1 高砂水電廠概況

　　福建省高砂水電廠位于沙溪干流上，是沙溪流域梯級開發(fā)的第六級電廠，1992年9月開工興建，是一個具有發(fā)電、防洪、航運等綜合利用的中型樞紐工程。電站系低水頭逕流式，樞紐由溢流壩、河床式發(fā)電廠房、110 kV室內(nèi)開關(guān)站、船閘等組成。總裝機容量50 MW，安裝4臺單機容量12.5 MW國產(chǎn)燈泡貫流式發(fā)電機組，相繼于1995，1996年投產(chǎn)。

2 發(fā)電機參數(shù)及結(jié)構(gòu)

2.1 發(fā)電機參數(shù)

型 號：SFWG12.5-48/4950

額定轉(zhuǎn)速：125r/min

額定容量：12 500kW/13 889kVA

額定電壓：6 300V

額定電流：1 272A

定子外形尺寸：*5 100×2 350mm

絕緣等級：F級

2.2 發(fā)電機結(jié)構(gòu)

定子機座采用整圓結(jié)構(gòu)，定子鐵芯為貼壁結(jié)構(gòu)，采用低損耗高硅鋼片沖制的扇形疊裝而成，全圓54根鴿尾筋定位，用壓圈及螺栓壓緊，鐵芯外徑為4 950 mm，內(nèi)徑為4 500 mm，鐵芯長度為970 mm，無徑向通風溝，鐵芯外圓冷態(tài)時與機座內(nèi)壁有約0.4 mm的間隙，熱態(tài)時則緊貼機座壁以散熱冷卻。在線圈層間與鐵芯槽底共設(shè)置了24個測溫元件，上下游各12個，每相8個，4個層間4槽底。轉(zhuǎn)子采用“T”型結(jié)構(gòu)。

3 典型事故簡述

(1) 1996年3月，1號機在運行中發(fā)電機差動和電壓記憶過電流保護動作，機組事故停機。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：靠定子下游側(cè)偏上方向，定子鐵芯齒壓條脫焊掉出造成定子A、C相線棒受剪切發(fā)生短路。廠家派專家到現(xiàn)場指導搶修，采取將燒壞的線棒甩開并短接的臨時措施，歷時25天才修復。

(2) 1997年7月，1號機在運行中定子內(nèi)部突然冒煙，在冒煙過程中，發(fā)電機保護未發(fā)任何信號。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：定子第5～26槽的鐵芯過熱變色，槽楔板燒焦碳化，鐵芯存在嚴重的短路現(xiàn)象。在吊出定子后，發(fā)現(xiàn)共有26個轉(zhuǎn)子磁極外園有著與定子鐵芯燒損部位相對應(yīng)的明顯擦傷痕跡。在拆除鐵芯過程中，發(fā)現(xiàn)在鐵芯燒毀部位周圍共有9根定位筋存在明顯松動現(xiàn)象，其中有4根定位筋在鐵芯拆完后便掉落下來。廠家采取加固并更換部分定位筋，同時對定子鐵芯齒壓條進行加強補焊等措施。

(3) 1999年6月，3號機運行中，發(fā)電機進人孔冒出大量黑煙，且伴有濃烈的焦味，運行聲音異常，機組停機。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)定子、轉(zhuǎn)子相摩擦，定子下游側(cè)部分鐵芯磨損，跨9個齒部，寬約25 cm左右(0.225 m2)，有明顯的發(fā)熱痕跡，其槽楔板變色發(fā)黃并掉出，測其鐵芯內(nèi)圓，發(fā)現(xiàn)定子變形成喇叭口狀，即上游側(cè)內(nèi)徑大，下游側(cè)內(nèi)徑小，原因為鴿尾筋固定螺桿和塞焊點斷裂發(fā)生定轉(zhuǎn)子掃膛事故。

(4) 2000年10月，2號機在并網(wǎng)運行中發(fā)生定子一點接地，停機檢查發(fā)現(xiàn)：定子上游側(cè)161～162槽之間的鐵芯齒壓條脫焊后卡在定轉(zhuǎn)子之間，造成162槽上層線棒和第161下層線圈棒受剪導致短路。經(jīng)對定子進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)除齒壓條脫落處鐵芯有松動外，其它部位均未見松動，決定采用就地更換損壞的線棒，在齒壓條脫焊處打入環(huán)氧齒壓條壓緊鐵芯并用環(huán)氧膠粘固的方法進行處理。

(5) 2001年7月，2號發(fā)電機差動保護及電壓記憶過電流保護動作跳閘停機。檢查發(fā)現(xiàn)，2號發(fā)電機發(fā)生定子108槽B相端頭跨接線熔斷，造成定子局部絕緣損壞形成AB相短路事故。后決定采用就地更換損壞的線棒。

4 事故原因分析

4.1 定子制造工藝上存在的缺陷

從事故后的檢修發(fā)現(xiàn)定子鐵芯與機座內(nèi)壁的間隙大部分<0.4 mm，有的間隙甚至為0，不符合間隙應(yīng)≥0.4 mm要求。當定子鐵芯達到一定溫度時，定子鐵芯熱膨脹后與機座內(nèi)壁緊貼，至使鐵芯整體的熱膨脹失諧，當達到某種強度極限時，就可能拉斷或切斷鴿尾筋緊固件。

4.2 定子鐵芯材料制造工藝上存在的缺陷

鐵芯硅鋼片的質(zhì)量達不到設(shè)計要求，沖片存在諸多缺陷。如芯片規(guī)格不同，疊片工藝粗糙，芯片有毛刺、變形、缺齒等現(xiàn)象，甚至厚度不一，從外觀看芯片噴漆質(zhì)量較差，部分存在銹跡和絕緣脫落。

4.3 鐵芯壓緊結(jié)構(gòu)存在問題

(1) 壓緊結(jié)構(gòu)不能滿足鐵芯釋壓后的整體剛度。齒壓板上的各壓指相互高差超出規(guī)定值2 mm，相鄰兩塊齒壓板壓指的高差大于1 mm，超出范圍造成鐵芯表面波浪度大。

(2) 鐵芯穿心螺桿的絕緣較為薄弱，容易造成鐵芯短路而燒壞鐵芯。

(3) 多處鐵芯插入量大于3 mm，不符合設(shè)計要求，造成此原因之一是鐵芯疊好后，加壓工具有限，而進行分瓣加壓使鐵芯壓緊度相差較大。

4.4 發(fā)電機冷卻系統(tǒng)效率低

高砂水電廠4臺機組自投運以來，在氣溫較高季節(jié)里，由于發(fā)電機冷卻系統(tǒng)效率較低，發(fā)電機定子溫度經(jīng)常達到110℃左右，使機組限負荷運行。

5 采取的措施

(1) 加強鴿尾筋與機座結(jié)合措施：每根鴿尾筋加裝4個圓柱銷，以增加鴿尾筋固定件的剪切強度，緊固螺桿M10×20材質(zhì)由A3鋼改為35CrMO鋼。

(2) 定子鐵芯國產(chǎn)矽鋼片更換為日本進口H10矽鋼片，并保證芯片與基座間隙≥0.4 mm，滿足鐵芯整體的熱膨脹要求。

(3) 穿心螺桿與芯片穿心孔改用進口絕緣套管絕緣隔離，增大穿心螺桿與鐵芯芯片的絕緣強度。

(4) 穿心螺桿直徑由*27改為*29，上下齒壓板各54個穿心螺桿擴孔至*32。

(5) 上、下游齒壓板每隔50 cm加焊三角形筋板，以減小鐵芯釋放后的擴張度，增強鐵芯的整體剛度。全部齒壓板采用1Cr18Ni9Ti非導磁材料制成。

(6) 對芯片質(zhì)量嚴格把關(guān)，剔除有　缺角、折彎、齒部或根部斷裂、槽楔尖角彎曲及絕緣強度低的芯片。 (蘭有磷)