水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。本文主要论述了水轮发电机转子磁极线圈烧毁原因及安装处理。
《热力发电》电力系统核心刊物，杂志由中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司联组的西安热工研究院有限公司与中国电机工程学会主办，为国家热能动力科学技术专业刊物，中国发电技术重要刊物，主要报道国内热能动力科学技术的基础研究和热力发电(火力、核能、地热及其它可再生能源发电)技术的开发利用，包括：化石燃料及其清洁燃烧、热力设备及热力系统、电站辅机、电站自动控制、电厂化学、电厂金属材料、电力环境保护及综合利用等 。
水轮发电机出现故障会影响发电效率，减少水电厂的收益。文章通过实际检修案例，对水轮发电机转子磁极线圈烧毁的原因进行了分析，对磁极线圈进行系统的检修，从绝缘角度出发，对这类事故的预防措施进行了研究。
1 检修工程实例
我厂一共有五台机组，总装机容量为3×12.5MW+2×5MW，其中三台主机、两台副机。主机12.5MW，是1969年投运的，已经经过几十年的运行，设备绝缘出现了一定程度的老化。在2013年7月，一号机组在运行中励磁系统出现了启动事故停机流程，一号机组上端部产生烟雾，对发电机内部进行检测后，发现滑块位置出现了非常多的碳粉，转子进入孔平台的下方有一块铜块被烧坏，1#磁极上端侧的引出线被烧断的情况。出现事故后安排检修工作人员对电站发电机进行检修处理。
2 对发电机转子磁极线圈烧毁原因分析
按照对磁极烧损情况和转子吊出检查状况分析结果，磁极把合螺栓预紧力欠缺是导致这次磁极烧损故障的根本原因。当机组在运转过程中，周向力和径向力是磁极主要受到的力。磁极把合螺栓发生松动情况，直接造成磁轭和磁极之间的周向和径向力发生相对位移，特别是在开停机过程中，机组振动相对来讲过大，增大了周向和径向力的相对位移。为磁轭和磁极之间的相对位移直接会使得磁极把合螺母出现缝隙和转子磁极的极间接连片把合螺栓松动，减少了有效过流面。又由于磁极本身连接片主要是靠单螺栓进行连接，加重了过流情况。
转子磁极在这样的情况下长期工作，最终会使得磁极引线片连接片和连接螺栓出现发热烧断现象，融化的铜屑滞留在机组中，造成了转子磁极烧损事件。此外，由于水电站所处环境潮湿，常年处于空气湿度比较大的区域，当一些带入到铁心和线圈间隙的油雾混合物受潮以后，加上滑环散落的碳粉，在机组转时带到线圈和磁极上，会在磁极铁心和磁极线圈之间的主绝缘间隙中产生一个类似于半导体的介质，对转子绝缘电阻造成了
影响。
3 对发电转子磁极线圈的安装处理
对机组实施处理之前，我厂技术人员和生产厂家哈尔滨电机厂进行全方面交流商讨，烧坏的磁极需要用备用磁极进行更换，并且根据磁极线圈托板和磁轭之间可能会存在的缝隙，对磁极进行相应的处理方案。
3.1 磁极解体
借用磁极线圈起吊工具对磁极线圈和铁芯进行分离，同时完成好对其的编号工作，检查绝缘托板是否损伤和绝缘围板，检查铁芯和线圈之间是否有废弃物。
3.2 对磁极铁芯表面绝缘处理
认真处理干净磁极铁芯表面上的油污、锈蚀、灰尘等。根据装配图中对转子绝缘规范的相关要求，涂喷较好的绝缘漆，并且在进行喷漆时，一定要远离灰尘满天飞和有金属粉末等操作环境。
3.3 磁极对地绝缘进行装配
使用一些较干净的白布或是沾有丙酮的面纱，对磁极铁芯表面上的灰尘进行处理。首先装外托板，对外托板和磁极铁芯之间的缝隙进行认真检查，然后用加浸胶对形毡进行适当的调整，用浸渍室温固化环氧胶对外托板和磁极铁芯之间的缝隙进行填充。
3.4 套入磁极线圈
利用厂里的压缩空气吹干净铁芯和线圈，然后把铁芯、托板和线圈相互配套，使用线圈起吊工具把磁极线圈装入至铁芯中，在套入过程中，将线圈和铁芯两侧的缝隙调整相等，最后再落下。对磁极线圈高度进行测量检查，若是发现铁芯高于线圈，必须将磁极线圈吊出来，然后在外托板和铁芯之间加入浸胶形毡进行调整，最后在其的下方放入一根1m左右的压线圈，对线圈和铁芯之间的高度差进行测量，控制线圈托板在压紧状态下高出0.2～0.4mm左右。
3.5 对磁极绕组实施密封
针对线圈和磁极之间的缝隙，根据绝缘规范规定，利用1mm的F级绝缘高强度剥离布板对缝隙进行填充，使得线圈塞变紧，最后用硅橡胶把磁极线圈和磁极铁芯之间的缝隙填充上。
3.6 磁极挂装
转子磁极螺栓表面污渍用有机溶剂进行清理，可以更好地除去螺栓表面的毛刺或是锈斑等。可以适当将磁极铁芯和托板的高差加垫起来，可以更好地配置毛毡，另外使用加垫浸有793环氧室温固化胶的毛毡清理磁轭间与磁极托板之间的缝隙，依照编号完成对转子磁极的挂装。
3.7 磁极螺栓固定
分四次对磁极螺栓增加力矩，加至3000N・m，同时采用从后到前的顺序对力矩进行检查，一般情况下，机组需要运行一年时间才可以检查其的力矩，将其的力矩控制在2300～3400N・m之间。
3.8 按照图纸进行磁极极间线夹、连接线等的安装
安装磁极极间的线夹、连接线等一定要按照图纸进行，一些损坏了的螺母、垫圈、线夹、螺栓以及阻尼连接片一定要及时进行更换，同时保证其固件的紧固性。
3.9 对磁极挂装后的电气进行试验
根据要求对磁极挂装后的电气进行试验，检测项目包括直流电阻、交流阻抗、交流耐压以及绝缘测试等。同时将其清理干净并喷上绝缘漆。
4 转子磁极线圈绝缘的处理
4.1 对磁极跟分解部件进行绝缘处理
将发电机转子上的所有磁极线圈全部拔下，并吊出发电机转子，把磁极的绝缘部位、铁芯以及线圈全部分解，使用电器清洗液对每个部位都进行彻底的清洗，同时检查和处理好每个缺陷的部位。由于磁极绝缘部分外侧进行检修喷漆时没有将漆皮下存在的污渍彻底处理干净，这就需要借用一些钢丝刷等处理工具彻底将衬套的内外部分、绝缘垫块以及磁极铁芯的污渍和灰尘全部处理干净。主绝缘垫块上的一些漆皮渣子等可以使用木工刨铁和电工刀进行处理，当绝缘体没有污渍时，使用A级绝缘漆对上下绝缘托板和内衬套进行喷漆，这样做可以对主绝缘体起到防潮和增强的作用。 4.2 绝缘处理磁极线圈
采用电器清洗液对磁极线圈中的磁极铁芯进行彻底处理，同时对各项电气进行实验，待实验合格后，在磁极线圈的外侧和内侧涂刷A级绝缘漆，以此来加强线圈的绝缘性，如图1所示：
4.3 绝缘处理铁芯主绝缘和磁极线圈之间的缝隙
在进行磁极组装作业之前，一定要检查磁极绝缘性、分解清洗磁极和加强绝缘性;为了确保磁极线圈组装后的质量效果，在作业操作前一定要将工作现场清洗干净。组装过程中，一定要将铁芯和线圈之间的绝缘衬套放置合适，若绝缘套有开口，可使用罗纳星胶将其粘紧，让绝缘套沿着铁芯成闭合状;在绝缘垫块接头处也可以使用罗纳星胶对铆钉位置喷漆;把磁极线圈底侧的绝缘板套放置在铁芯上，在衬套和绝缘套的缝隙中均涂抹罗纳星玻璃胶;靠近内侧位置可以多涂抹涂漆，目的是为了其的保密性;绝缘内侧也可以适当地多涂漆，保证其密封效果;利用专用操作工具将线圈吊起，对下方检查过关之后，慢慢把磁极线圈吊放在合适的位置，然后在线圈上端的位置和绝缘处沿着外延一周涂抹罗纳星胶;绝缘垫块间的缝隙要使用罗纳星胶进行涂抹，保证其的表面平整光滑、涂抹均匀;放磁极线圈的位置放置绝缘垫块，然后利用木榔头将其敲打到合适位置，磁极线圈前后两端间的缝隙内采用绝缘垫片塞满。利用以上的方式处理发电机磁极，可以满足磁极会装时调整转子的圆度和磁极键的打入要求，同时也可以确保粉尘和灰尘进入不来线圈内部，因而磁极线圈不会因为粉尘和灰尘受潮而出现前面提到的情况，解决掉了线圈对主绝缘缺陷问题;处理干净磁极线圈，并将绝缘垫块间存在的余胶处理干净。
4.4 磁极线圈烘干的采用方法
我厂在大修时常规的处理转子绝缘的方法是采用直流电源加热法。在转子线圈利用厂房的直流电焊机，通以直流电流加热至75℃～80℃，转子干燥电流控制在140～160A之后。烘干时禁止转子铁芯的温度高于85℃。
5 预防措施
在对一号机组存在的问题进行分析和处理后，已经安全运行两年左右，检查其他组磁极螺栓的紧固情况，也没有遇到螺栓松动的情况。逐个对磁极进行了绝缘处理，要求单个磁极的绝缘要保持在500MΩ以上，从原来停机检修状态下0.1MΩ升到了1MΩ，发电机转子没有再出现“半导体”的情况。此外，针对此次故障，我厂还制定了详细的预防措施：(1)定期对磁极进行检查，观察磁极连接片和阻尼环片是否存在移位、螺栓螺母焊缝是否存在裂纹;(2)在进行年度检修时，安排专人特别对螺栓的预紧力进行检查，对于发现的磁极合螺栓松动的情况要立即进行处理，并对磁极把合螺栓力矩的变化规律进行总结;(3)在进行磁极螺栓的把合时，要提高工艺管理力度，使用准确计量把合力矩的工具对把合进行预紧，在进行预紧的过程中，要按照从中间向两侧的顺序逐渐提高磁极螺栓力矩;(4)要使用专门的扭力扳手作为检查磁极把合螺栓预紧力的工具;(5)在进行年度检修时，要特别做好发电机转子的预防性的试验，发现有异常数据的变动即时处理，杜绝此类故障的发生。
参考文献
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