飞来峡机组阻尼条熔断的设计浅析

1、飞来峡机组阻尼条熔断的设计浅析    摘要：介绍飞来峡组磁极阻尼条熔断情况，并从机组的基本设计出发，重新进行了电磁计算，特别采用有限元方法对瞬变电磁场、采用国际流行的商业软件ANSYS对温度场进行理论计算，借助于国内对此类机组设计的经验，从阻尼绕组设计、定子槽数及气隙设计、齿谐波及斜槽设计、阻尼系统损耗、电磁振动等方面综合分析问题所在，并提出解决方案。 关键词：飞来峡发电机组磁极阻尼条谐波振动电蚀 前言 飞来峡机组是由奥地利的依林（ELIN）和奥钢联（MCE）合作生产的贯流式水轮发电机组，电厂装机为4台35.5mw，分别于9

2、9年7、8、9投入运行。01年11月，在对2#发电机进行第二次计划性检修中，发现全部72个磁极中有10个磁极都出现第三根阻尼条（旋转方向最后一根）的中部熔断的严重现象。我们立即对1#、3#、4#机进行了检查，也发现第三根阻尼条均有过热现象；再检查发电机的保护，结果表明保护整定值均符合厂家的要求，未出现变值和误动作情况；全面检查一年来的运行记录数据，也未发现负序及失磁保护动作，机组在运行过程中也没有出现过三相不平衡及短路现象。飞来峡发电机组的阻尼条熔断事故规律性强，特征典型，笔者曾主设过灯泡式水轮发电机，现结合我局会同有关设计单位的计算提出掘见，愿此分析不仅有助于飞来峡发电机组具体事故的处理，同

3、时对其它电站类似问题处理及贯流式水轮发电机组的设计也具有借鉴作用。发电机设计有关电磁参数发电机型号：Sv725/72-183，灯泡贯流式机组额定出力：39.0MVA额定电压：10.5kV（±5%） 额定电流：2144(/).4A额定频率：50Hz飞逸转速：265.0rpm额定转速：83.3rpm额定功率因数：0.9   励磁电压:163.8V      励磁电流:1079.0A短路励磁电流:561.7A    空载励磁电流:580.4A 

4、; 定子：  槽数Z1=324   铁芯内径D1=736 mm          槽距 t1=71mm  槽宽 bn=26 mm阻尼条：3*16 mm  阻尼孔距t2 =64(工学/水利工程 论文 /).1mm  单边气隙=9 mm2      机组

5、磁极故障情况在01年11月对2#发电机进行第二次计划性检修中，发现一台机的全部72个磁极中，有10个磁极出现第三根阻尼条中部熔断（见图1），大部分阻尼条都出现断裂，槽口撑破，断裂主要从阻尼导体轴向的中部开始，阻尼条挤出槽口后，在气隙中挤压变形，甚至有些甩出，即使未断裂的阻尼条也已明显可见从槽口处变形凸起（呈吐舌状）；其余磁极的阻尼条虽然没有熔断，但也有多处过热现象，所有磁极的过热程度均以顺旋转方向第三根（最后一根）最为严重。我们即时对另外对1#、3#、4#发电机的磁极进行的仔细检查，虽未发现有铜块掉落的现象，但对各拔出的两个对称磁极进行检查中，都发现第三根阻尼条处均有过热现象，说明存在潜在性的

6、缺陷。检修人员对2#发电机的保护进行了全面检查，保护整定值均符合厂家的要求，未出现变值，并且动        作正确。调阅一年来的运行记录数据，保护动作记录未发现负序及失磁保护动作，发电机负序电流并没有超过整定值，或者三相不平衡及短路现象。图1 阻尼条从槽口断裂、甩出至本文撰写即03年3月，1#、3#机组的阻尼条也熔断，各机组到出现问题的运行时间分别为：1#机1.98、2#机1.2、3#机1.7万小时。3 原因分析由于飞来峡机组的阻尼条熔断台机类似，属于典型、规律性的案例，所以我们从基本电磁方案

7、设计和电磁场理论入手分析探讨。3.1 阻尼绕组设计飞来峡机组定子为324槽，槽距为71mm，转子每极阻尼为3根，槽距为64.1mm，槽配合t2/t1=0.90。t2/t1的大小影响气隙谐波，按国内设计经验一般选在0.720.85。假设气隙均匀，对定、转子不同槽配合情况下的磁导谐波进行分析。通过数值计算表明，t2/t1在接近于1和3) 谐波磁场如5次与7次谐波在转子上感生300Hz频率的磁场，并产生600 Hz频率的电磁振动。这些振动都可能造成阻尼系统的损伤。用有限元对飞来峡机组阻尼条电磁力计算结果如表3所示。在额定运行情况下，阻尼条离心力的计算结果为640N，可见

8、第三根阻尼条的电磁力远大于离心力，这样就造成了第三根阻尼条在运行时的剧烈振动（见图6）。表3  阻尼系统电磁力分析阻尼条123径向电磁力最大值（Electromagnetic field problems and applications (ICEF96. page15-18). International Academic Publisher. 1996.Synthetic Analyzingof Damp Bar Breaking【

9、 Summary 】 : This article Concerning the breaking circumstance of generator's damp bar in the FeiLaiXia water conservancy. And computing of magnetic field and temperature field from the desig