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）01-0059-04

1 设备概述

安徽淮南平圩发电有限责任公司#2发电机定子于1992年12月24日投产发电，系国产第二台600MW引进型汽轮发电机（国产第一台为该厂#1发电机于1989年11月04日投产发电）。发电机型号QFSN-630-2，定子42槽，有84根线棒，6个出线套管。定子绕组由定子线棒、定子绕组槽内固定、定子绕组端部固定和定子绕组引线等构成。定子线棒由空心导线和实心导线组合构成，组合比为1∶2。定子上、下层线棒截面不同，并在直线部分进行了罗贝尔换位和空换位。定子线棒端部为渐开线式。在线棒两端设置的水盒接头构成了线棒鼻端的水电连接结构。定子绕组端部采用沿径向和切向固定、沿轴向可伸缩的刚/柔绑扎固定结构。

2 改造原因

在2004年底至2005年初，#2发电机U203A大修做定子绕组气密试验时，发现有14根定子线棒端部水盒存在漏气漏水缺陷。由于修复工艺受限制，现场处理较困难，只处理了3根较严重的线棒，并对39号槽下层线棒内漏水的一根空心导线采用两端封焊。参考制造厂意见，其他11根渗漏程度较轻（漏气不漏水）的线棒暂时不处理。在2010年2～3月份U209C检修中，再次发生定子线棒泄漏（8号槽上层线棒汽端水盒），经过近半个月的抢修，目前已经消除漏点。鉴于#2发电机再次发生定子线棒泄漏的缺陷，国内暂无先进的修复工艺技术，同时由于发电机线圈温度高，不能满足汽机通流增容改造后最大连续负荷667MW需要，为保证#2机组长期安全稳定运行，因此该公司决定对#2发电机定子绕组进行更换改造。

3 改造方案

①在原机座、铁芯保持不变的原则下，重新设计、制造新的发电机定子线棒。更换全台84根线棒，其中上层线棒42根，下层线棒42根，其结构形式与原机一致。②更换全台定子槽楔、槽内垫条、波纹板、槽底及层间适形层等必需品、可调绑扎环、内撑环、端部垫块、槽口楔块、全台定子绝缘引水管、定子引线与引出线之间的绝缘、六只引出线（出线套管保留）。③安装氢气在线泄露监测、局放、绝缘过热等装置。发电机氢气泄漏检测点共8点，预留位置分别为封闭母线A，B，C处3点，CT中点处2点，定子冷却水箱处1点，汽、励端密封座处各1点。所要检测8可自动巡检，无论是哪一点漏H2超限均能发出报警信号，H2含量超过3%报警，可发出灯光和音响信号，可发出4-20mA电流信号。④发电机两端端盖重新校正找平，消除密封面偏窄缺陷，并更换两端端盖所有固定螺栓。⑤转子导电螺钉绝缘密封面修复和更换导电螺钉的全套密封件。

4 改造后技术性能要求

①发电机更换新线棒后在额定频率、额定电压、额定功率因数、额定氢压和额定冷却介质条件下，其定子绕组的输出额定功率为630MW。②发电机更换新线棒后，输出额定功率630MW，长期连续运行时各部分温升。不超过国标GB/T7162-2002中规定的数值。③定子线棒的空芯导线、实芯导线的材质按照GB5231-85、实芯导线的材质按照GB468-82执行，定子槽内的导线不允许有接头；空芯导线逐根进行涡流探伤检验和气流量检验。④发电机更换新线棒后，定子绕组冷却水的温度为45±5℃，绕组出口水温不高于85℃。⑤发电机更换新线棒时，其定子每根绝缘引水管出口端的测温元件仍按原设计埋设（槽内增加备用测温元件）。⑥发电机更换新线棒后，必须具有失磁异步运行能力。如得到汽轮机、锅炉的配合发电机失磁后在60%；在其后90秒内减至40%，总的运行时间15分钟。⑦发电机更换新线棒后，仍具有进相运行能力，在功率因数0.95（超前）情况下，发电机能带额定负荷长期运行，各部件温度和温升不超过允许值。⑧发电机更换新线棒后，能承受在满负荷，105%额定电压下主变高压侧单相接地故障，还能 承受在105%额定电压和满负荷（相应的保护动作时间内）情况下发电机端部三相短路故障而不发生有害变形。⑨发电机具有一定的短时过负荷能力，能承受1.5倍的额定定子电流历时30s，而不发生有害变形及接头开焊等情况。⑩发电机更换新线棒后，冷态下端部绕组模态试验的椭圆型固有振动频率及端部绕组中线鼻、引线、过度引线固有振动频率（fz）应在合格的范围内（fz≤94Hz，fz≥115Hz），定子绕组振动不大于120μm。{11}发电机更换新线棒后，定子绕组三相直流电阻在冷态下，任何两相或任何两分支路直流电阻只差，不超过其最小值的1.5%。{12}发电机更换新线棒后，定子绕组在空载及额定电压下，其线电压波正弦性畸变率不超过1%。

5 发电机定子线棒制作工艺流程及试验项目

工艺流程：进场材料检查工段检查下料去引线绝缘流量试验压弯换位编花直线胶化预弯成型胶化股线短路检查流量试验切头焊水接头流量试验水接头帽装配清理水接头帽空腔氦检漏试验水接头处导线灌注环氧树脂水接头绝缘对地绝缘压制固化水接头绝缘对地绝缘压型固化刷镀标记线圈测量和试验。

6 修后试验

①常规实验：直流电阻、绝缘电阻、交流耐压。②手包绝缘电位外移测量。③冷态端部绕组（含线鼻、过度引线）模态固有振动频率试验。④定子线棒水流量试验。⑤定子水回路气密试验（0.6868Mpa空气压力下检漏，并在0.517Mpa空气压力下进行严密性试验）及水压试验。⑥定子铁芯损耗试验。⑦发电机三相稳定短路试验。⑧发电机空载试验。⑨发电机定子温升试验。

7 检修中采取的风险防范措施

由于本次发电机定子线棒更换改造是国内600MW级首例，为保证发电机线棒改造过程顺利进行，将改造中出现的各项风险降低到最低，改造现场采用科学的检修管理模式，整个改造过程中采用了质量全程跟踪，具体内容如下：改造初步条件：发电机与系统隔离，相关的氢气系统、定子水系统、开式水系统、油系统停运并隔离；盘车已停运；#41励磁开关已拉出；发电机转子接地检测装置电源已隔离修前铁损试验拆除旧线棒拆风区隔板、拆鼻端绝缘等拆上层线圈、下层线圈拆并联环和引出线彻底清理槽内和端部、验收下线前准备工作铁损试验清洗槽内和锥环表面验收定子下线条件清洁线圈并做耐压试验装入下层线棒确定起始下线槽，装适形层垫条，下第一根线棒确定中心依次下入一组线棒校正线圈使其与槽部呈矩形检查已下入的一组线圈端部外形是否符合图纸测量锥环与线圈的间隙是否符合要求检查线圈与锥环上绑扎孔的位置是否适合以后绑扎检查电阻温度计孔位置是否正确在线圈和锥环之间填放适型绳根据图纸选适型绳适型绳浸树脂安装适型绳下层线圈的绑扎按上述步骤连续嵌入各个线圈和预留带，在下层线圈都已嵌入并适型绳固化后，进行绑扎。先绑靠近铁心的一排绑带，全部绑完再绑第二排，依次绑扎，保持绑带均匀。去掉预留带，拉出布带，来回拉动橡皮带，使其脱开固化的适型绳，将绑带一端与预留带最后一个橡皮带相连，将其拉过沟槽。整理绑带到平直均匀整齐按间隔块装配图纸安装间隔块用53841WC刷绑带至刷透裁剪并叠接绑带确认锥环绑扎孔没有被堵塞绑扎完下层线圈后检查绑带不会干扰后序槽口垫块位置修掉阻碍径向通道的适型绳清楚锥环上各孔堵塞物，检查预留管位置是否准确用三氯乙烷擦净线圈顶部装配绑扎下层线圈鼻端垫块下层线圈耐压试验表面电阻试验装配支撑软管按图纸判明软管项号及装配位置按63597工艺守则中附图，预先缠裹软管。按63597工艺守则和图纸要求，铺设软管装配适型材料和电阻温度计装入上层线圈按图纸检查上层线圈类别和项号去掉需要下线部位软管的部分紧固工具，吸尘器清理下线槽，按下层线圈方法下上层线圈下入第一个上层线圈后，对正中心线，校正槽内矩形，安装压紧工具。槽楔安装完后铁损试验检查软管与线圈状态是否符合要求，适当调整软管内填料检查电阻温度计的引线安置绝缘管到锥环孔按上述要求嵌入所有上层线圈预装内撑环按设计图纸安装并切口、找正、调间隙安装径向螺杆并适配涤纶毡和垫块电阻温度计进行耐压试验上层线圈的绑扎按下层线圈方法绑扎上层从铁心端向线圈接头端绑扎，保持整齐均匀一致，与槽口垫块和绑环等后续绑扎不相互干扰浸渍绑带于环氧树脂做上层线圈表面电阻试验装配绑扎鼻端和相间垫块按调整绑环安装守则635100安装调整绑环定子软管灌注树脂和加热前的准备装槽部压型软管工具按定子端部支撑软管树脂填充及固化工艺守则635101埋设热电偶，封闭机座开口取下弹簧板临时螺钉和垫片，加热固化后装上装好感应加热线圈加热固化，固化后拆除所有设备和工具、管路连接做上层线棒耐压和介质吸收试验装配并联环并联环的装配顺序先从靠近铁芯的第一道并联环开始，依次向外装配将所装配的并联环用白布沾酒精擦干净按图低确定每个并联环的装配位置四道并联环装配后应全面检查其形状，各部相关尺寸是否正确，是否与支架和锥环相干扰，所有螺孔是否对正线圈的相间接头必须与并联环接头对正，如并联环因形状或尺寸不合适，应取下并联环进行修整。装配时必须检查各螺孔内是否有漆，有漆的螺孔必须重新攻丝按打槽楔守则635111打槽楔。用EL-CID设备进行铁损试验配焊串联接头和相间接头准备股线。根据上下层接头偏差，将股线弯形，用螺钉将L形压板装好将中频机组联接好，按焊接工艺守则进行定子接头的焊接按超声波检查规程对串联和相间接头进行超声波检查装槽口垫块，气隙隔环和调整绑环的永久楔块按图纸装配和绑扎槽口垫块。槽内电阻温度计的引线在绑扎槽口垫块时应将其绑于上层线圈的底部槽口垫块装完后按图纸装配气隙隔环按图纸和定子调整绑环装配守则将临时楔块从调整绑环上取下，装配和拧紧永久楔块绝缘螺杆锁紧。在定子加热后，按图纸要求对零件再次按规定力矩固紧装绝缘引水管水路系统水压试验线圈全部接头包绝缘彻底清理进行绝缘电气试验按图纸包主引线绝缘定子端部喷漆不符合项关闭质量计划关闭。为保证改造质量，在施工过程中采用W——现场见证点。H——停工待监点。

8 实施效果

U204A检修后通过相关试验得出发电机定子线棒改造后主要性能指标：①发电机定子线棒允许最大连续输出功率650MW且效率不小于98.77%。②发电机在最大连续输出功率650MW时的功率因数不小于0.9。③发电机更换新线棒后在额定频率、额定电压、额定功率因数、额定氢压和额定冷却介质条件下，其定子绕组的输出额定功率为650MW。④发电机更换线棒后，在额定输出功率650MW长期连续运行时各部分温升允许值合格。⑤发电机更换新线棒后，其定子额定电压为20KV，额定功率因数≥0.9（滞后），额定频率为50HZ，额定转速为3000r/min。⑥发电机更换新线棒后，定子绕组冷却水的温度为45±5℃，绕组出口水温不高于85℃。⑦发电机定子在额定负荷和1.05倍额定电压下运行时，能承受出线端任何形式的突然短路而不发生导致立即停机的有害变形，而且还能承受非同期误并列的冲击。⑧发电机定子能承受在满负荷、105%额定电压下主变高压侧单相接地故障，还能承受在105%额定电压和满负荷（相应的保护动作时间内）情况下发电机端三相短路故障，而不发生有害变形。⑨发电机更换新线棒后，定子线圈内冷却水允许断水时间在带满负荷运行的情况下不少于30秒。⑩发电机在额定功率因数下，电压变化范围为±5%，频率变化范围为±2%时，能连续输出额定功率。{11}发电机具有一定的短时过负荷能力。从额定工况下的稳定温度起始，能承受1.3倍额定定子电流下运行至少一分钟，1.5倍的额定定子电流历时30s，而不发生有害变形及接头开焊等情况。{12}发电机更换新线棒后，仍具有进相运行能力，在功率因数0.95（超前）情况下，发电机能带额定负荷长期运行，各部件温度和温升不超过允许值。{13}发电机更换新线棒后，冷态下端部绕组模态试验的椭圆型固有振动频率及端部绕组中线鼻、引线、过度引线固有振动频率（fz）在合格的范围内（fz≤94Hz，fz≥115Hz），定子绕组振动不大于120μm。{14}发电机更换新线棒后，定子绕组三相直流电阻在冷态下，任何两相或任何两分支路直流电阻值不超过其最小值的1.5%。{15}发电机更换新线棒后，定子绕组在空载及额定电压下，线电压波正弦性畸变率《1%。

下表5工况为保证机组在以下给定次数下计算寿命消耗不大于75%。

下表6为2013-8-6日14时机组负荷：630MW 发电机氢气压力：0.468MPa，定子进水温度：50℃，出水温度：64℃，定子水压力：0.464MPa，定子水流量：110T/H、真空88KPa，总燃煤量292T/H下，采取的几点发电机组定子线棒最高点参数。

9 结论

本次发电机定子线棒改造是国内600MW级首例，通过对改造后的试验数据以及满出力运行参数表明，发电机安全稳定性能得到进一步提高，机组参数得到进一步优化，达到了本次改造的目的。

参考文献：

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