1 高砂水電廠概況

　　福建省高砂水電廠位于沙溪干流上，是沙溪流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第六級(jí)電廠，1992年9月開(kāi)工興建，是一個(gè)具有發(fā)電、防洪、航運(yùn)等綜合利用的中型樞紐工程。電站系低水頭逕流式，樞紐由溢流壩、河床式發(fā)電廠房、110 kV室內(nèi)開(kāi)關(guān)站、船閘等組成。總裝機(jī)容量50 MW，安裝4臺(tái)單機(jī)容量12.5 MW國(guó)產(chǎn)燈泡貫流式發(fā)電機(jī)組，相繼于1995，1996年投產(chǎn)。

2 發(fā)電機(jī)參數(shù)及結(jié)構(gòu)

2.1 發(fā)電機(jī)參數(shù)

型 號(hào)：SFWG12.5-48/4950

額定轉(zhuǎn)速：125r/min

額定容量：12 500kW/13 889kVA

額定電壓：6 300V

額定電流：1 272A

定子外形尺寸：*5 100×2 350mm

絕緣等級(jí)：F級(jí)

2.2 發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

定子機(jī)座采用整圓結(jié)構(gòu)，定子鐵芯為貼壁結(jié)構(gòu)，采用低損耗高硅鋼片沖制的扇形疊裝而成，全圓54根鴿尾筋定位，用壓圈及螺栓壓緊，鐵芯外徑為4 950 mm，內(nèi)徑為4 500 mm，鐵芯長(zhǎng)度為970 mm，無(wú)徑向通風(fēng)溝，鐵芯外圓冷態(tài)時(shí)與機(jī)座內(nèi)壁有約0.4 mm的間隙，熱態(tài)時(shí)則緊貼機(jī)座壁以散熱冷卻。在線圈層間與鐵芯槽底共設(shè)置了24個(gè)測(cè)溫元件，上下游各12個(gè)，每相8個(gè)，4個(gè)層間4槽底。轉(zhuǎn)子采用“T”型結(jié)構(gòu)。

3 典型事故簡(jiǎn)述

(1) 1996年3月，1號(hào)機(jī)在運(yùn)行中發(fā)電機(jī)差動(dòng)和電壓記憶過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組事故停機(jī)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：靠定子下游側(cè)偏上方向，定子鐵芯齒壓條脫焊掉出造成定子A、C相線棒受剪切發(fā)生短路。廠家派專家到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)搶修，采取將燒壞的線棒甩開(kāi)并短接的臨時(shí)措施，歷時(shí)25天才修復(fù)。

(2) 1997年7月，1號(hào)機(jī)在運(yùn)行中定子內(nèi)部突然冒煙，在冒煙過(guò)程中，發(fā)電機(jī)保護(hù)未發(fā)任何信號(hào)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：定子第5～26槽的鐵芯過(guò)熱變色，槽楔板燒焦碳化，鐵芯存在嚴(yán)重的短路現(xiàn)象。在吊出定子后，發(fā)現(xiàn)共有26個(gè)轉(zhuǎn)子磁極外園有著與定子鐵芯燒損部位相對(duì)應(yīng)的明顯擦傷痕跡。在拆除鐵芯過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在鐵芯燒毀部位周圍共有9根定位筋存在明顯松動(dòng)現(xiàn)象，其中有4根定位筋在鐵芯拆完后便掉落下來(lái)。廠家采取加固并更換部分定位筋，同時(shí)對(duì)定子鐵芯齒壓條進(jìn)行加強(qiáng)補(bǔ)焊等措施。

(3) 1999年6月，3號(hào)機(jī)運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)進(jìn)人孔冒出大量黑煙，且伴有濃烈的焦味，運(yùn)行聲音異常，機(jī)組停機(jī)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)定子、轉(zhuǎn)子相摩擦，定子下游側(cè)部分鐵芯磨損，跨9個(gè)齒部，寬約25 cm左右(0.225 m2)，有明顯的發(fā)熱痕跡，其槽楔板變色發(fā)黃并掉出，測(cè)其鐵芯內(nèi)圓，發(fā)現(xiàn)定子變形成喇叭口狀，即上游側(cè)內(nèi)徑大，下游側(cè)內(nèi)徑小，原因?yàn)轼澪步罟潭輻U和塞焊點(diǎn)斷裂發(fā)生定轉(zhuǎn)子掃膛事故。

(4) 2000年10月，2號(hào)機(jī)在并網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)生定子一點(diǎn)接地，停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)：定子上游側(cè)161～162槽之間的鐵芯齒壓條脫焊后卡在定轉(zhuǎn)子之間，造成162槽上層線棒和第161下層線圈棒受剪導(dǎo)致短路。經(jīng)對(duì)定子進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)除齒壓條脫落處鐵芯有松動(dòng)外，其它部位均未見(jiàn)松動(dòng)，決定采用就地更換損壞的線棒，在齒壓條脫焊處打入環(huán)氧齒壓條壓緊鐵芯并用環(huán)氧膠粘固的方法進(jìn)行處理。

(5) 2001年7月，2號(hào)發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)及電壓記憶過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作跳閘停機(jī)。檢查發(fā)現(xiàn)，2號(hào)發(fā)電機(jī)發(fā)生定子108槽B相端頭跨接線熔斷，造成定子局部絕緣損壞形成AB相短路事故。后決定采用就地更換損壞的線棒。

4 事故原因分析

4.1 定子制造工藝上存在的缺陷

從事故后的檢修發(fā)現(xiàn)定子鐵芯與機(jī)座內(nèi)壁的間隙大部分<0.4 mm，有的間隙甚至為0，不符合間隙應(yīng)≥0.4 mm要求。當(dāng)定子鐵芯達(dá)到一定溫度時(shí)，定子鐵芯熱膨脹后與機(jī)座內(nèi)壁緊貼，至使鐵芯整體的熱膨脹失諧，當(dāng)達(dá)到某種強(qiáng)度極限時(shí)，就可能拉斷或切斷鴿尾筋緊固件。

4.2 定子鐵芯材料制造工藝上存在的缺陷

鐵芯硅鋼片的質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，沖片存在諸多缺陷。如芯片規(guī)格不同，疊片工藝粗糙，芯片有毛刺、變形、缺齒等現(xiàn)象，甚至厚度不一，從外觀看芯片噴漆質(zhì)量較差，部分存在銹跡和絕緣脫落。

4.3 鐵芯壓緊結(jié)構(gòu)存在問(wèn)題

(1) 壓緊結(jié)構(gòu)不能滿足鐵芯釋壓后的整體剛度。齒壓板上的各壓指相互高差超出規(guī)定值2 mm，相鄰兩塊齒壓板壓指的高差大于1 mm，超出范圍造成鐵芯表面波浪度大。

(2) 鐵芯穿心螺桿的絕緣較為薄弱，容易造成鐵芯短路而燒壞鐵芯。

(3) 多處鐵芯插入量大于3 mm，不符合設(shè)計(jì)要求，造成此原因之一是鐵芯疊好后，加壓工具有限，而進(jìn)行分瓣加壓使鐵芯壓緊度相差較大。

4.4 發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)效率低

高砂水電廠4臺(tái)機(jī)組自投運(yùn)以來(lái)，在氣溫較高季節(jié)里，由于發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)效率較低，發(fā)電機(jī)定子溫度經(jīng)常達(dá)到110℃左右，使機(jī)組限負(fù)荷運(yùn)行。

5 采取的措施

(1) 加強(qiáng)鴿尾筋與機(jī)座結(jié)合措施：每根鴿尾筋加裝4個(gè)圓柱銷，以增加鴿尾筋固定件的剪切強(qiáng)度，緊固螺桿M10×20材質(zhì)由A3鋼改為35CrMO鋼。

(2) 定子鐵芯國(guó)產(chǎn)矽鋼片更換為日本進(jìn)口H10矽鋼片，并保證芯片與基座間隙≥0.4 mm，滿足鐵芯整體的熱膨脹要求。

(3) 穿心螺桿與芯片穿心孔改用進(jìn)口絕緣套管絕緣隔離，增大穿心螺桿與鐵芯芯片的絕緣強(qiáng)度。

(4) 穿心螺桿直徑由*27改為*29，上下齒壓板各54個(gè)穿心螺桿擴(kuò)孔至*32。

(5) 上、下游齒壓板每隔50 cm加焊三角形筋板，以減小鐵芯釋放后的擴(kuò)張度，增強(qiáng)鐵芯的整體剛度。全部齒壓板采用1Cr18Ni9Ti非導(dǎo)磁材料制成。

(6) 對(duì)芯片質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，剔除有　缺角、折彎、齒部或根部斷裂、槽楔尖角彎曲及絕緣強(qiáng)度低的芯片。 (蘭有磷)