600MW汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁與穩(wěn)定探討

柯元豐

(浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司,浙江寧波 315722)

600MW汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁與穩(wěn)定探討

柯元豐

(浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司,浙江寧波 315722)

600MW汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁與穩(wěn)定對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定有著重要的作用。本文以600MW汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理以及應(yīng)用為基礎(chǔ),結(jié)合600MW 汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)常見故障以及處理措施,對(duì)600MW汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行了探討。該研究對(duì)優(yōu)化我國600MW汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁與穩(wěn)定的應(yīng)用有一定的參考作用。

600MW 汽輪發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁 穩(wěn)定

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,電能所具有的作用非常重要。對(duì)于大型機(jī)組來說,其本身有著比中小型機(jī)組顯著的優(yōu)越性,但是這就使得大型機(jī)組在容量增大、結(jié)構(gòu)、參數(shù)以及運(yùn)行特性等方面都存在著極大的變化,因而也會(huì)給其本身的運(yùn)行帶來一定的影響[1]。從這個(gè)層面出發(fā),本文對(duì)600MW汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁與穩(wěn)定進(jìn)行探討。

1 汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理以及應(yīng)用

600MW汽輪發(fā)電機(jī)組在工作的過程中,勵(lì)磁系統(tǒng)有著重要的作用。其作用主要體現(xiàn)在對(duì)600MW汽輪發(fā)電機(jī)組電力系統(tǒng)的電壓控制方面。伴隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,電網(wǎng)規(guī)模呈逐漸擴(kuò)大的發(fā)展趨勢,這就使得電網(wǎng)運(yùn)行所具有的安全性與穩(wěn)定性變的更為關(guān)鍵[2]。從600MW汽輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)原理的層面來看,勵(lì)磁系統(tǒng)本身是作為調(diào)節(jié)機(jī)端電壓的重要工具存在的,其作用主要是提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。在我國現(xiàn)有的勵(lì)磁系統(tǒng)的組成原理中主要包括勵(lì)磁功率單元、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、發(fā)電以及機(jī)組共同組成的反饋控制系統(tǒng),該系統(tǒng)是復(fù)合的[3]。汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)主要有兩類,一類是他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng),另外一類是自勵(lì)與自復(fù)勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)。其中他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)本身是現(xiàn)有的600MW汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組中采用較多的系統(tǒng),其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在對(duì)勵(lì)磁功率的控制效果較高,具有較高的可靠性,不易受到其它極端護(hù)短問題所造成的不利影響。自勵(lì)與自復(fù)勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)在應(yīng)用中又進(jìn)一步分為常規(guī)勵(lì)磁系統(tǒng)、快速勵(lì)磁系統(tǒng)以及高起始勵(lì)磁系統(tǒng)。直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)通過一定的處理后能夠接近或者達(dá)到高起始勵(lì)磁系統(tǒng)。

對(duì)于電力系統(tǒng)來說,確保其能夠安全與穩(wěn)定運(yùn)行與計(jì)算的重點(diǎn)在于運(yùn)動(dòng)中能否建立精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型,還包括能夠采用和實(shí)際系統(tǒng)需求相吻合的可利用模型參數(shù)。這就使得在我國現(xiàn)有的在600MW汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中勵(lì)磁系統(tǒng)建模方面的工作非常關(guān)鍵,對(duì)提高汽輪發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性有著不可取代的作用[4]。在這種情況下,對(duì)運(yùn)行中600MW汽輪發(fā)電機(jī)組的電力系統(tǒng)穩(wěn)定應(yīng)進(jìn)行精確的計(jì)算,進(jìn)而促使系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性的提升。這就涉及到600MW汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的建模,建模工作包括搜集勵(lì)磁系統(tǒng)建模所需要的發(fā)電機(jī)資料與勵(lì)磁機(jī)資料,還需要建立勵(lì)磁系統(tǒng)的原始模型參數(shù),一般需要對(duì)調(diào)節(jié)器的各個(gè)環(huán)節(jié)參數(shù)與各限幅值進(jìn)行實(shí)測。簡而言之,結(jié)合600MW汽輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)所具有的特殊性,通過不斷提高模型參數(shù)辨識(shí)方面的工作,進(jìn)而提高發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的準(zhǔn)確性,促使600MW汽輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)能夠提高其應(yīng)有的性能,推動(dòng)600MW汽輪發(fā)電機(jī)組的安全性與穩(wěn)定性的發(fā)展。

2 600MW汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)常見故障以及處理措施

600MW汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行中能否確保應(yīng)有的穩(wěn)定,受多種因素的影響[5]。600MW汽輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中可能發(fā)生的故障較多,本文僅對(duì)其在運(yùn)行中常見的故障進(jìn)行分析,并針對(duì)分析結(jié)果提出相應(yīng)的處理措施。

2.1 600MW汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)常見故障分析

600MW汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)常見故障主要有定子繞組故障、轉(zhuǎn)子繞組故障以及定子鐵芯故障等等。

從定子繞組故障的層來看,我國現(xiàn)有使用的600MW 汽輪發(fā)電機(jī)中所采用的冷卻方式受我國現(xiàn)有的設(shè)計(jì)能力、制造水平、工藝環(huán)境、維修水平、保養(yǎng)能力以及運(yùn)行管理水平等方面情況的限制,還存在一定的問題[6]。如定子繞組接地以及短路方面的問題經(jīng)常會(huì)存在,同時(shí)此類問題一般都發(fā)生在繞組端部,這方面的問題一般表現(xiàn)為定子冷卻水其自身的回路出現(xiàn)堵塞問題;定子繞組存在漏水方面的問題;由于焊接方面質(zhì)量差造成接頭存在損壞;定子繞組上留有金屬的異物等等。

從轉(zhuǎn)子繞組故障的層面來看,600MW汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子繞組的常見故障主要表現(xiàn)為匝間短路問題、集電刷-電環(huán)裝置燒毀故障、熱變形與對(duì)地絕緣等等情況,對(duì)于造成轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路與對(duì)地絕緣等方面的問題多數(shù)是因?yàn)榇嬖诮饘佼愇镆约昂冈确矫娴奈镔|(zhì)進(jìn)入到了汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組中;對(duì)于發(fā)電機(jī)來說水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子繞組在存在堵塞的情況下,局部的熱量會(huì)發(fā)生集中,進(jìn)而造成匝間絕緣出現(xiàn)燒毀的問題;汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組如果熱量過高就會(huì)造成絕緣出現(xiàn)損壞;制造中如果存在質(zhì)量方面的不足就會(huì)容易造成汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行的不穩(wěn)定;600MW汽輪發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)在運(yùn)行中,如果所受到的機(jī)械應(yīng)力與受熱應(yīng)力存在強(qiáng)度過大方面的問題,就容易導(dǎo)致對(duì)絕緣的破壞。600MW汽輪發(fā)電機(jī)繞組在運(yùn)作的過程中,如果存在的塑性變形較多,就會(huì)導(dǎo)致對(duì)端部與槽部絕緣的破壞,進(jìn)而導(dǎo)致匝間短路與接地方面問題的存在,嚴(yán)重的甚至還會(huì)導(dǎo)致繞組出現(xiàn)斷裂。

從定子鐵芯故障的層面來看,因?yàn)槭?00MW汽輪發(fā)電機(jī)在裝配工藝與制造方式等方面諸多因素的限制,在運(yùn)行過程中會(huì)存在兩端壓指的高度偏差、鐵芯裝壓中存在的冷熱壓次數(shù)以及壓力大小等方面的故障,對(duì)于電機(jī)來說,其鐵芯是需要持續(xù)性的處于交變電磁力本身的動(dòng)態(tài)作用的,因而在這種情況下600MW汽輪發(fā)電機(jī)的定子鐵芯疊片在應(yīng)用的過程中就較易發(fā)生整體松弛或者局部松弛方面的問題,600MW汽輪發(fā)電機(jī)自身的有效鐵芯片間如果存在絕緣方面的損壞,就會(huì)使得局部熱量出現(xiàn)過大,甚至?xí)於ㄗ永@組出現(xiàn)連鎖故障。

2.2 600MW汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)常見故障處理措施

針對(duì)上文對(duì)600MW汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)常見故障的分析,本文確定以下處理措施。

從定子繞組故障的處理來看,可以通過超聲波流量或者熱水流這兩項(xiàng)試驗(yàn)的方式,來明確汽輪發(fā)電機(jī)的定子水路是否存在堵塞方面的問題,保證冷水在質(zhì)量方面能夠滿足技術(shù)要求,確保水冷系統(tǒng)檢溫計(jì)應(yīng)有的準(zhǔn)確性;改善接頭結(jié)構(gòu),提高焊接作業(yè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),確保定子繞組鼻部與定子繞組端部能夠穩(wěn)定與牢固,提高對(duì)空心銅線質(zhì)量的檢測,優(yōu)化定子繞組在絕緣引水管方面的布局;在定子繞組焊接后還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量方面的檢測,保證應(yīng)有的質(zhì)量,確保導(dǎo)線能夠經(jīng)過一定的整形處理,并且確保接頭應(yīng)具有符合要求的光滑性;上下層漸開線線棒間隙等比較重要的地方應(yīng)做好檢查工作與清理工作,保證內(nèi)部不存在螺母等金屬方面的異物;優(yōu)化定子繞組線棒在成型與膠化方面的相關(guān)工藝,提高鼻部與端部漸開線在徑向與切向等方面的固定性;通過監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電量的實(shí)時(shí)監(jiān)測,進(jìn)而能夠有效的對(duì)定子繞組在絕緣性能方面進(jìn)行及時(shí)判斷[7]。

從轉(zhuǎn)子繞組故障的處理來看,在轉(zhuǎn)子應(yīng)用的過程中,需要不斷優(yōu)化轉(zhuǎn)子回路所具有的滅磁效果,只有這樣才能保障轉(zhuǎn)子繞組絕緣設(shè)備應(yīng)具有的過電壓;關(guān)注對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的維修工作與保養(yǎng)工作,對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)來說,轉(zhuǎn)子繞組是不應(yīng)該在激烈的振動(dòng)與溫度過高的情況下進(jìn)行時(shí)間較長的連續(xù)運(yùn)作的;改善轉(zhuǎn)子繞組在通風(fēng)方面的結(jié)構(gòu),對(duì)導(dǎo)體通風(fēng)孔的堵塞與錯(cuò)位方面的情況進(jìn)行定期的檢查;在設(shè)備大修的狀態(tài)下應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子繞組絕緣情況進(jìn)行檢查;在并聯(lián)的運(yùn)行中應(yīng)保障電刷電流能夠均勻分布;把內(nèi)部可能存在的金屬異物或者雜物等應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清理;確保集電環(huán)與電刷滑動(dòng)接觸在穩(wěn)定度上符合需要,環(huán)表面必須干凈整潔而且還應(yīng)有薄膜層;把轉(zhuǎn)子滑環(huán)所具有的碳粉應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清理,定期對(duì)滑環(huán)正負(fù)極性進(jìn)行改變;對(duì)轉(zhuǎn)子繞組在匝間短路方面的障礙可以利用微分探測線圈法進(jìn)行處理;從預(yù)防油污到集電環(huán)小室內(nèi)的層面出發(fā),需要配有專業(yè)在線監(jiān)測方面的設(shè)備。

從定子鐵芯故障的處理來看,需要關(guān)注定子鐵芯的制造過程以及關(guān)注對(duì)其的監(jiān)測,在沖壓硅鋼片做好以后,應(yīng)去除掉邊緣毛刺;在對(duì)整個(gè)600MW機(jī)組大修的情況下,應(yīng)對(duì)穿心螺桿以及定位筋螺桿的螺母進(jìn)行檢查,確定是否存在松動(dòng)的情況,通過損耗試驗(yàn)等方法對(duì)是否存在故障進(jìn)行檢查,還可以通過紅外熱像儀的應(yīng)用來對(duì)內(nèi)膛鐵芯表面的情況進(jìn)行檢查,進(jìn)而確定存在問題的點(diǎn);疊壓的情況下,應(yīng)控制好壓裝力度,進(jìn)而提升鐵芯所具有的壓裝質(zhì)量。

3 結(jié)語

600MW汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組因?yàn)楸旧砭哂畜w積龐大、荷載大以及軸系長等方面的特點(diǎn),這就決定了其在勵(lì)磁與穩(wěn)定有著特殊的要求[8]。這就需要應(yīng)結(jié)合此類發(fā)電機(jī)機(jī)組的實(shí)際情況,確定相應(yīng)的處理措施,通過切實(shí)可行的檢修方案的制定與實(shí)施,不斷的優(yōu)化工程質(zhì)量水平。從確保我國國產(chǎn)大型汽輪機(jī)組能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行的層面出發(fā),需要把機(jī)組在安裝、檢修以及運(yùn)行中所存在的消極因素徹底的消除,只有這樣才能從根本上確保600MW 汽輪發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。

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