摘 要：玉龙滩水电站自发电以来，出现了四次磁极引线处的并头套烧损事故，给电站带来了巨大的损失。通过对事故的分析与处理，找出了事故发生的原因：一是转子磁极线圈引线并头套处的连接铜板接触不良，搭接面不够，接触电阻增大，在转子电流的作用下持续发热，导致温度升高，连接铜板过热，使得并头套及磁极引线烧损；二是检修时，转子磁极键未打紧，机组运行中磁极松动，使得磁极引线并头套处的连接铜板接触不良而烧毁磁极线圈引线及并头套。对此类事故的处理，为同类型水电站在丰水季节处理类似事故时，提供了有益的借鉴和参考。
关键词：转子磁极；烧损；引线连接；并头套
一、概述
玉龙滩水电站位于青海省海北州门源县境内大通河流域，电站总装机容量2×10+1×5MW。1#机组装机容量为10MW,于2006年4月18日正式并网发电，其主要技术参数为：发电机型号SF10-24/4250、Ue=6.3KV、Ie=1078A、ne=250r/min;励磁方式：可控硅励磁，Ule=210V、Ile=520A。转子磁极是由机组生产厂家德阳东方电机厂派技术及安装人员到现场进行挂装完成，挂装完成后根据规范要求通过自检、甲方监理检查鉴定后由青海电力试验研究院试验合格后投入生产。
初期发电运行一切正常，带满负荷连续运行至2006年7月18日转子磁极线圈引线连接处并头套第一次起火烧损，处理完成后又分别于2007年9月5日、2007年10月9日、2011年7月11日先后三次烧损。发生这四次磁极并头套烧损事故时，正值电站丰水期发电的高峰时期，机组全部处于满发状态，事故停电造成的发电损失巨大。由于几次事故情况雷同，这里不再赘述，仅以2007年10月9日发生的转子磁极线圈烧损事故，举例分析事故的原因及处理情况。
二、磁极并头套烧损全过程
1. 事故前运行状态：机端电压U=6.3KV、无功功率Q=0.1MVar、励磁电压Ul=117V、励磁电流Il=340A，均在允许的运行参数范围内，运行正常。
2. 10：36：16 1#机组保护装置发出转子一点接地告警动作信号，技术人员用万用表测量转子正负极对地电压，“+”对地37V、“－”对地80V，判断故障为转子回路正极对地绝缘下降。
3. 为查清具体情况，于10：48分下令将1#机组由运行转备用，停机对转子回路进行检查：(1)用500V摇表分别对转子线圈、转子回路正负极引线进行了对地绝缘检查，测得转子线圈对地绝缘“∞”，转子回路引线对地绝缘“+”对地10MΩ、“－”对地100MΩ,完全符合规范要求，但显示出“+”对地绝缘有下降。(2)检修及技术人员一道进入机坑内，检查转子磁极线圈，从转子磁极线圈引线到相邻两磁极间连接的并头套并未发现有任何发黑的地方，也未闻见有任何异味出现。(3)根据检查结果，为消除一个个可疑故障点，检修人员仍然对转子外围引线、刷架、集电环上的积碳进行了彻底清扫。(4)待清扫完后，再次用500V摇表测量转子回路绝缘，“+”、“－”对地绝缘均为200MΩ，完全满足规范要求，且转子一点接地故障信号复归。
4. 根据检查及处理转子一点接地故障情况，于13：18分重新开启机组至空载，继续监测转子回路电压，“+”、“－”极对地电压均为35V，保护装置也再未发转子一点接地动作信号。
5. 因未发现任何异常，于13：19：03秒下令机组并网，未防止机组异常，只允许机组带有功功率P=300KW、无功功率Q=0.1MVar,此时机端电压6.3kv、励磁电流Il=340A。
6. 13：19：20秒正在调速器旁打开机组导叶开度的运行人员听见机坑内有异常声音，且从发电机进人孔处看见有火光，瞬间火势已有扩大趋势，见此情形运行人员急跳机旁灭磁开关，急停机组。在停机过程中，机组内冒出烟雾，且从进人孔处散发出烧焦的刺鼻味道，但火已熄灭。
7. 待机组停止，机坑内烟雾散尽后，运行人员做好安措，由技术及检修人员进入发电机内检查，发现转子磁极间连接的引线及并头套烧损。
8. 将1#机组事故情况汇报调度，同时将转子磁极线圈引出线及并头套烧损情况，通过电话和传真方式告知上级公司和制造厂家(东方电机厂)，要求速派技术人员到现场，对事故原因进行分析、查找和处理。
三、事故原因分析与查找：
于10月15日生产厂家派来的技术人员到达现场，随即双方技术人员一道，对整个转子、定子、上、下机架进行了全面检查，除烧损磁极引出线、转子阻尼环外，定子线棒头上、转子阻尼环连接头及线圈上均附着有少量熔化的铜粉，未找到有其它任何东西。
由于此次1#机组磁极线圈烧损已是第三次了，前两次烧损后也是生产厂家派人到现场来一并分析处理，仅仅是针对烧损磁极，而对好的磁极未能查看。磁极的一再烧损，已引起我方的高度重视。
这一次烧损的转子磁极并头套与第一次烧损的是同一处，与第二次、第四次均不同，究其原因：1、磁极并头套处的连接铜板间未焊好，焊料未填实，使得两连接铜板间接触不紧密，造成过流面积不够，在转子大电流的作用下持续温升而烧毁；2、磁极在挂装时磁极键未打紧，造成磁极在转子转动过程中松动，使得相邻两磁极连接处的并头套松动，连接处铜板接触面出现间隙，在转子励磁电流的作用下持续发热，连接处电阻越来越大，从而在长时间的运行过程中并头套处温度不断升高，以致于着火燃烧。以上两点因素，最终归结一点：磁极并头套处铜板接触不紧密，造成过流面不够，持续温升过高而烧损。如果是这样，那些目前暂时未烧损的磁极仍存在安全隐患。
针对分析的情况，要加以证实，就必须将转子的其余磁极并头套全部打开，才能找到真正的原因，永决后患。经过相关部门及双方技术人员会商，决定打开其余所有未烧损的磁极并头套。当打开后检查发现，其中有一磁极并头套处已变色，且用0.05~0.10mm塞尺检查并头套处铜板搭接面的间隙，均有不同程度的通过，这充分证明了前面两点分析原因。
四、烧损磁极及并头套的处理
1. 检修处理方案的制定：
由于1#机组发生事故时，正值大通河流域丰水期，机组正满负荷发电，相关的主管部门要求要尽量缩短检修工期，减少发电损失。针对这种情况有两种方案可供选择：(1)由生产厂家重做转子磁极，将转子吊出机坑，在机组安装间重新挂装新磁极，重新焊接并头套。这样做的好处在于：对重做转子的挂装及并头套的焊接都方便，易保证质量。但问题在于：要将整个机组拆出，重新安装一遍，这无外乎相当于一次机组的大修，而此时正值丰水期，厂房尾水位较高，尾水闸门漏水量较大，无法保证能盘车，且检修工期长；(2)从机组上机架两支腿间将磁极拔除，由生产厂家提供相关材料，在现场重做磁极。转子不吊出机坑，看是否能在机坑内挂装并焊接并头套。这样做的好处在于：不必将机组整体拆卸并安装，检修工作量大大缩短。但问题在于：这个方案的实施有相当大的难度与风险，且质量难以保证。(1)转子在现场做，线圈等各种材料要从生产厂家发往现场。做好后又无打压等试验设备，需请专业试验单位技术人员前来；(2)在定子机坑内作业，一是定、转子之间空间狭小，下阻尼环连接处螺丝不好拆卸；二是在磁极并头套处施焊，极易伤及定子，要做好相应的安全保护措施，保证万无一失。
根据对以上方案的分析和反复商酌，双方技术人员对现场及机组上机架进行了实际观测，决定采取一个综合方案：(1(转子磁极由原生产厂家重做，发往现场；(2)不吊出发电机转子，直接从上机架两支腿间将原烧损磁极吊出，然后吊入新的磁极，在机坑内挂装并焊接并头套。虽然此方案有一定的难度和风险，但只要技术和检修人员施工方法得当、相关的安全保护措施做到位，这个风险值得一冒，它也考验着双方技术人员的智慧和胆识。
2. 检修方案的实施：
(1)打开机组定子机坑上风洞盖板、定子灭火水管、转子上挡风板，直接利用行车从上机架两支腿间将转子磁极键拔除。
(2)拆下损坏磁极间的上下阻尼环“Ω”型连接头。
(3)打开磁极另一端引线的“U”型连接头，以及各相邻两磁极引线连接处的并头套及其背后的绝缘衬板。
(4)用行车吊出已烧损磁极。
(5)将厂家重做的新磁极吊入机坑，挂装于转子上，插入磁极键并用16磅大锤打紧。
(6)为保证磁极在机组运行时不致于再次松动，清扫定、转子及上机架上的杂物，取出所有工、器具，撤出所有人员，将机组开启，逐渐升速转动至额定转速约2min。停下机组，做好安全措施，检查磁极间有无松动，二次打紧磁极键并点焊牢固。
(7)用石棉板等防火隔热材料，做好定子和转子线圈的保护工作，取消并头套，直接焊接各磁极间连接铜板。每一对磁极间连接铜板焊接完毕后，均用0.02mm塞尺检查，看连接铜板间是否存在间隙。若有，必须重新焊接，直到用0.02mm塞尺检查不能通过为止。
(8)检查确认整个连接铜板接触面无间隙后，安装连接板处背后的绝缘衬板，并用玻璃丝带绑扎牢固，刷上固化剂和绝缘漆。
(9)连接新磁极与相邻磁极间的“U”型连接头，并绑扎牢固玻璃丝带绝缘，刷上固化剂和绝缘漆。
(10)连接先前拆下的转子阻尼环“Ω”型连接头。
(11)清除定、转子上的杂物，仔细检查定、转子之间的空气间隙内是否存在遗留物，清理干净，按照顺序：依次安装好定子灭火水管、转子上挡风板、定子上风洞盖板等，恢复发电机原样。
(12)从上至下，全面检查整个发电机组，确认无任何杂物后，待转子磁极线圈引线连接处的固化剂和绝缘漆干燥24h以上，重新开启1#机组至额定转速，空转48h以上，对整个转子回路以及定子做烘干处理。
(13)停下机组，做好安全措施，检查转子与定子上潮湿部分是否干燥。用500V绝缘摇表摇转子回路绝缘，其绝缘强度达到“∞”，完全符合规范要求。
(14)拆除安全措施，恢复1#发电机组，具备开机条件。开机至额定转速，加励磁电压，使发电机机端电压升至额定值6.3KV,空载2h，观察机组无异常、保护装置无任何动作信号。至此，确认机组已具备重新并网发电条件，1#机组检修完毕。
(15)按照电业安全作业规程，办理各种手续，申请调度，于2007年11月1日14：02分1#机组重新并网成功。
五、对1#机组转子磁极并头套烧损事故的反思与建议
从该电站2006年7月18日1#机组转子磁极并头套第一次烧损，到2011年7月11日第四次烧损，共计四次，这种情况在各水电站并不多见。经过统计：四次事故检修共耗时1320h，损失发电量1320万KW.h,经济损失达277.2万元。这对于一个小型电站来说，损失可谓巨大，值得好好反思与总结。我们不仅要问：为什么1#发电机组转子并头套一次又一次地烧损?
1. 该电站三台机组全部是由德阳东方电机厂设计、制造，并在现场挂装完成。一是：该厂技术力量雄厚，在全国都是有名的制造电机的厂家。二是：同样的制作工艺、同样的挂装方法，其余2#、3#机组从发电至今未出现任何此类问题。据曾经参与该电站建设的一位技术人员回忆，此台机组转子挂装时换了一批人。难道说换人差距就这么大？即便如是说，那我们在技术上还有很多道程序把关，如：质检、监理、验收等，那又是怎么一道一道过的呢?我想只有一个回答，那就是：(1)没有对转子挂装的各个环节进行必要的监理，记录有造假之嫌；(2)厂家自检、甲方监理、验收等各环节把关不严，磁极引线连接板处并头套，在焊接完灌注填料时，接触面未灌实。在检测时又未能仔细检测出有间隙，或是很粗心地看了看。所有这些因素，均是造成此类事故的根源。
2. 考虑到丰水季节的发电损失较大，为缩短检修时间，未能将发电机转子吊出机坑检修，无法从根本上保证磁极引线连接处的焊接质量，个别磁极引线接头处仍未连接牢固。
3. 从行车拔磁极键的力度来看，磁极键未打紧。在机组长时间的运行过程中，磁极有可能松动，使得磁极引线连接处脱焊，造成接触面接触不良，电阻过大。在长时间的大电流作用下，持续发热氧化，温度不断升高。
4. 由于条件所限，电站未能配备相应的测量设备，无法在故障初期就精确测量，找出故障磁极从而进行更换；保护装置仅能判断转子一点接地故障，没有直观显示正、负极的对地电阻；在转子一点接地故障发出后，未能仔细测量和调试出磁极线圈的直流和交流电阻的变化，使得故障演变为事故。
5. 在保护装置发出转子一点接地故障信号后，对转子回路清扫完，“+”对地绝缘强度从10MΩ，恢复至200MΩ，且与“—”对地绝缘强度一样，造成了对故障的误判，使技术人员误认为转子一点接地是由于转子回路引线和集电环处碳刷磨损后的积碳所至。
鉴于以上情况，建议：1、按照规程规定时间大修1#机组，将转子吊出，由专业的机电安装队伍重新对各磁极进行仔细检查，更换不符合要求的磁极键并打紧；2、重新打开转子磁极引线连接头，对磁极引线连接处的并头套和铜板，重新焊接牢固。套好并头套后，将并头套与引线铜板之间的间隙灌实。3、引线铜板与其背后的衬板一起绑扎牢固，一定要等固化剂和绝缘漆干后方可吊转子入机坑。4、在保护装置发出转子一点接地故障后，必须及时停机，由专业的调试人员对转子回路进行测试，检测出故障磁极，并将其处理掉。5、制造厂家应对业主高度负责，在出现故障时及时派出技术人员，与甲方一道，分析、排查故障，缩短检修工期，减少发电损失。
六、积累的经验和值得借鉴的地方
通过对1#机组转子磁极的检修，锻炼了职工队伍，提高了技术人员的业务水平，为处理同类故障积累了经验。运行人员能够从故障开始出现时，及时查看转子回路，并跳灭磁开关，切断励磁电源，避免因磁极着火伤及定子，造成更大的设备损失。
在丰水季节发电的小水电，由于尾水位太高，尾水闸门密封不严，漏水量过大，在无法盘车的情况下，不吊出转子，直接在定子机坑内作业，缩短了检修工期，为丰水季节多发电争取了宝贵时间，减少了发电损失，但值得提醒的是要注意检修质量、检修各环节把关和做好设备的防护措施，这为同类型水电站的检修提供了有益的借鉴和参考。
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