390MW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障分析與處理

孫國(guó)彬，宋繼平

(大唐淮北發(fā)電廠，安徽 淮北 235000)

1.設(shè)備事故簡(jiǎn)況

發(fā)電機(jī)由美國(guó)GE公司授權(quán)日本東芝(定子)、中國(guó)哈動(dòng)(轉(zhuǎn)子)制造。型號(hào)390H，其主要參數(shù)為：視在功率468MV·A、有功功率397.8MW、功率因數(shù)0.85、2極、3相、50Hz、3 000r/min、Y接線、全氫冷、F級(jí)絕緣、額定電壓19kV、額定電流1 4221A、勵(lì)磁電壓750V、勵(lì)磁電流2 360A、線圈溫度103℃、鐵芯溫度120℃、氣體溫度40℃、氫氣純度98%、氫氣壓力414kPa。

2號(hào)機(jī)組2007年3月5日投產(chǎn)，至2009年2月事發(fā)前，該燃機(jī)作為調(diào)峰機(jī)組，頻繁啟停機(jī)，整套發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況良好。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)7瓦軸振水平基本穩(wěn)定在70μm。但自2009年3月份以來(lái)，啟動(dòng)過(guò)一階臨界轉(zhuǎn)速(約840r/min)時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)呈逐漸上升趨勢(shì)，3月21日達(dá)到190μm。

2.事故設(shè)備檢查過(guò)程及分析

(1)3月30日機(jī)組經(jīng)冷卻后停止盤車，分別測(cè)量了零轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子的直流電阻和交流阻抗及3 000r/min時(shí)的交流阻抗，零轉(zhuǎn)速時(shí)交流阻抗與交接時(shí)相比下降約17%；3 000r/min時(shí)交流阻抗下降約38%?；敬_定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在匝間短路。

(2)3月24日，專家來(lái)廠現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試分析，進(jìn)行了兩次升速試驗(yàn)，在升速過(guò)程中(發(fā)電機(jī)加勵(lì)磁)，7X(7瓦水平軸振)過(guò)臨界時(shí)振動(dòng)峰值分別達(dá)到161μm和181μm，而在降速過(guò)程中，發(fā)電機(jī)去勵(lì)磁后，振動(dòng)立即恢復(fù)至正常值。說(shuō)明發(fā)電機(jī)異常振動(dòng)與加載勵(lì)磁相關(guān)。

(3)安排2號(hào)機(jī)組檢修，進(jìn)行發(fā)電機(jī)的故障檢修處理，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抽發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子工作。4月10日將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子抽出，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行兩極電壓試驗(yàn)。兩極電壓差為26V左右，說(shuō)明確實(shí)存在匝間短路。進(jìn)一步進(jìn)行分部電壓測(cè)量，判斷匝間短路存在于第6槽和第9槽。

(4)拆除勵(lì)側(cè)護(hù)環(huán)檢查，發(fā)現(xiàn)端部線圈R彎處的匝間絕緣移位現(xiàn)象嚴(yán)重，膠水已失效。拆除汽側(cè)護(hù)環(huán)，檢查端部線圈匝間絕緣，R彎處的匝間絕緣移位現(xiàn)象比勵(lì)側(cè)更加嚴(yán)重。端部直線部分的匝間絕緣也有移位。從端部情況來(lái)看匝間短路存在多點(diǎn)故障和絕緣位移的情況，需更換全部轉(zhuǎn)子繞組的直線絕緣和端部絕緣并涂膠中溫固化，由于現(xiàn)場(chǎng)和當(dāng)?shù)鼐痪邆滢D(zhuǎn)子線圈中溫加熱固化和高速動(dòng)平衡的條件，決定返原廠檢修。

3.故障設(shè)備解體處理與原因分析情況

(1)故障設(shè)備產(chǎn)品背景。2號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)匝間絕緣移位，是HEC此型號(hào)產(chǎn)品首次發(fā)生、也是首臺(tái)采用GESUPPLY提供的成品匝間絕緣墊條(含槽部、轉(zhuǎn)角和弧部)作為轉(zhuǎn)子銅線間的絕緣材料，這種匝間絕緣墊條涂有B階段粘接膠。

(2)處理措施。制造廠專業(yè)人員赴電廠進(jìn)行再次確認(rèn)，判定轉(zhuǎn)子存在匝間短路的可能性；為了保證診斷準(zhǔn)確性，需將轉(zhuǎn)子抽出后進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果與出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。4月10日，轉(zhuǎn)子抽出后進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)并進(jìn)行了轉(zhuǎn)子端部窺鏡檢查，確認(rèn)轉(zhuǎn)子匝間短路，端部轉(zhuǎn)角絕緣80%移位。

發(fā)電廠方希望在保證質(zhì)量的前提下，力爭(zhēng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障處理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，4月11日上午HEC召開故障處理會(huì)議，組織工具和搶修材料，4月12日搶修工具和第一批材料包裝發(fā)貨，同時(shí)派遣產(chǎn)品相關(guān)部門專業(yè)人員赴現(xiàn)場(chǎng)。

在現(xiàn)場(chǎng)拆除9號(hào)線圈后，發(fā)現(xiàn)槽內(nèi)直線段匝間絕緣也存在移位、斷裂、重疊、成波浪狀、凹陷等不同現(xiàn)象的絕緣損壞，需更換匝間絕緣。匝間絕緣的固化溫度要達(dá)到120℃以上，而現(xiàn)場(chǎng)不具備加熱用烘爐。4月17日發(fā)電廠方同意2號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子返廠修復(fù)。轉(zhuǎn)子修復(fù)合格后發(fā)回電廠裝配。

4.事故分析

經(jīng)全臺(tái)線圈拆出和對(duì)匝間絕緣粘接狀態(tài)的細(xì)致查看，分析認(rèn)為匝間絕緣移位的主要原因是絕緣墊條和銅排粘接強(qiáng)度不高所致。

匝間絕緣材料由美國(guó)GE公司提供，匝間墊條上自帶粘接膠，HEC首次使用。因390H型產(chǎn)品的技術(shù)引進(jìn)中，不包括有關(guān)絕緣方面的技術(shù)轉(zhuǎn)讓，廠家在不完全掌握外方工藝的前提下采用了HEC原有匝間絕緣烘壓工藝。本臺(tái)產(chǎn)品粘接后，未發(fā)現(xiàn)有開裂現(xiàn)象便進(jìn)行下線。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所見匝間絕緣粘接狀態(tài)及溢膠現(xiàn)象，可以確定，有些匝間墊條上的粘接膠并沒有完全固化好，使粘接強(qiáng)度未達(dá)到最佳狀態(tài)。

用于定位刷的少量JX9膠，固化較好，但其粘接面積不均勻，造成JX9膠粘接點(diǎn)間那些粘接強(qiáng)度不高的墊條開膠后產(chǎn)生變形、抻開、斷裂、折疊等現(xiàn)象。這更證明自帶粘接膠的匝間墊條粘接強(qiáng)度不高。

燃機(jī)作為調(diào)峰機(jī)組，而頻繁啟停機(jī)，使得轉(zhuǎn)子銅線和直線匝間絕緣熱漲及冷縮交替頻繁，更使上述缺陷嚴(yán)重化。

5.修復(fù)處理結(jié)果及預(yù)防措施

(1)2號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子返廠搶修。匝間絕緣粘接采用HEC成熟的工藝和材料。在保證質(zhì)量的前提下，以最短時(shí)間完成修復(fù)。

(2)同型號(hào)1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣故障的預(yù)防。運(yùn)行中關(guān)注各振動(dòng)值變化，停機(jī)時(shí)要做轉(zhuǎn)子的內(nèi)窺鏡和相關(guān)的電氣檢查，以判斷匝間絕緣粘接狀態(tài)，杜絕類似故障發(fā)生。