發(fā)電機(jī)端部引線振動(dòng)可能引發(fā)的故障及應(yīng)對方案

熊炎林

摘 要 介紹發(fā)電機(jī)端部引線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)和其引線振動(dòng)可能引發(fā)的故障及其處理方案。

關(guān)鍵詞 引線振動(dòng)；故障；發(fā)電機(jī)

中圖分類號(hào)：TM311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）06-0174-01

1 概述

發(fā)電機(jī)定子繞組端部承受著正常運(yùn)行時(shí)的交變電磁力作用和突然短路時(shí)的巨大電磁力沖擊，是承受應(yīng)力最高的部件之一。隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增大，發(fā)電機(jī)定子繞組端部振動(dòng)磨損問題日益突出，將直接威脅著機(jī)組的安全和電網(wǎng)的穩(wěn)定。因此田灣核電站大修期間在一期工程兩臺(tái)機(jī)組發(fā)電機(jī)定子繞組端部安裝了振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，本文介紹了發(fā)電機(jī)端部引線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)和其引線振動(dòng)可能引發(fā)的故障及其處理方案。

2 田灣核電站發(fā)電機(jī)端部引線及其端部振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)介紹

田灣核電站發(fā)電機(jī)是由俄羅斯電力聯(lián)合制造廠生產(chǎn)的TBB-1000-2у3型三相同步汽輪發(fā)電機(jī)，其發(fā)電機(jī)的定子繞組是一個(gè)三相的含有兩個(gè)并聯(lián)支路，雙層，短距，線棒類型的繞組。繞組的末端是籃狀的，繞組的相位連接是雙星型。發(fā)電機(jī)定子繞組的始端和終端都是通過出線端子引出的，發(fā)電機(jī)有A、B、C三相，三相出線端子C4、C5、C6固定在定子外殼勵(lì)磁機(jī)側(cè)末端部分的底部，六個(gè)中性出線端子1C1、1C2、1C3、2C1、2C2和2C3則固定在定子外殼勵(lì)磁機(jī)側(cè)末端部分的頂部。

田灣核電站采用VibroSystem公司生產(chǎn)的FOA-100型光纖加速度傳感器，此傳感器由陶瓷與PPO Noryl材料制成，無金屬材質(zhì)，是一種非導(dǎo)電、抗電磁干擾的振動(dòng)測量傳感器，其光信號(hào)處理技術(shù)可確保傳感器與測量儀表之間極好的電絕緣狀態(tài)（大于27kVrms），是危險(xiǎn)環(huán)境中測量沖擊和振動(dòng)的理想裝置。

3 發(fā)電機(jī)端部引線振動(dòng)可能引發(fā)的故障分析及應(yīng)對措施

通過田灣核電站兩臺(tái)機(jī)組發(fā)電機(jī)端部振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)投運(yùn)后的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一般在出現(xiàn)振動(dòng)幅值連續(xù)惡化或是頻率特性發(fā)生變化時(shí)，不久就出現(xiàn)由于引線處出現(xiàn)裂紋而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)氫氣泄漏入定子冷卻水系統(tǒng)的缺陷，所以關(guān)注端部振動(dòng)監(jiān)測對漏氫有很好參考的意義。發(fā)電機(jī)端部引線振動(dòng)惡化除了會(huì)引發(fā)漏氫之外，還可能引發(fā)許多大的故障，現(xiàn)總結(jié)如下。

1）引線材料出現(xiàn)裂紋，故障點(diǎn)處于正壓區(qū)域，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)漏氫。

端部引線振動(dòng)高引起絕緣磨損及振動(dòng)疲勞，可能導(dǎo)致引線材料出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致氫氣向定子冷卻水側(cè)泄漏。故障現(xiàn)象：通過氫氣捕集器可以看到泄漏產(chǎn)生的氣泡，并且定子冷卻水系統(tǒng)顯示的氫氣濃度將上漲，發(fā)電機(jī)氫氣泄漏率增加，而且定子冷卻水系統(tǒng)的氧含量開始下降。當(dāng)氫氣泄漏到定子冷卻水時(shí)有如下規(guī)定（發(fā)電機(jī)規(guī)程內(nèi)相關(guān)內(nèi)容）：在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，氫氣捕集器內(nèi)氫含量允許達(dá)到3%，通過接上的氣體分析儀自動(dòng)連續(xù)測量。測量檢查應(yīng)該通過實(shí)驗(yàn)室方法，一周一次。當(dāng)氫氣捕集器內(nèi)氫含量大于3%時(shí)，必須密切監(jiān)視發(fā)電機(jī)：當(dāng)氣體分析儀一直投入時(shí)用可移動(dòng)儀表或?qū)嶒?yàn)室方法每小時(shí)測量一次氫氣捕集器內(nèi)氫含量，監(jiān)視線棒溫度和發(fā)電機(jī)是否有水，確保氫壓比定冷水入口壓力高不小于0.0196 MPa。發(fā)電機(jī)如果可能應(yīng)該停運(yùn)，但是最遲不超過5天，以查明和消除氫氣泄漏原因。如果每小時(shí)一次取樣分析氫氣捕集器內(nèi)氫含量大于20%，發(fā)電機(jī)應(yīng)該立即降負(fù)荷停運(yùn)并轉(zhuǎn)維修。

2）引線材料出現(xiàn)裂紋，故障點(diǎn)處于負(fù)壓區(qū)域，導(dǎo)致冷卻水輕微泄漏到發(fā)電機(jī)膛內(nèi)。

端部引線振動(dòng)高引起絕緣磨損及振動(dòng)疲勞，可能導(dǎo)致引線材料出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致定子冷卻水向氫氣側(cè)泄漏。故障現(xiàn)象：發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度將上漲，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣值可能下降。當(dāng)定子冷卻水泄漏到發(fā)電機(jī)內(nèi)部時(shí)有如下規(guī)定：在工作壓力發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣露點(diǎn)溫度（濕度），應(yīng)低于氫冷器冷卻水入口溫度，并不高于15℃。為了正常運(yùn)行，建議保持氫氣濕度不超過25%，不小于0.9%。當(dāng)濕度超過30%時(shí)，必須確定濕度增加原因并采取措施消除故障，必要時(shí)用干燥的新氫氣更頻繁地吹掃發(fā)電機(jī)。氫氣濕度大于25%，不超過30%時(shí)，允許發(fā)電機(jī)運(yùn)行，但每年不超過3次，每次持續(xù)時(shí)間不超過3天。

3）引線材料突然斷裂形成破口，導(dǎo)致定子冷卻水泄漏到發(fā)電機(jī)膛內(nèi)。

端部引線振動(dòng)高引起絕緣磨損及振動(dòng)疲勞，導(dǎo)致引線材料突然斷裂，形成破口，導(dǎo)致定子冷卻水泄漏到發(fā)電機(jī)膛內(nèi)。故障現(xiàn)象：發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度迅速將上漲，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣值可能下降，發(fā)電機(jī)膛內(nèi)可能出現(xiàn)液位報(bào)警。當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)出現(xiàn)液位時(shí)處理如下（發(fā)電機(jī)規(guī)程內(nèi)相關(guān)內(nèi)容）：當(dāng)發(fā)電機(jī)窺視孔有很多水（大約每班500 cm3）時(shí)，必須通過疏水閥疏水并加強(qiáng)監(jiān)視發(fā)電機(jī)。如果水還積聚，那必須通過供氫管線疏水閥來判斷水的來源。如果水來自氫冷器，那么必須盡可能消除氫冷器泄漏，在堵漏結(jié)束之前通過疏水閥定期疏水。當(dāng)氫冷器漏水量超過每班500 cm3時(shí)，應(yīng)切除氫冷器，發(fā)電機(jī)降功率到60%額定值。在不超過24小時(shí)前提下，盡可能停運(yùn)發(fā)電機(jī)，消除氫冷器泄漏點(diǎn)或更換備用氫冷器。如果查明水是從定冷水系統(tǒng)漏到發(fā)電機(jī)殼體內(nèi)，發(fā)電機(jī)應(yīng)該立即降功率并與電網(wǎng)解列。發(fā)電機(jī)內(nèi)定冷水系統(tǒng)密封性監(jiān)視，通過測量定冷水發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)的氫氣捕集器內(nèi)的氫氣含量。

4）某相軟連接全部斷裂，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)某相開路或者接地，電氣保護(hù)會(huì)動(dòng)作。

端部引線振動(dòng)高引起絕緣磨損及振動(dòng)疲勞，導(dǎo)致某相軟連接全部斷裂，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)某相開路，發(fā)電機(jī)負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)啟動(dòng)跳閘。如果開路后伴隨著接地，則發(fā)電機(jī)差動(dòng)及定子接地保護(hù)均會(huì)動(dòng)作。當(dāng)發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)及負(fù)序過負(fù)荷動(dòng)作時(shí)，則發(fā)電機(jī)出口開關(guān)跳閘，500 kV系統(tǒng)開關(guān)跳閘，汽輪機(jī)停機(jī)，切換廠用電至220 kV系統(tǒng)供電。當(dāng)發(fā)電機(jī)橫差及定子接地保動(dòng)作時(shí)，發(fā)電機(jī)出口開關(guān)跳閘，汽輪機(jī)停機(jī)，反應(yīng)堆自動(dòng)降功率至40%。

4 總結(jié)

發(fā)電機(jī)端部振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)在保證發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行方面具有重要的意義，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測分析發(fā)電機(jī)端部的振動(dòng)情況，并能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)引線狀態(tài)發(fā)生的突變情況，提前準(zhǔn)備相應(yīng)的方案和對策，保障機(jī)組的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]房何，茆秋華，秦貫洲.發(fā)電機(jī)端部振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)在田灣核電的應(yīng)用與實(shí)踐.endprint