发电机定子铁心是由成千上万张扇形硅钢片叠装而成的，装置完成的定子铁心哀求槽形平直、槽壁平整、有足够的紧力，以担保铁心的刚度和避免电磁力引起片间振动，还要把稳片间绝缘不应受损、透风道均匀整洁、不变形等。
发电机定子铁心由于制作或检修的缘故原由可能存在质量不良，或者在运行中由于热和机器力的浸染，引起铁心松动，造成片间绝缘破坏而短路，在短路区域形成局部过热，尤其是发生在槽周围表面，会加速绕组绝缘劣化，威胁机组的安全运行。本文以河北南网某机组铁心故障为例，对铁心松动缘故原由进行剖析、对修复方法和质量检测方法进行先容和总结。
河北南部电网某电厂2号发电机在运行中涌现声音非常，经综合剖析诊断为铁心松动造成。停机检讨创造定子励侧槽口34与35槽之间第64段铁心、31槽与32槽之间第1段铁心过热见图1，1槽与2槽间铁芯边端（阶梯齿）靠近压指处的铁芯硅钢片齿部，发生严重的片间松动磨损征象，磨损的大部分硅钢片已磨成粉状，导致严重过热破坏见图2，35和36槽线棒槽口绝缘因铁心松动有磨损，36槽线棒磨损尤其严重，松动的铁心将5.5 mm厚的绕组绝缘磨损达深度达5 mm，若不及时创造不久就很可能形成短路接地，造成重大故障。
用专用仪器丈量槽楔压紧情形创造槽楔普遍较松，按厂家规定其值应在0.2～0.5之间，实际丈量值达到了1.0。
图1 铁心松动劣化
图2 过热引起的铁心破坏
2 故障缘故原由及暴露出的问题2.1 铁心制造及检修质量存在问题
发电机在运行中铁心会受到各种力的浸染，个中转子和定子之间的径向力波形成的交变磁拉力及铁心的自重占很大比例，如果铁心制造时压装比较松，径向力波将导致铁心和个别扇形片的振动，从而伴随涌现噪音和齿的断裂。铁心或它的个别区域压装变松的紧张缘故原由是由于扇形片的厚度特殊不屈均、定子定位筋安装不准确、透风槽钢安装禁绝确、铁心在制造厂时的叠装质量低劣等，本台机组检修就创造故障齿段厚度不屈均。
检修过程中铁芯定位螺杆过紧，本机组在上次修理过程中曾对定子铁芯的轭部定位螺杆进行紧固，从而使得铁芯轭部定位螺杆的预紧量与中部穿心螺杆的预紧量失落去了原来1:0.75的比例平衡，轭部过紧会引发齿部弹开，然而由于端部铁芯粘结稳定，从而导致端部铁芯段之间的透风槽板的预紧量低落造成铁芯的松动和磨损。励端定子铁心受外力敲击损伤明显。
从图2可以看到，在励端破坏槽间的齿压板上有十分明显的压痕，不但导致齿压板下的铁板变形，而且使第一档阶梯铁芯和第一档透风槽板的齿条破坏。由于励端第二档铁芯段的阻隔，外力未能影响到第二档透风槽板，以是检讨第二档透风槽板时，没有创造任何透风齿条受损痕迹。
2.2 运行中温度变革的影响
发电机昼夜负荷不屈均， 有功负荷变革较大，无功负荷也随之有较大变革，这些都会导致铁心温度变革。有关资料统计表明，有功负荷变革200～130 MW，无功负荷变革110～20 Mvar, 会导致铁心温度变革达25~35℃。某些发电机由于调峰须要频繁启停，使发电机定子铁心的温度变革范围达50～70℃。
发电机在运行中定子铁心温度激烈变革使硅钢片间的夹紧力产生松紧变革，永劫光反复如此，会使定子铁心周期性热胀冷缩，就随意马虎引起铁心齿部松动，在电磁力浸染下产生振动和噪声。
3 处理方法3.1 铁心松动处理
发电机铁心整体或部分松动都属于不正常征象，在检修中必须予以肃清。处理铁心压装普遍松动的问题较为繁芜，须要根据详细情形在制造厂家参加下详细地加以办理。该当把稳的是，用紧压圈压紧铁心的方法一样平常是不许可的，由于这种方法有破坏定子绕组绝缘的可能性，而且也达不到良好的效果，这种方法只能使很短的一段铁心叠片压紧。
铁心的个别区域尤其是端部铁心的松动和较大的振动是比较常见的。在这种情形下，一样平常采取在片间插入0.2 mm厚的环氧玻璃布板的方法，环氧玻璃布板与铁心片隔一片或两片细心插入见图3。根据铁心松动的程度，决定插入的片数及每片插入的深度，按照履历，不取出线棒时最大插入深度约在100 mm。
由于铁心两侧紧靠绕组，如向更深处连续插片比较困难，此时要取出线棒，这样便于插片到更深处，以增强片间绝缘和减小涡流。对付间隙较小，环氧玻璃布板难以插入的铁心叠片，可用窄而薄的专用工具把齿撬开，在撬开的缝隙中注意灌输同一牌号的绝缘漆。
图3 铁心松动插片处理
3.2 定子铁心热点磷酸电解处理
电解是将电流利过电解质溶液或熔融态物质(又称电解液)，在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程。对付铁心表面热点位置采取磷酸电解堕落过程中，磷酸电解液中正1价氢离子(H+)流向阴极并得到电子，发生还原反应，天生氢气；负3价磷酸根离子(PO33-)流旭日极定子铁心冲片，冲片铁板基材失落去电子，发生氧化反应，变成正2价铁离子，溶于电解液中。
冲片表面毛刺及尖角处的打仗溶液面历年夜，积累离子多，易先反应而溶于电解液中，从而肃清片间短路发热点。磷酸电解步骤见图4。
图4 磷酸电解操作紧张步骤
按照西门子工艺规范,磷酸电解液的配比见表1。
表1 磷酸电解液配比
用电极浸沾磷酸电解液在须要电解堕落表面来回涂刷，电解期间目测或借助普通放大镜检讨，如冲片层次已清晰则停滞电解。
3 修复后热点检测铁心松动处理完毕后，应对铁心进行质量检测，一样平常采取两种实用化检测方法，电磁法（ELCID）和红外热成像法（铁损试验）对付个别齿部仍过热严重的铁心，应连续处理，如可将环氧玻璃布板插人更深。
3.1 电磁法铁心检测
若定子铁心存在绝缘失落效或明显老化的叠片，当哪怕施加很小的励磁电流时，也会感应出故障涡流由，如果从探测感应电流动手，如果能直接探测故障点产生的磁场，而不是检测故障产生的热效应，须要的磁通量就会很低，这就就办理了传统的试验方法问题，这便是铁心故障电磁探测法，事理如图5所示。
图5 Chattock检测仪在定子齿上的定位
通过给定子铁心的附加励磁线圈施加很小的励磁电流，使得在铁心内沿轴向产生约4%的额定磁通密度，当铁心轴向的叠片间发生短路故障并与周向磁通形成一个闭合回路时，故障区会感应出很小的故障电流。通过Chattock线圈丈量该故障电流所产生的磁位差，即可以实现对故障点的定位和故障程度的剖断。
电磁法度模范低磁通、小电流检测，省时省力，方便用于铁心质量检测。因此在该机铁心松动处理完毕后，首先采取低磁通检测进行检测见图6，如果有故障点，再采取热成像法确认故障严重程度。
图6 现场电磁法检测
检测结果如图7-8。
图 7 电流轨迹图
图8 铁心整体视图
从轨迹图和铁心整体视图可以看出，发电机铁芯故障电流峰值均低于100mA，整体铁芯视图良好，解释发电机铁芯故障经修理和处理后的质量状况良好。
3.2 红外热成像试验
红外热成像试验（红外铁损）是检测铁心质量无缺性最直不雅观的办法，为了进一步确认铁心质量，决定进行铁心损耗试验，通过丈量铁轭和齿部的温度，检讨各部分温升及温差，综合判断铁心片间绝缘是否良好，确保在热点处理后铁心质量，避免发电机带毛病投运。
该发电机所处12.6米平台，6kV配电室位于其下方的6.5米平台，电源选取方便，启备变为有载调压，系统电压调度方便，由于采取6kV电压，励磁电流相对较低，可降落励磁电缆截面，便于缠绕，并可以知足铁损试验的1.4T的磁密值，试验时利用热成像仪检讨定子的全部齿，找出温升较高部位，然后结合红外点温计进行特殊监视。
红外检测结果如图8。
图9 铁心红外成像图谱
从建立试验磁通开始，通过红外热成像仪对铁心温度进行了监视，铁心整体没有过热点，最高温升小于25K，最大温差小于15K，单位铁损低于2.58W/kg，检修后铁心绝缘良好。
4 结论（1）铁心处理过程中手工操作在生产工艺过程中所占比例大、工艺质量对人的手工工艺和任务心依赖性高，对铁齿松动修复过程中应严控操作工艺，防止插刀、槽锲退出及安装过程中对片间绝缘二次损伤。
（2）铁心故障修复后应至少进行一次电磁法检测，以验证修理质量，有条件的可同时利用红外热成像法确认铁心表面有无热点。
（3）针对近年来部分600MW发电机涌现的铁心松动问题，特殊是在同一制造厂家的机组上重复发生的问题应引起重视，及时对其他机组进行针对检讨，提前创造设备隐患，确保机组安全运行。
（4）铁心松动及时检测和处理，防止铁芯局部热点劣化，因此应制订反事件方法，把两种铁心检测方法纳入检修后常规试验项目中，确保铁芯大修后铁心无毛病投运。
本文编自《电气技能》，论文标题为“汽轮发电机定子铁心松动剖析及处理”，作者为郝锋、岳啸鸣。
