吴歆 于淼
国网新源水电有限公司新安江水力发电厂 浙江 建德 311608
主题词：发电机、定子线棒、连接铜板、裂纹
摘 要：新安江电厂发电机定子线棒共有线槽396个，定子绕组为条形波绕组，每相两支路并联，定子线棒绝缘为环氧粉云母，由46股铜线（线规为2.55×7.1mm）的F级绝缘经360°的加长换位编织而成，线棒端部采用三级防晕层。同槽内线棒端部部使用铜板连接，铜板焊接完毕后套绝缘盒，绝缘盒与铜板间隙使用环氧浇灌饱满，无气孔，无龟裂，无干固化现象。
一、故障现象
故障现象：2020年4月26日 9号机B级检修过程中，发电机定子356号上部绝缘盒做电位外移试验数据不合格，拆除356号线棒上部绝缘盒，检查发现线棒上端部连接铜板焊缝存在裂纹且焊缝不饱满，且连接铜板表面有过热后铜板熔化形成的照片，现场做接触电阻试验，试验电流100A，电阻6.7微欧/平方毫米，不满足运行要求。
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其他系统相关信息：我厂9号机发电机1999年增容改造时进行更换线棒，9号机发电机作为我厂首次使用银焊机焊接定子线棒连接铜板工艺的机组，由于焊接工艺欠缺，可能存在焊接质量差的现象。
二、原因分析
1．分析造成线棒连接铜板裂纹和焊缝不饱满可能原因有：
（1）线棒窜动，机组运行时定子线棒窜动，导致连接铜板受力，产生裂纹；
（2）机组振动，机组运行时振动可能导致连接铜板焊缝产生裂纹；
（3）焊接工艺欠缺，9号机发电机及1999年增容改造时由于焊接工艺欠佳导致裂纹和焊缝不饱满产生；
（4）上、下层线棒端部整形不到位，连接铜板焊接后受力。
2.线棒连接铜板裂纹和焊缝不饱满的危害
机组运行时会在裂纹处产生过热现象。线棒长时间过热运行可能造成三相电流不平衡，线棒温升过高，甚至绝缘损伤，长时间运行将导致线棒绝缘击穿，机组被迫停运。
3.排查过程：
试验后，对可能产生线棒连接铜板裂纹和焊缝不饱满的原因进行排查如下：
（1）机组检修时，对机组的定子线棒及槽内间隙进行检查，线棒绑线与线棒上、下支持环固定良好，无绑线松动的痕迹。
（2）对机组运行情况进行分析，9号机机组运行时定子基座垂直振动最大可达50微米。
（3）我厂9号机发电机1999年机组定子线圈安装时对定子部分进行整体更新，是我厂较早使用银焊机焊接定子线棒连接铜板工艺的机组。由于焊接工艺欠缺，定子线棒铜板存在焊穿、熔化现象，运行时易引起铜板发热。
（3）将连接铜板使用银铜焊机烫开后，检查上、下层线棒存在3mm左右错位。
4．造成线棒连接铜板裂纹和焊缝不饱满的原因分析：
（1）机械振动
9号机发电机1999年增容改造时更换线棒，现已运行20年，机组运行时磁拉力导致机械振动可能使连接铜板焊缝产生裂纹；
（2）焊接工艺落后
9号机发电机作为我厂较早使用银焊机焊接定子线棒连接铜板工艺的机组，由于焊接工艺欠缺，由于焊接时温度控制不佳，造成连接铜板表面有过热后铜板熔化形成的凹坑，铜板存在焊穿、熔化现象。可能导致连接板产生接触电阻过大，引起发热现象，加速裂纹的产生。
（3）定子线棒整形不到位
将连接铜板使用银铜焊机烫开后，检查上、下层线棒存在3mm左右错位，同心度偏差较大，导致连接铜板焊接后受力，机组长时间运行产生裂纹。
三、处理过程
1）为防止连接铜板焊接时损伤线棒，对355、356、357号线棒用浸水的石棉布进行包扎保护；
2）银铜焊机组装、并试焊正常；
3)用银铜焊机将原356号线棒上端部连接铜板烫开；
4)对356号线棒端部进行修磨、清理、整形；
5)对新连接铜板进行修磨；
6)将新连接铜板放到线棒两侧，在铜板和线棒间加银焊片，并用大力钳夹紧；
7)用银铜焊机加热连接铜板，根据银铜焊接工艺流程，并用银焊丝对焊缝进行充分填充；
8)待连接铜板冷却后，对焊瘤、焊渣进行清理，356号线棒上端部连接铜板做接触电阻试验，试验合格。
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四、暴露问题
9号机发电机定子线棒连接铜板焊接时焊接工艺较为落后，长时间运行出现损坏，根据机组投产后的运行情况和试验情况，加强绝缘盒的检查，对绝缘盒试验不合格需更换的连接铜板进行检查、分析。
五、防范措施
定子线棒连接铜板裂纹，会导致机组运行时在裂纹处会产生过热现象。线棒长时间过热运行可能造成三相电流不平衡，线棒温升过高，甚至绝缘损伤，长时间运行将导致线棒绝缘击穿，机组被迫停运。为机组的安全运行埋下隐患。所以我们要在以下两个方面进行防范：
1．机组运行时加强监视，关注定子电流变化情况，防止越限运行，同时发现电流突变要及时反馈检修人员，防止机组运行运行时发生故障机组。
2.机组检修时绝缘盒的检查，大修时对绝缘盒试验不合格需更换的连接铜板进行检查、分析。
参考文献
【1】新安江水力发电厂.Q/GDW 4643-001-2015-12201，发电机检修规程（电气分册）【s】.2013，P16-17
【2】中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，水轮发电机组安装技术规范.GB/T8564-2003【s】北京：中国标准出版社，2004，P25-26
【3】新安江电厂定子线棒接头电阻测量试验规范。