Стартовая >> Архив >> Генерация >> Ремонт статорных обмоток турбогенераторов мощностью до 100 МВт

Ремонт статорных обмоток турбогенераторов мощностью до 100 МВт

Левин А. М.

турбогенератор

В энергосистемах России эксплуатируется большое количество турбогенераторов, на которых срок эксплуатации статорных обмоток превысил 25-30 лет и по результатам профилактических испытаний или визуального осмотра возникает необходимость их замены. В этом случае можно значительно снизить затраты, если вместо приобретения нового комплекта стержней восстановить изоляцию существующих.
При восстановлении стержней меняется корпусная изоляция без замены изоляции элементарных проводников. Часто высказываются опасения о состоянии изоляции элементарных проводников на турбогенераторах, имеющих стержни статорной обмотки с компаундированной изоляцией, из-за ионизационного старения связующего, вызванного появлением зазора между плетеным стержнем и первым слоем корпусной изоляции.
Однако для обмоток турбогенераторов на напряжение до 10,5 кВ включительно эти процессы происходят достаточно медленно [1] и, кроме того, очень легко оценить состояние изоляции визуально и проверкой элементарных проводников на замыкание.
Для восстановления стержней необходимо восстановить прямолинейность пазовых и форму изгиба лобовых частей, иначе их укладка с термореактивной изоляцией будет невозможна (как известно, лобовые части имеют форму эвольвенты, наложенной на поверхность усеченного конуса с углом отгиба 22°30' для нижних и 18-20° для верхних стержней).
Отклонения формы лобовых частей компаундированных стержней от чертежа вызваны индивидуальной подгонкой при укладке стержней в горячем состоянии, а прямолинейность пазовой части неизбежно нарушается при выемке стержня.
Восстановление формы стержня, а также запечка корпусной изоляции производятся в специальной пресс-форме, изготовить которую несложно даже в условиях электростанции.
Пресс-форма представляет собой приспособление с винтовыми струбцинами и прессующими прямолинейными планками для пазовой части стержня и приставными конусами с фигурными планками для лобовых частей стержня.
В качестве прессующих планок для пазовой части по широкой стороне стержня могут быть использованы швеллеры (для стержней турбогенераторов мощностью 30 МВт применялся швеллер № 12, а 60 МВт - № 14), а по узкой стороне цельные или составные планки (составные планки можно изготовить на любом фрезерном станке). Конусы для лобовых частей (в виде 1/4 части усеченного конуса) изготавливаются из листовой стали любой марки толщиной 5-15 мм.
Фигурные планки для лобовых частей выполняются из сваренных между собой двух полос листовой стали толщиной 2,5 - 3 мм и высотой на 15-20 мм больше высоты сечения лобовой части стержня, между которыми заложены дистанционные распорки.
Формуются и свариваются полосы по образцовому стержню, а при его отсутствии - по разметке на поверхности конусов для лобовых частей стержня.
Для этого на лист плотной бумаги, в масштабе 1:1, переносится с заводского чертежа кривая выгиба лобовых частей обмотки для наружного и внутреннего слоев на развертке конусной поверхности. Если заводской чертеж стержня для данной обмотки отсутствует, то указанная кривая может быть построена самостоятельно [2]. Затем чертеж накладывается на боковую поверхность конуса и контур кривой переносится на его поверхность. После этого на конусах необходимо проверить угол смещения головок стержня со стороны турбины и возбудителя по отношению к пазовой части. Этот угол в градусах может быть вычислен по формуле а = 180° y/z, где а - угол смещения головки стержня по отношению к пазовой части, град.; у - шаг обмотки со стороны соответственно турбины и возбудителя; z - число пазов статора.
Восстанавливается форма стержня в прессформе планками пазовой и лобовой частей после его нагрева до температуры 70 - 80°С током (0,7 - 0,8)Iном со старой корпусной изоляцией, так как при правке лобовых частей стержня без корпусной изоляции может произойти смещение элементарных проводников. Если восстанавливаются стержни с термореактивной изоляцией, то восстановления формы стержней, как правило, не требуется.
Выбор материалов для изоляции стержня ничем не отличается от аналогичного выбора изоляции обмоток высоковольтных электродвигателей [3]. Для стержней на напряжение 10,5 кВ не рекомендуется применять стеклослюдинитовую ленту с подложкой из полиэтилентерефталатной пленки, в связи с тем, что она является некороностойким материалом [4].
Выпечка изоляции выполняется в пресс-форме при температуре 150- 160°С с электронагревателями в прессующих планках либо нагревом стержня током.
Более предпочтителен первый вариант (хотя при этом несколько усложняется конструкция пресс-формы), так как нагрев изоляции идет от наружных слоев к внутренним, вследствие чего появляется возможность более точного контроля максимальных значений температуры изоляции.
Для нагрева пазовых частей нами были встроены нагреватели из полосы Х20Н80 сечением 20 х 1 мм (по две полосы в каждый швеллер) с изолирующими планками из асбоцемента, для лобовых частей - изолированная стекломикалентой проволока из того же сплава диаметром 2 мм.
Питание нагревателей пресс-формы осуществлялось от вторичной обмотки сварочного трансформатора, при этом ток нагревателей пазовой части составил 150 - 200 А, лобовой - 20 - 30 А.
Укладка стержней и изолировка головок производятся по обычной технологии. Необходимо обратить особое внимание на выполнение изоляции соединения выводных шин со стержнями линейных выводов генератора, так как в указанных местах наиболее часто происходят короткие замыкания в лобовых частях.
Длительная и надежная работа статорной обмотки генератора во многом зависит от качества выпечки препрега в лобовых частях обмотки. Главная проблема, возникающая при использовании для нагрева электрокалориферов, - значительная разница температур низа и верха лобовых частей обмотки. Поэтому для выравнивания температур рекомендуется под нижними частями лобовых частей установить лампы накаливания мощностью 500 - 1000 Вт или термоэлектронагреватели, включенные (с целью снижения температуры нагрева) на пониженное в 1,7-2 раза напряжение.
Окончание процесса запечки можно определить по отверждению образцов препрега, размещенных в четырех - шести точках лобовых частей обмотки с каждой стороны.
По указанной технологии в период с 1996 по 2003 г. был выполнен ремонт статорных обмоток на 8 турбогенераторах мощностью от 25 до 60 МВт.

Выводы

  1. С целью снижения затрат на ремонт статорных обмоток турбогенераторов мощностью до 100 МВт вместо приобретения нового комплекта стержней может быть выполнено восстановление изоляции существующих.
  2. Восстановление формы пазовых и лобовых частей, а также прессовка и выпечка изоляции стержней статорных обмоток турбогенераторов выполняются с помощью простейшей пресс-формы, изготовить которую можно даже в условиях электростанции.
  3. Для выравнивания температур при выпечке препрега электрокалориферами рекомендуется под нижними частями лобовых частей организовать дополнительный подогрев лампами накаливания или термоэлектронагревателями.

Список литературы

  1. Куликовский В. Б. Работа изоляции в генераторах. Возникновение и методы выявления дефектов. М.: Энергоиздат, 1981.
  2. Турбогенераторы. Расчет и конструкция / Титов В. В., Хуторецкий Г. М., Загородная Г. А. и др. М.: Энергия, 1967.
  3. Левин А. М/ Выбор технологии при ремонте статорных обмоток электродвигателей мощностью свыше 100 кВт. - Энергетик, 1993, № 4.
  4. Бернштейн Ё.М/ Изоляция электрических машин общего назначения. М.: Энергоиздат, 1981.
 
« Реконструкция приемных лотков конвейеров тракта топливоподачи   Ресурс и надежность металла теплосилового оборудования ТЭС »
электрические сети