330 MW汽輪發(fā)電機(jī)定子線棒漏水故障診斷及處理

任章鰲，由凱，郝劍波，閆迎，晏桂林，徐波

(國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007)

330 MW汽輪發(fā)電機(jī)定子線棒漏水故障診斷及處理

任章鰲，由凱，郝劍波，閆迎，晏桂林，徐波

(國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007)

某電廠330 MW汽輪發(fā)電機(jī)在機(jī)組檢修期間，通過直流耐壓試驗發(fā)現(xiàn)定子C相繞組泄漏電流超標(biāo)，并且端部絕緣盒有漏水現(xiàn)象。通過進(jìn)一步直流泄漏試驗、表面電位試驗以及定子線棒解體檢查等方式逐一診斷，確定為發(fā)電機(jī)定子26槽下層線棒破損導(dǎo)致漏水。最后經(jīng)過更換損毀線棒及檢修工藝處理并進(jìn)行相關(guān)修后試驗，試驗合格后成功投入運(yùn)行。

汽輪發(fā)電機(jī)；直流泄漏；定子線棒漏水；故障診斷；處理恢復(fù)

某廠1號汽輪發(fā)電機(jī)由哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)，型號為QFSN－330－2，冷卻方式是水氫氫冷卻，額定功率為330 MW，額定電壓為20 kV，額定電流為11 207 A，功率因數(shù)0.85(滯后)，該發(fā)電機(jī)于2015年9月進(jìn)行年度C級檢修，歷史檢修試驗數(shù)據(jù)合格正常。

1 故障現(xiàn)象

2015年9月30日，進(jìn)行1號發(fā)機(jī)C級檢修，發(fā)現(xiàn)A，B相絕緣電阻為13 GΩ，C相2 GΩ，C電阻相較A，B兩相偏小，但也符合規(guī)程要求；A相繞組施加40 kV直流電壓時，泄漏電流為16 μA，B相繞組施加40 kV直流電壓時，泄漏電流為17 μA，但C相繞組施加5 kV直流電壓時，泄漏電流已有30 μA，泄漏在此電壓下明顯偏大，為防止絕緣擊穿，不再繼續(xù)加壓，需要查明泄漏明顯偏大原因。

2 故障診斷及檢查

2.1 試驗診斷

在定子繞組本體無缺陷的情況下，發(fā)電機(jī)定子繞組直流泄漏超標(biāo)可能是受潮或臟污所致，打開發(fā)電機(jī)出線盒人孔門進(jìn)行清掃并投入內(nèi)冷水電加熱器進(jìn)行烘潮，重做試驗。試驗數(shù)據(jù)見表1。

發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水溫達(dá)到了50℃，線圈溫度達(dá)到了53℃，并仍在緩慢上漲，最高漲至60℃。

表1 1號發(fā)電機(jī)清掃烘潮后的直流耐壓數(shù)據(jù)

從試驗數(shù)據(jù)看，A，B相絕緣無窮大，泄漏值正常，C相絕緣電阻低至9 MΩ，不合格。為排除儀器設(shè)備故障干擾，更換另一套試驗設(shè)備進(jìn)行直流耐壓試驗，試驗數(shù)據(jù)見表2。

從2次試驗數(shù)據(jù)可以看出，通過2套不同的試驗設(shè)備、不同的試驗人員進(jìn)行試驗，得出的數(shù)據(jù)基本一致，可以排除試驗設(shè)備異常及人員操作失誤，證實C相繞組確實存在故障。需要打開發(fā)電機(jī)端蓋進(jìn)一步排查，找出故障點。

表2 1號發(fā)電機(jī)更換試驗儀器后的直流耐壓數(shù)據(jù)

發(fā)電機(jī)端蓋拆開后，對發(fā)電機(jī)進(jìn)行手包絕緣表面電位試驗檢查，發(fā)現(xiàn)勵端11點鐘位置37槽絕緣水盒在10 kV時電位即有5 200 V，絕緣盒位置如圖1所示，高于試驗標(biāo)準(zhǔn) (加壓 20 kV時低于3 000 V)，其他部位手包絕緣表面電位在施加直流電壓10 kV時均不超過100 V，判定37槽的手包絕緣存在絕緣缺陷。

隨即對37槽水電接頭絕緣盒進(jìn)行拆除，以查找絕緣盒內(nèi)絕緣缺陷點的位置。拆除絕緣盒后發(fā)現(xiàn)有水滲出，通過對該水電接頭絕緣盒的解剖檢查可以判斷該線棒的漏水點在線棒主絕緣內(nèi)，并非在絕緣水盒內(nèi)。

圖1 發(fā)電機(jī)定子槽剖面

2.2 故障線棒解體檢查

通過查對1號發(fā)電機(jī)繞組連接圖紙，37槽絕緣盒的故障線棒對應(yīng)的是26槽下層線棒，焊開勵端37槽絕緣盒對應(yīng)汽側(cè)絕緣盒并分開6根空心銅線后，對空心銅線進(jìn)行氣壓試驗檢查空心銅線的連通情況，試驗結(jié)果如圖2所示 (汽、勵側(cè)的空心銅線編號均是從下往上編，由于空心銅線在線棒內(nèi)存在羅貝爾編織換位，所以汽、勵兩側(cè)銅線編號并非按序號對應(yīng))。

圖2 26槽下層線棒氣壓試驗

從圖2可以看出，勵側(cè)③，⑥號空心銅線已經(jīng)相通，與汽側(cè)本身對應(yīng)的線棒均存在堵塞，并且勵測①，④，⑤號空心銅線通但氣壓不能保持，說明有漏氣現(xiàn)象。只有勵側(cè)②號空心銅線完好。結(jié)果表明26槽下層線棒存在多個露點，絕緣故障嚴(yán)重，必須更換線棒。為查明故障原因，抬出26下層線棒進(jìn)行解體檢查。抬出線棒解體后發(fā)現(xiàn)勵端側(cè)③，⑥號空心銅線有2根缺分別失2 cm，1.3 cm，勵端側(cè)③，⑥號空心銅線堵塞的異物是本身銅線缺失的部分銅片。對應(yīng)空心銅線缺失處線棒主絕緣有一處放電，但并未完全擊穿，另有一根空心銅線存在一條長約2.5 cm的裂紋。銅線缺失處主絕緣有長約50 cm絕緣已被漏水浸泡分層，線棒解剖的結(jié)果可以驗證氣壓試驗的正確性。

針對26槽線棒解體后破損情況進(jìn)行分析，勵端側(cè)③，⑥號線棒堵塞的異物不是來自于冷卻水系統(tǒng)，是空心銅線缺失部分，排除冷水質(zhì)問題導(dǎo)致線棒腐蝕。線棒破損故障原因為空心銅線本身存在裂紋、凹坑等制造缺陷，在運(yùn)行過程中由于線棒受到電磁力導(dǎo)致振動磨損，裂紋變大后滲水，水從裂紋處滲出，積聚在缺陷部分，將主絕緣泡發(fā)后引起主絕緣分層，線棒出現(xiàn)松散現(xiàn)象，在電磁力的作用下線棒局部振動和相互磨損，產(chǎn)生斷裂及局部放電等現(xiàn)象，磨損后的殘片卡在空心銅線中導(dǎo)致堵塞。

3 故障恢復(fù)及預(yù)防措施

3.1 故障恢復(fù)

26槽下層線棒整體更換，新舊單根線棒在嵌線前后均進(jìn)行水壓和交流耐壓試驗，發(fā)電機(jī)鐵芯在嵌線前后做的鐵芯損耗試驗結(jié)果均合格，表明發(fā)電機(jī)鐵心無缺陷。定子線棒整體安裝完成后按照規(guī)程進(jìn)行交直流耐壓、表面電位和模態(tài)試驗，試驗均合格，機(jī)組順利啟動并網(wǎng)。

3.2 預(yù)防措施

為防止發(fā)電機(jī)定子線棒由于受到電磁力而造成振動磨損，可以采取以下預(yù)防措施:1)在機(jī)組大修期間，檢查定子繞組的固定狀態(tài)，檢查過渡引線和固定螺栓的緊固程度，及時恢復(fù)定子槽楔和端部綁繩的緊固力，防止其松動；2)積極開展發(fā)電機(jī)定子繞組端部固有頻率和模態(tài)的測量，對端部固有頻率在94～115 Hz范圍內(nèi)的線棒進(jìn)行加固處理，對定子端部繞組模態(tài)不合格的發(fā)電機(jī)應(yīng)及時進(jìn)行結(jié)構(gòu)處理；3)在發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間應(yīng)定期監(jiān)視內(nèi)冷水箱處的H2含量，如果發(fā)電機(jī)定子線棒有裂紋和磨損情況，H2將會進(jìn)入內(nèi)冷水系統(tǒng)，使其含氫量增加。漏氫滲水可造成發(fā)電機(jī)絕緣降低，定子接地短路等故障，嚴(yán)重時可能燒毀鐵心。

4 結(jié)語

本次發(fā)電機(jī)定子線棒漏水事故的診斷和處理過程充分體現(xiàn)了發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣事故原因的查找由表及里，層層推進(jìn)的技術(shù)手段。發(fā)電機(jī)定子端部手包水電接頭處容易發(fā)現(xiàn)繞組的絕緣缺陷，檢修時應(yīng)重點關(guān)注。定子線棒發(fā)生絕緣故障后，要正確判斷故障性質(zhì)，進(jìn)行全面的試驗，并對試驗結(jié)果進(jìn)行綜合分析判斷，防止將異常情況遺漏。

〔1〕電氣設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程:DL/T 596—1996〔S〕.北京:中國電力出版社，1997.

Diagnosis and treatment of leakage fault of 330 MW turbine generator stator bar

REN Zhang’ao，YOU Kai，HAO Jianbo，YAN Ying，YAN Guilin，XU Bo
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

During the maintenance period of a 330 MW turbine generator in a power plant，it was found that the leakage current of the stator C phase winding had exceeded the standard，and the end insulation box was leaking.By further DC leakage test，surface potential test and the disintegration of the stator bar and other ways to diagnose one by one，the 26 slot of the generator stator bar damage caused by leakage is determined.At the end of the test，after replacing the damaged wire rod and the maintenance process，the test was carried out and the test was successful.

steam turbine generator；DC leakage；stator leakage；fault diagnosis；treatment and recovery

TM311

B

1008－0198(2016)06－0079－03

10.3969/j.issn.1008－0198.2016.06.022

任章鰲(1985)，男，博士，工程師，從事發(fā)電機(jī)檢修、試驗和相關(guān)科研工作。

2016－02－24