大型汽輪發(fā)電機(jī)定子端部繞組故障分析及防范措施探討

【摘要】汽輪發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中起到連接樞紐的作用，它的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。所以對其保護(hù)的可靠性、安全性、靈敏性、快速性提出了更高的要求。本文就發(fā)電機(jī)定子端部的各種類型故障以及原因進(jìn)行分析，最后提出發(fā)電機(jī)定子端部繞組的防范措施。

【關(guān)鍵詞】汽輪發(fā)電機(jī)；定子端部繞組；故障防范

近些年來，隨著發(fā)電機(jī)容量的增大，汽輪發(fā)電機(jī)定子端部繞組需要承受的交流變電磁力逐漸的增大。由于它結(jié)構(gòu)的特殊性使得不能有效、可靠的固定好，使用的時間一長就會使得端部的整體性越來的越差。發(fā)電機(jī)定子端部繞組故障在近幾十年得到迅速的發(fā)展，從傳統(tǒng)的人工診斷到現(xiàn)在的智能故障的診斷，能夠快速的查找故障原因，及時的提出措施快速的解除故障，保證整個機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

一、定子端部故障的問題分析

當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者對汽輪發(fā)電機(jī)的故障進(jìn)行了詳細(xì)的試驗(yàn)和分析，但是在實(shí)際的操作領(lǐng)域內(nèi)還是存在很多的問題。例如研究人員對單起的事故進(jìn)行分析并且提出相應(yīng)的故障解決辦法，但是存在的問題是針對多重故障的分析缺少分析和總結(jié)，在遇到多重的故障的時候不知道怎么去解決[1]。另外，研究人員只是對故障的模型進(jìn)行總結(jié)但是實(shí)際的對解決實(shí)際現(xiàn)場操作的能力還有待提高。

二、端部故障類型的分類

1.滲漏水故障

定子水冷繞組滲漏水是一種常見故障，在現(xiàn)在國產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)中常見。空心銅線的材質(zhì)不好的話，在運(yùn)行中容易出現(xiàn)斷裂漏水。繞組端部是滲透漏水的多發(fā)部位，有時會導(dǎo)致接地和短路。滲漏部位有裂縫或者是孔洞較大時，在定子內(nèi)冷水箱的頂部能夠發(fā)現(xiàn)氫氣。造成端部滲漏水的原因有：

a）導(dǎo)線本身的質(zhì)量不好或者是導(dǎo)線間接頭處存在孔隙造成漏水。

b）水管的質(zhì)量不佳或者是水管的接頭間安裝不合理或者是存在漏洞[2]。

c）絕緣水管間的相互摩擦能磨損水管壁，導(dǎo)致漏水事故。在安裝機(jī)組修工期時，仔細(xì)檢查端部繞組、引線以及出現(xiàn)套管等部位，這樣能夠保證發(fā)電機(jī)正常的運(yùn)行。

2.絕緣故障

發(fā)電機(jī)的絕緣故障發(fā)生短路的時候，就會使得導(dǎo)體液體和絕緣材料間產(chǎn)生的物質(zhì)引起整個端部出現(xiàn)棒間短路或者是接地短路的事件。導(dǎo)致絕緣短路的原因有很多，其中包括防暈層損壞、遺留異物損傷端部繞組的絕緣層、出槽口的線圈的磨損故障等。其中防暈層缺陷是因?yàn)樵谥圃斓臅r候遺留的，強(qiáng)烈的局部放電會導(dǎo)致線棒表面產(chǎn)生絕緣碳化，進(jìn)而加強(qiáng)放電，損壞線棒的絕緣損壞。遺留異物損傷端部繞組的絕緣事故近年來常見，原因之一是端部的磁力會隨著發(fā)電機(jī)容量的增大而上升，端部固定元件因設(shè)計(jì)不良而松脫，其次是制造以及安裝的時候因?yàn)楣芾聿簧啤z查驗(yàn)收不認(rèn)真，使得邊角碎料沒有及時的清除干凈。

三、預(yù)防端部繞組故障的措施

發(fā)電機(jī)定子端部短路故障的原因很多，在實(shí)際的生產(chǎn)使用中有其復(fù)雜性做好對定子端部的預(yù)防不僅僅需要制造商的努力，保證在制造安裝部件的時候做好清潔的工作，還需要在機(jī)子投產(chǎn)運(yùn)營之后進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)，盡量避免不必要的事故，做好預(yù)防工作[3]。

1.做好器件的干凈清潔

針對遺留異物損傷端部繞組絕緣故障的分析采取相應(yīng)的措施，發(fā)電機(jī)在制造的過程中，首先需要做好制造裝配中可能遺留在機(jī)子里的鋸條、焊刀片、碎料雜物等物品保證裝機(jī)的干凈清潔；其次，需要注意的是在維修的過程中避免零星材料的引入，對于隱藏的部位和器件的死角，需要借助一定的專用工具來徹底的清除。

2.改進(jìn)端部固定結(jié)構(gòu)

部件間的磨損是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的松動，對部件進(jìn)行加固處理不僅能夠從根本上杜絕因?yàn)椴考哪p而導(dǎo)致的故障，而且防止機(jī)內(nèi)端部短路故障的有效防范。

3.消除定子繞組端部絕緣的弱點(diǎn)

對定子端部的相關(guān)部位進(jìn)行表面電位升高的檢查試驗(yàn)，及時的發(fā)現(xiàn)和消除可能存在的絕緣缺陷。例如，水內(nèi)冷卻的發(fā)電機(jī)定子繞組，在進(jìn)行水壓試驗(yàn)時需要對繞組施加額定的直流電壓，這樣的話就能夠檢測引線線棒的接頭處的絕緣表面的電位升高的數(shù)值[4]。假如是在高電位的引線棒頭接線處的表面電位升高，數(shù)值雖然是在0.3倍的額定電壓之下，也需要進(jìn)行處理和消除。但是所測的電位大于0.3倍的額定電壓的時候，必須采取措施解決絕緣的缺陷。在目前的相關(guān)文件中沒有明文的規(guī)定定子端表面的電位升高試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，這樣的試驗(yàn)只能是作為參考的結(jié)果來判斷絕緣質(zhì)量的高低。

4.控制好發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度的超標(biāo)

目前我國規(guī)定的發(fā)電機(jī)組殼內(nèi)氫氣濕度是小于每立方米10g，跟別的國家相比還存在很大的差距。當(dāng)發(fā)電機(jī)組內(nèi)的氫氣超標(biāo)的時候會出現(xiàn)結(jié)露的現(xiàn)象，這樣不利于絕緣也不利于轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)的保護(hù)。在機(jī)組中裝上冷凝式氫氣干燥劑能夠有效的降低運(yùn)行中發(fā)電機(jī)殼內(nèi)氫氣的濕度。另外需要把發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣溫度、定子繞組的冷水溫度以及氫氣冷卻的溫度控制在發(fā)電機(jī)組的露點(diǎn)溫度之上，保證發(fā)電機(jī)組內(nèi)的機(jī)殼出現(xiàn)結(jié)露的現(xiàn)象。在整個機(jī)組的運(yùn)營中需要時刻的保證機(jī)內(nèi)氫氣溫度、發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水溫度控制在合理的范圍之內(nèi)，這樣能夠保證發(fā)電機(jī)組內(nèi)不會出現(xiàn)結(jié)露的現(xiàn)象[5]。

四、結(jié)束語

發(fā)電機(jī)組端部進(jìn)行結(jié)構(gòu)的加固，需要對制造商的設(shè)計(jì)工藝、制造方法進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，提高工作的質(zhì)量。對于已經(jīng)進(jìn)行投產(chǎn)的發(fā)電機(jī)組，應(yīng)該不斷地根據(jù)出現(xiàn)的情況進(jìn)行總結(jié)，在總結(jié)中尋找規(guī)律，做好機(jī)組故障的防范。以上只是簡單的對發(fā)電機(jī)定子端的故障以及預(yù)防的措施進(jìn)行闡述，提出了幾種預(yù)防的措施。另外，還需要加強(qiáng)發(fā)電機(jī)組的在線監(jiān)測，例如，局部放電的監(jiān)測，絕緣過熱的監(jiān)測等措施，發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題很復(fù)雜，需要進(jìn)行各個方面的綜合考慮，做好故障的及早發(fā)現(xiàn)，及時的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)做好事故的提前防范。

參考文獻(xiàn)

[1]王常寶.淺談汽輪發(fā)電機(jī)定子端部繞組絕緣故障分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，12（25）：34.

[2]王益軒，朱繼梅.大型汽輪發(fā)電機(jī)定子端部繞組的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2012，11（02）：23-24.

[3]李偉清，劉雙寶.大型汽輪發(fā)電機(jī)常見故障的檢查及處理方法[J].大電機(jī)技術(shù)，2012，12（03）：26-27.

[4]盛昌達(dá)，張文廣，李文彥.大型發(fā)電機(jī)定子端部繞組故障的原因分析[J].中國電力，2011，09（05）：28-29.

[5]李錄平，盧緒祥.汽輪發(fā)電機(jī)組振動與處理[M].北京：中國電力出版社，2012，09（23）：56-57.