有關(guān)汽輪發(fā)電機(jī)絕緣故障的處理探究

張洋

摘 要：近年來，隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，人們對電力的需求也越來越大，對汽輪發(fā)電機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。然而在汽輪發(fā)電機(jī)正常工作的同時，經(jīng)常會在沒有任何預(yù)兆的前提下發(fā)生事故，出現(xiàn)安全性問題，導(dǎo)致汽輪機(jī)無法正常工作。對于這種情況，反映出目前我國對汽輪機(jī)的故障檢測與處理不到位，存在一定的局限性，對一些事故的預(yù)先征兆信息捕捉不徹底，導(dǎo)致事故未能及時控制而造成損失。本文針對汽輪發(fā)電機(jī)絕緣故障進(jìn)行簡要分析，并且提出一些有效的處理方法。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)；絕緣故障；解決建議

中圖分類號：TM311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 汽輪發(fā)電機(jī)絕緣故障產(chǎn)生的原因

1.1 汽輪發(fā)電機(jī)定子端部繞組短路故障

汽輪發(fā)電機(jī)定子端部繞組短路是工作時的多發(fā)性事故，其中由于端部的薄弱絕緣部分在長期油污與其他具有腐蝕性物質(zhì)的侵蝕下導(dǎo)致絕緣性能下降，從而出現(xiàn)引出線與水接頭絕緣的短路故障。主要因為引出線的都是手包絕緣，水電接頭的絕緣處理也是在下線后進(jìn)行的，外加一些制造工藝方面的外界影響因素，使絕緣質(zhì)量有所下降。對于水電接頭絕緣性能來說，經(jīng)過長期使用而沾滿油污和水分等雜物的滌玻繩可能會導(dǎo)致兩相短路。除此之外，當(dāng)油污非常嚴(yán)重時，在氫氣溫度達(dá)到高度飽和后就算是高質(zhì)量的絕緣處理，也可能會影響到電機(jī)絕緣性能。對于漸開線短路故障來說，如果在故障部分有其他沒有及時得到處理的異物，在電動力的作用下繞組會發(fā)生一定程度的振動，導(dǎo)致絕緣處理受到損壞造成定子繞組短路。以上是定子端部繞組短路的故障原因分析，針對這種情況我們要做到及時發(fā)現(xiàn)解決，以免造成更大的危害。

1.2 汽輪發(fā)電機(jī)定子線圈漏水、斷水故障

汽輪機(jī)的定子線圈漏水是不可忽視的一個故障，造成這種情況的原因可能是定子空心導(dǎo)線在封焊時的焊接工藝不夠到位，導(dǎo)致接頭處漏水；另一種原因是空心銅線的質(zhì)量差外加繞組端部固定不牢靠等因素，會造成空心導(dǎo)線斷裂而漏水；此外，有時絕緣引水管設(shè)計過長在正常運(yùn)行時引水管會與發(fā)電機(jī)的局部部位發(fā)生摩擦，從而導(dǎo)致磨損破壞，這是聚四氯乙烯引水管漏水的主要原因。

1.3 汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障原因分析

汽輪發(fā)電機(jī)的主要絕緣故障除了上文提到的定子之外還有轉(zhuǎn)子絕緣故障，在轉(zhuǎn)子絕緣故障方面出現(xiàn)最多的是轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障，主要是因為結(jié)緣處理受到一定程度的破壞而導(dǎo)致多匝繞組發(fā)生短路故障。此外還有轉(zhuǎn)子滑環(huán)損壞，造成轉(zhuǎn)子滑環(huán)損壞的原因有很多種，其中最為常見的有由于機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時發(fā)生振動而導(dǎo)致的電刷損壞；運(yùn)行時間過長碳粉堆積未能及時清理而通風(fēng)不良；碳粉和轉(zhuǎn)子軸瓦漏出的油混合在一起嚴(yán)重時會由于過熱而起火，損壞滑環(huán)；電刷未能及時進(jìn)行定期檢查、更換等。除了上述之外轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)損壞也比較常見，由于護(hù)環(huán)本身的材質(zhì)對應(yīng)力腐蝕較敏感，在制造加工時護(hù)環(huán)上有應(yīng)力集中部位，會產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力腐蝕。

2 汽輪發(fā)電機(jī)絕緣故障的解決措施

2.1 加大力度推廣絕緣在線監(jiān)測技術(shù)

由于汽輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障通常是沒有預(yù)兆的，所以為了減少因為汽輪機(jī)絕緣故障而造成的損失，應(yīng)在故障發(fā)生之前加強(qiáng)絕緣在線監(jiān)控，防患于未然。通常采用的監(jiān)測方法有絕緣過熱監(jiān)測裝置、中性點射頻在線診斷裝置。例如：汽輪機(jī)經(jīng)常會發(fā)生絕緣過熱的情況，針對這種情況研究相應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)，發(fā)電機(jī)絕緣過熱監(jiān)控裝置是利用管路與發(fā)電機(jī)自身相連接而形成一個密閉的循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)裝置正常工作時，由于冷卻氣體流經(jīng)裝置內(nèi)部，離子室內(nèi)的放射性物質(zhì)會發(fā)出α射線將氣體電離變成離子，再通過檢驗電離產(chǎn)生的離子形成的微弱電離電流狀態(tài)，可以判斷發(fā)電機(jī)內(nèi)部是否存在絕緣過熱情況。中性點射頻在線診斷裝置是測量定子線棒導(dǎo)線斷股時由間隙性電弧產(chǎn)生的射頻信號，但是該裝置難以區(qū)分電磁干擾是內(nèi)部還是外部產(chǎn)生?？傊M管絕緣在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展尚不完善，但是應(yīng)該鼓勵不斷優(yōu)化并且投入使用，不斷積累經(jīng)驗，完善技術(shù)。

2.2 汽輪機(jī)定子絕緣故障的解決措施

在汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行的過程中，會發(fā)生定子繞組導(dǎo)線斷股的情況，在這種情況下絕緣內(nèi)部和表面會發(fā)生局部放電量的不良現(xiàn)象，嚴(yán)重時會產(chǎn)生輻射出很強(qiáng)電磁能的電弧。針對這種情況，射頻監(jiān)測技術(shù)可以對局部放電以及絕緣狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測，其原理主要是高頻電流互感器可以獲取到定子繞組中心線上的高頻放電信號，從而診斷出發(fā)電機(jī)內(nèi)部是否存在放電現(xiàn)象。根據(jù)放電量的情況可以判斷放電部位，可以在故障發(fā)生的早期檢測到絕緣的缺陷。除此之外，針對定子短路的故障在檢修時引線應(yīng)該選擇介電強(qiáng)度和防油性能都比較好的手包絕緣材料，保證絕緣的連續(xù)性，認(rèn)真刷絕緣漆，按照正規(guī)操作進(jìn)行烘焙使其固化。對于絕緣盒的選擇應(yīng)保證密封性良好，避免有油污或者水分進(jìn)入。定子繞組端部和引線應(yīng)適當(dāng)增加端部壓板，并在鼻端增加切向支撐板，以保證其良好的固定性?？傊?，引起定子短路故障的因素有很多，只有做到完善每一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)才能盡量避免故障造成的損失。

2.3 汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障的解決措施

如果轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生短路故障，在故障點附近的熱損耗會增加，從而導(dǎo)致局部溫度有所升高，并且會產(chǎn)生轉(zhuǎn)子接地故障。在小范圍內(nèi)發(fā)生的局部過熱膨脹會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子有不同程度的彎曲，從而加大振動，同時勵磁電流的增加也會導(dǎo)致振動加大，在嚴(yán)重的情況下會造成機(jī)組損壞，帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。此外，在轉(zhuǎn)子滑環(huán)損傷方面應(yīng)保證在碳刷更換時新舊碳刷規(guī)格一致，定期清理滑環(huán)表面的油污，清理周圍的碳粉。在轉(zhuǎn)子軸電壓的故障方面應(yīng)保證滑環(huán)側(cè)軸承、密封瓦裝置及勵磁機(jī)對地絕緣良好，在運(yùn)行中加強(qiáng)對轉(zhuǎn)子電流和軸振動的監(jiān)測，以便及時發(fā)現(xiàn)問題所在，避免更大的經(jīng)濟(jì)損失。

結(jié)語

通過上述分析與介紹，可以知道想要保證汽輪發(fā)電機(jī)能夠維持正常的運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)加強(qiáng)對定子端部繞組短路故障、鐵芯故障、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子故障的在線監(jiān)測，加強(qiáng)監(jiān)測裝置的技術(shù)優(yōu)化。在檢修過程中要嚴(yán)格控制檢查質(zhì)量，針對有磨損的器件及時更換處理，檢修時要根據(jù)要求進(jìn)行處理，不可偷工減料。針對故障的解決與監(jiān)測措施，目前國內(nèi)的發(fā)展尚存在不足，相關(guān)部門應(yīng)加大研究開發(fā)力度，使國內(nèi)的技術(shù)不斷得到增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1]唐軍武.一起300MW發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù)動作及故障分析處理[J].電站系統(tǒng)工程，2010.

[2]呂景順，孫亞明，王成生，等.發(fā)電機(jī)出口電壓互感器匝間故障引起機(jī)組定子接地保護(hù)動作實例分析[A].2009年中國電機(jī)工程學(xué)會年會[C]，2009.