摘 要：4号机组C级检修期间，检查4号机转子引线时，发现转子引线负极靠近滑环侧穿轴螺杆及螺帽上有部分电蚀痕迹。立即组织检修人员对转子引线进行全面排查。最终确认故障点位于滑环下端靠近大轴外侧穿轴螺杆及大轴外侧螺帽螺牙处，故障面积共约2C㎡。响水涧公司对转子引线负极穿轴螺杆及螺帽按照原尺寸进行重新加工。对重新加工后的螺杆及螺帽进行镀银处理，以增加其导电性能。
关键词：转子接地 转子引线 穿轴螺杆 电蚀
1 设计概况
安徽响水涧抽水蓄能电站位于安徽省芜湖市三山区峨桥镇境内，距繁昌县城约25km，距芜湖市约45km，是一座日调节纯抽水蓄能电站。电站装机容量1000MW，装设4台单机容量为250MW的立轴单级混流可逆式水泵水轮机-发电电动机组。电站建成后以二回500kV出线接入华东电网，担任华东电网的调峰、填谷、调频、调相以及事故备用等任务，该电站是我国第一座主辅设备齐全全面国产化的日调节纯抽水蓄能电站。发电电动机为立轴、半伞式、凸极、三相、空冷、可逆式同步电机。主要由定子、转子、上导轴承、推力及下导轴承、上机架、下机架和辅助部分组成。辅助部分主要包括空气冷却器、高压油顶起装置、制动系统、粉尘收集系统、灭火系统、油水管路等。发电电动机有发电、抽水、发电调相、抽水调相、停机五种稳定工况，另外还设有拖动机、线路充电等特殊工况。机组发电方向（发电、发电调相、拖动机及线路充电工况）运行时，旋转方向俯视为逆时针方向；机组电动方向（抽水、抽水调相工况）运行时，旋转方向俯视为顺时针方向。机组在发电工况运行时，有功是可调的，机组在抽水工况运行时，吸收的有功大小，根据当时的水头和频率由调速器自动进行调整。发电电动机转子磁极连接线由硬连接更换成6层1.5mm厚紫铜片做成的“Ω”形软连接。
2 故障现象
4号机组C级检修期间，检修人员对4号机转子引线进行检查时，发现转子引线负极靠近滑环侧穿轴螺杆及螺帽上有部分电蚀痕迹如图1。若上述缺陷进一步恶化，可能会发生转子引线熔融，造成机组在运行过程中因转子一点接地而事故停机。
图1：穿轴螺帽电蚀部位
3 原因分析
1．分析可能的原因有：
（1）转子引线穿轴处螺帽在运行中可能发生松动，导致螺帽与螺杆螺纹接触面不紧密，产生虚接现象，在大电流（1500A）的作用下导致螺纹熔融烧蚀。
（2）转子引线穿轴螺杆处的强度设计值可能不满足要求，螺杆及螺帽在长期运行中，受离心力的作用造成螺牙受损剥落，在大电流作用下继而发生螺纹熔融现象。
（3）转子引线在穿轴处采用螺帽与螺杆螺纹连接的导电回路设计，由于螺帽螺纹与螺杆螺纹在加工精度上无法完全保证严丝合缝，且离心力的作用下可能会增大螺纹接触面的虚接现象，从而造成螺杆部分电蚀熔融现象。
2．问题排查：
（1）对该故障点螺帽进行拆除时，发现螺帽与内侧铜牌连接可靠，无任何松动现象。且查阅近三个月4号机定检作业指导书，发现转子引线穿轴螺杆检查项目结果均正常，故排除转子引线穿轴处螺帽在运行中发生松动的可能性。
（2）查阅哈电提供的发电机转子引线及导电螺杆强度计算报告得知，螺纹牙额定工况下最大应力为31.2MPa,小于许用应力80MPa，满足设计要求，（计算结果见下图2）。故基本排除转子引线穿轴螺杆螺牙强度设计值不满足要求的可能性。
图2 螺纹牙应力计算结果汇总
（3）拆除故障螺杆后，发现大轴外侧穿轴螺杆及大轴外侧螺帽螺牙存在轻微烧蚀现象，螺杆其他部位及其他螺帽未见异常（共4个螺帽），此种采用螺纹连接型式的导电回路设计，无法保证螺牙在加工精度上做到完全严丝合缝，易造成螺牙之间的虚接，且在离心力的作用下可能会增大螺牙接触面的虚接现象，在大电流的作用下致使该虚接处发热，继而产生熔融电蚀故障。
4 处理过程
1.对转子引线负极穿轴螺杆及螺帽按照原尺寸进行重新加工。
2.对重新加工后的螺杆及螺帽进行镀银处理，以增加其导电性能。
3.刷镀完成后回装引线负极穿轴螺杆及螺帽，见下图3。
图3 回装后的大轴内侧引线
4.转子回路所有电气连接件回装完毕后，对转子回路进行了绝缘电阻和直流电阻测试，测值分别为40MΩ和98.36MΩ，数据合格。
5 暴露问题
此种采用螺纹连接的电气回路存在设计缺陷，无法保证螺杆螺纹与螺帽螺纹在加工工艺上达到完全严丝合缝，易产生接触面虚接现象，继而可能会造成烧蚀故障。
6 防范措施
为预防和控制同类缺陷再次发生，而采取的技术措施、管理措施，以及举一反三的排查和防控措施等。
1.对转子引线进行改造，拟改造为铜牌接触面的电气连接方式。
2.每月结合机组定检对4台机组转子引线穿轴处进行详细检查并做好记录。
3.在转子引线改造之前，结合D级及以上检修，对转子引线穿轴处进行全面的解体检查，防止内部螺牙熔融造成转子接地故障。
参考文献
[1] 梅祖彦.抽水蓄能技术.北京：清华大学出版社.1988.
[2] 陈林，罗丽.水轮发电机转子磁极连片烧毁原因分析及处理措施.科技与企业，2014（11）.