定子冷卻水泵跳閘事故原因分析及處理

摘 要：某廠發(fā)電機(jī)冷卻方式為水氫氫，即發(fā)電機(jī)定子鐵芯冷卻方式為氫氣間接冷卻，發(fā)電機(jī)定子繞組冷卻方式為去離子水直接冷卻，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組冷卻方式為氫氣直接冷卻。去離子水采用定子冷卻水泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)。定子冷卻水泵在發(fā)電廠至關(guān)重要，定子冷卻水泵故障，可能會(huì)將發(fā)電機(jī)線圈燒損，直接導(dǎo)致發(fā)電機(jī)重大危險(xiǎn)。若斷水保護(hù)動(dòng)作，應(yīng)檢查定子冷卻水泵是否跳閘，備用水泵是否聯(lián)動(dòng)，分析判斷進(jìn)水濾網(wǎng)是否堵塞及保護(hù)裝置誤動(dòng)等因素。文章著重分析大唐遼源發(fā)電廠330MW 3號(hào)機(jī)組定子冷卻水泵跳閘原因，以及在檢修中根據(jù)分析方案查找和治理的措施。

關(guān)鍵詞：定子冷卻水泵；跳閘；缺相跳閘；定子冷卻水泵跳閘

中圖分類號(hào)：TH31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）29-0094-02

隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，各種設(shè)備問題也日益增多，給安全生產(chǎn)帶來了重大隱患，而作為全廠動(dòng)力源泉的電動(dòng)機(jī)首當(dāng)其沖，對(duì)電動(dòng)機(jī)事故跳閘應(yīng)做好必要防范手段，電動(dòng)機(jī)跳閘原因很多，處理更為復(fù)雜，特別是事故跳閘。如何做好應(yīng)對(duì)電機(jī)跳閘，減少電機(jī)跳閘，保證安全生產(chǎn)已刻不容緩，跳閘是電動(dòng)機(jī)最為常見的故障，本文就我廠低壓電動(dòng)機(jī)定子冷卻水泵常見的跳閘故障類型，故障原因，并結(jié)合我廠實(shí)際事故案例進(jìn)行分析，采取最好的防范措施，減少機(jī)組跳閘次數(shù)，保證生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少不必要的非停事故。

1 事故概述

某發(fā)電廠3號(hào)與4號(hào)機(jī)組2×330MW亞臨界汽輪發(fā)電機(jī)組，分別于2008年11月12月份投產(chǎn)，汽輪機(jī)為北京北重汽輪電機(jī)有限責(zé)任公司制造的NC330-17.75/0.39/540/540型亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸雙排汽、采暖抽汽凝汽式機(jī)組。發(fā)電機(jī)為北京北重汽輪發(fā)電機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的T255-460水氫氫冷卻、靜止硅整流勵(lì)磁系統(tǒng)、三相隱極式同步發(fā)電機(jī)。我廠定子冷卻水泵的主要作用將定子冷卻水箱中的去離子冷卻水通過定子冷卻水泵打到發(fā)電機(jī)定子繞組空芯銅導(dǎo)線中，將銅導(dǎo)線中的熱量吸收并進(jìn)入定子冷卻水箱中進(jìn)行冷卻，防止定子繞組過熱，燒損定子線圈，影響發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。定子冷卻水泵在電廠中至關(guān)重要，如果定冷水流量低于

30 t/h，延時(shí)30s動(dòng)作于機(jī)組跳閘。定子繞組允許的最高溫度為120℃。在正常運(yùn)行條件下，定子繞組溫度應(yīng)不超過90℃，各測(cè)試點(diǎn)及定子鐵芯的各測(cè)試點(diǎn)溫度指示大致相同，其標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5℃，如果標(biāo)準(zhǔn)偏差大于5℃時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。發(fā)電機(jī)定子繞組溫度超過120℃，發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作跳閘。

2 事故經(jīng)過

2012年01月02日，早9：20，3號(hào)機(jī)直流110 W第二組電源絕緣監(jiān)測(cè)裝置報(bào)警就地檢查，進(jìn)行查找，確定機(jī)MCC段母線控制裝置報(bào)警。同時(shí)3號(hào)機(jī)汽機(jī)監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)3B定子冷卻水泵跳閘，3A定子冷卻水泵聯(lián)鎖啟動(dòng)。電氣人員立刻去機(jī)MCC段母線查找定子冷卻水泵開關(guān)。定子冷卻水泵開關(guān)綜合保護(hù)裝置報(bào)警顯示“缺相故障報(bào)警”并伴有電纜燒焦的氣味。將3B定子冷卻水泵抽屆開關(guān)拉出，發(fā)現(xiàn)開關(guān)控制電纜全部燒損。并伴有一相動(dòng)力電源斷開。

3 定子冷卻水泵電動(dòng)機(jī)發(fā)生跳閘故障

低壓電動(dòng)機(jī)跳閘主要分為電源開關(guān)跳閘、接觸器跳閘、熱繼電器跳閘三大類，當(dāng)然還有現(xiàn)如今應(yīng)用比較多的變頻器故障導(dǎo)致電機(jī)跳閘。我們?cè)谌粘９ぷ髦凶顬槌Ｒ姷氖翘娫撮_關(guān)和跳熱繼電器，跳熱繼電器是一般的故障，而跳電源開關(guān)則是相當(dāng)嚴(yán)重的故障。定子冷卻水泵跳閘在電氣方面故障有定子繞組缺相運(yùn)行，定子繞組首尾反接，三相電流不平衡，繞組短路和接地，繞組過熱和轉(zhuǎn)子斷條、斷路等。

3.1 定子冷卻水泵電動(dòng)機(jī)發(fā)生跳閘故障的外因

故障外因主要有：電源電壓過高或過低；三相電流不平衡；保護(hù)器或熱繼電器整定值過??；開關(guān)、接觸器及熱繼電器等元件老化；起動(dòng)和控制設(shè)備出現(xiàn)缺陷；接線錯(cuò)誤導(dǎo)致反轉(zhuǎn)；電動(dòng)機(jī)過載；聯(lián)鎖跳閘；電源及引出線缺相、短路或接地；元件連接處虛接及銅鋁連接處發(fā)熱；周圍環(huán)境溫度過高，有粉塵、潮氣及對(duì)電機(jī)有害的蒸氣和其它腐蝕性氣體、油類等。

3.2 定子冷卻水泵電動(dòng)機(jī)發(fā)生跳閘故障的內(nèi)因

故障內(nèi)因主要有機(jī)械部分損壞，如軸承和軸頸磨損，轉(zhuǎn)軸彎曲或斷裂，支架和端蓋出現(xiàn)裂縫。旋轉(zhuǎn)部分不平衡或聯(lián)軸器中心線不一致。所傳動(dòng)的機(jī)械發(fā)生故障（有摩擦或卡澀現(xiàn)象），甚至造成電動(dòng)機(jī)卡住不轉(zhuǎn)。引起電動(dòng)機(jī)過電流發(fā)熱，使電動(dòng)機(jī)溫度急劇上升，繞組燒毀； 繞組損壞，如繞組對(duì)外殼和繞組之間的絕緣擊穿，匝間或繞組間短路，繞組各部分之間以及首尾之間的接線發(fā)生差錯(cuò)，焊接不良，繞組斷線等；鐵芯損壞，如鐵芯松散和疊片間短路；綁線損壞，如綁線松散、滑脫、斷開等。

4 我廠定子冷卻水泵跳閘原因分析

低壓電動(dòng)機(jī)的跳閘故障外因一般比較容易觀察與發(fā)現(xiàn)，而內(nèi)因往往不容易發(fā)現(xiàn)。由于電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式、制造質(zhì)量、使用和維護(hù)情況的不同，往往可能出現(xiàn)同一故障有不同外觀現(xiàn)象，或同一外觀現(xiàn)象引起不同的故障。因此要正確判斷故障，必須先進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的觀察、研究和分析。然后進(jìn)行檢查與測(cè)量，找出故障所在，并采取相應(yīng)的措施予以排除。步驟如下：

①首先了解電機(jī)的型號(hào)、規(guī)格、使用條件、使用年限，以及電機(jī)在發(fā)生故障前的運(yùn)行情況。當(dāng)時(shí)機(jī)組負(fù)荷

220 MW，定子冷卻水泵電機(jī)型號(hào)Y200L2-2，容量37 kW，電壓等級(jí)380 W，額定電流69.8 A，角型接線，丹東黃海電機(jī)有限公司制造。以運(yùn)行3年，在故障前運(yùn)行良好，電機(jī)溫度25℃，聲音正常。由于3號(hào)機(jī)3A定子冷卻水泵振動(dòng)大，2011年12月02日切換到3B定子冷卻水泵運(yùn)行，正常運(yùn)行時(shí)，3B定冷泵電流58.2 A，定子冷卻水流量為80 t/h。

②察看故障現(xiàn)象，察看時(shí)要按電動(dòng)機(jī)故障情況靈活掌握，通過觀察分析判斷，再把電機(jī)拆開，測(cè)量并仔細(xì)觀察其內(nèi)部情況，找出其故障所在。將3B定子冷卻水泵進(jìn)行停電做措施，對(duì)3B定子冷卻水泵電機(jī)三相測(cè)絕緣，A相對(duì)地絕緣：500 Ω，B相對(duì)地絕緣：500 Ω，C相對(duì)地絕緣：500 Ω，相間絕緣為0 Ω。并由檢修人員對(duì)定子冷卻水泵電機(jī)三相測(cè)平衡電阻均為0.5 Ω。電機(jī)絕緣均正常。電機(jī)故障可排除。故障縮小到3B定子冷卻水泵抽屜開關(guān)處，表面現(xiàn)象看控制電纜以及接觸器全部燒損。同時(shí)負(fù)荷側(cè)動(dòng)力電源A相斷開，綜合報(bào)警顯示“缺相故障報(bào)警”顯示。初步判斷由于3B定子冷卻水泵A相動(dòng)力電纜與接觸器連接處接頭接觸不良，進(jìn)行弧光放電打火，導(dǎo)致3B定子冷卻水泵抽屜開關(guān)電纜燒損，屬故障外因。

5 定子冷卻水泵事故處理及防范措施

5.1 定子冷卻水泵處理

經(jīng)過檢修更換備用抽屜開關(guān)，綜保裝置修改定值完畢，進(jìn)行空載試驗(yàn)，用電流表測(cè)試泵的空載電流，測(cè)試數(shù)據(jù)顯示：A、B、C三相電流分別為28 A、28.8 A、29.3 A，A、B、C三相電流相差不大，僅約1.3 A，三相電流不平衡值為4.5%，電動(dòng)機(jī)的額定電流為69.8 A，空載電流為額定電流的40%，符合電動(dòng)機(jī)空載時(shí)三相電流不平衡值為僅在10%左右，電流為額定電流的30%～50%的要求，抽屜開關(guān)試驗(yàn)正常后接帶負(fù)荷，重新啟動(dòng)3B定子冷卻水泵運(yùn)行正常，3A定子冷卻水泵恢復(fù)備用。事故處理完畢，110V直流裝置報(bào)警復(fù)位，報(bào)警光字牌消失。缺相運(yùn)行是常見故障之一。三相電源中只要有一相斷路就會(huì)造成電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行。缺相運(yùn)行可能由于線路熔斷器熔體熔斷，開關(guān)觸點(diǎn)或?qū)Ь€接頭接觸不良等原因造成。三相電動(dòng)機(jī)缺一相電源后，如在停止?fàn)顟B(tài)，由于合成轉(zhuǎn)矩為零而堵轉(zhuǎn)（無法起動(dòng)）。電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流比正常工作的電流大得多。因此，在此情況下接通電源時(shí)間過長(zhǎng)或多次頻繁地接通電源起動(dòng)將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)燒毀。運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)缺一相時(shí)，如負(fù)載轉(zhuǎn)矩很小，仍可維持運(yùn)轉(zhuǎn)，僅轉(zhuǎn)速略有下降，并發(fā)出異常響聲；負(fù)載重時(shí)，運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)，將會(huì)使電動(dòng)機(jī)繞組燒毀。

5.2 防范措施

5.2.1 在開關(guān)備件上嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)并及時(shí)分析保護(hù)動(dòng)作原

因

應(yīng)選用正規(guī)廠家制造的開關(guān)，禁止選用工藝不良的開關(guān)以及不符合設(shè)備型號(hào)的開關(guān)。使用開關(guān)時(shí)，必須進(jìn)行復(fù)檢，不得走過場(chǎng)，做到防患于未然。集控室發(fā)現(xiàn)DCS“發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)光字牌動(dòng)作”。運(yùn)行中發(fā)生發(fā)電機(jī)斷水時(shí)，則在中控室會(huì)發(fā)出“發(fā)電機(jī)斷水”光字牌，30 s后，若仍不能恢復(fù)水循環(huán)，則應(yīng)將發(fā)變組出口斷路器跳閘，以保證設(shè)備安全。發(fā)電機(jī)斷水的原因可能是：由于一臺(tái)定子冷卻水泵事故或過負(fù)荷跳閘，另一臺(tái)水泵未能聯(lián)動(dòng)；發(fā)電機(jī)冷卻水系統(tǒng)嚴(yán)重泄漏；定子冷卻水路上發(fā)生嚴(yán)重阻塞而導(dǎo)致流量過低等。

5.2.2 制定詳盡方案

定子冷卻水進(jìn)水溫度超限。運(yùn)行中出現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子冷卻水進(jìn)水溫度超限時(shí)，應(yīng)全面分析出水溫度及定、轉(zhuǎn)子繞組和鐵芯的溫度情況。如未超限，則發(fā)電機(jī)仍可按額定工況運(yùn)行。同時(shí)，應(yīng)通知有關(guān)人員核對(duì)檢查，以排除表計(jì)本身故障的可能性。如發(fā)生超限情況，則應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行工況，降低發(fā)電機(jī)的有功或無功負(fù)荷，使各部分溫度在限額內(nèi)運(yùn)行。在進(jìn)行上述分析和處理的同時(shí)，應(yīng)尋找冷卻水溫超限的原因并予以消除。加強(qiáng)電機(jī)的運(yùn)行巡視檢查，對(duì)電機(jī)的保護(hù)裝置動(dòng)作情況，電流變化進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)軸承溫度，軸振動(dòng)做好記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)查找分析。

6 結(jié) 語

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，電動(dòng)機(jī)及控制設(shè)備的技術(shù)性能也日益完善。在工作中如何正確的使用和掌握其性能，減少故障的發(fā)生，保證電力設(shè)備安全生產(chǎn)運(yùn)行，還需要我們?cè)趯?shí)際工作中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，勤加思考，不斷的去完善，正確判斷電動(dòng)機(jī)、控制設(shè)備存在的問題與故障處理，找出故障原因并加以分析，及時(shí)采取對(duì)策，以保證電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)設(shè)備的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 熊信銀，朱永利.發(fā)電廠電氣部分[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2] 王士政，馮金光.發(fā)電廠電氣部分[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2002.

[3] 耿旭明，趙澤民.電氣運(yùn)行于檢修[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.