某電廠135MW發(fā)電機(jī)定子接地故障原因分析與處理

劉惠娟

（華電電力科學(xué)研究院中南分院，湖北武漢430000）

某電廠135MW發(fā)電機(jī)定子接地故障原因分析與處理

劉惠娟

（華電電力科學(xué)研究院中南分院，湖北武漢430000）

某電廠135MW燃機(jī)發(fā)電機(jī)兩套發(fā)電機(jī)保護(hù)3U0定子接地保護(hù)動作并甩負(fù)荷停機(jī)，檢查發(fā)電機(jī)定子B相接地。故障發(fā)生后，通過分析事故經(jīng)過，確認(rèn)發(fā)電機(jī)裝配存在安全隱患是造成此次定子接地故障的主要原因。本文針對故障原因提出了相應(yīng)的防范措施，有效降低事故發(fā)生概率及減小事故范圍及程度。

135MW燃機(jī)發(fā)電機(jī)；定子接地；裝配螺帽；止退片

0 引言

某電廠135MW燃機(jī)發(fā)電機(jī)運行中兩套發(fā)電機(jī)3U0定子接地保護(hù)動作，機(jī)組甩負(fù)荷停機(jī)，判斷故障為發(fā)電機(jī)定子B相接地。通過分析事故經(jīng)過和解體檢查，發(fā)現(xiàn)定子膛內(nèi)有金屬異物，運行中該異物與定、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動摩擦，導(dǎo)致鐵芯融化和定子線圈絕緣損壞并與鐵芯短路，此時定子接地保護(hù)動作跳閘停機(jī)。

通過現(xiàn)場分析診斷，在發(fā)電機(jī)內(nèi)護(hù)板高壓風(fēng)管膛內(nèi)裝配螺帽加裝非導(dǎo)磁材料的止退片，可有效防止螺帽脫落。

1 機(jī)組概況

某電廠135MW燃機(jī)發(fā)電機(jī)是南京汽輪電機(jī)廠生產(chǎn)的QFR-135-2-13.8空冷型發(fā)電機(jī)，定子線圈采用多股雙玻璃絲包線制成半組式線圈，端部藉玻璃布板支架及滌玻繩扎緊固定于機(jī)座兩端，其出線頭安放在勵磁機(jī)端，線圈間連接采用銀焊。

2 發(fā)電機(jī)定子接地故障診斷及原因分析

2015年7月28日該發(fā)電機(jī)10:08并網(wǎng)，帶滿負(fù)荷運行。8月11日機(jī)組負(fù)荷維持在105MW左右運行，15:48發(fā)電機(jī)3U0定子接地保護(hù)動作，斷路器跳閘保護(hù)動作停機(jī)。

經(jīng)檢查，發(fā)電機(jī)A屏和B屏兩套發(fā)電機(jī)保護(hù)3U0定子接地保護(hù)同時動作。該保護(hù)采取雙重冗余配置，兩套保護(hù)采樣電壓取自不同的PT開口三角繞組，基波零序過電壓保護(hù)定值為8V，兩套保護(hù)動作時3U0電壓均為23.5V，保護(hù)正確動作，排除保護(hù)誤動。

故障發(fā)生后，拆除發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性點軟連接，分相測量發(fā)電機(jī)定子繞組對地絕緣電阻，A相和C相絕緣電阻合格，B相對地絕緣電阻為零，判斷故障為發(fā)電機(jī)定子B相繞組接地。

將定子膛內(nèi)異物取出后，確認(rèn)其為發(fā)電機(jī)內(nèi)護(hù)板高壓風(fēng)管膛內(nèi)裝配螺帽（裝配圖如圖1所示），直徑為60 mm，厚10mm，該螺帽是金屬導(dǎo)磁材質(zhì)，外表面鍍金色涂層（正常裝配及燒損后照片如圖2、圖3所示）。

由于該螺帽安裝的部位是在發(fā)電機(jī)內(nèi)護(hù)板上方1點鐘位置（從燃機(jī)側(cè)看），可分析判斷該故障發(fā)生原因是:在發(fā)電機(jī)運行中，該螺帽從內(nèi)護(hù)板上松動脫落后，從上部落下經(jīng)定子線圈端部縫隙中掉落到轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)上，在風(fēng)力和磁力的共同作用下，進(jìn)入到定子膛內(nèi)氣隙中（氣隙尺寸為65mm），隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動沿軸向做不規(guī)則圓周運動，并在定轉(zhuǎn)子之間發(fā)生碰撞摩擦，使得定子鐵芯和轉(zhuǎn)子表面有不同程度擦傷(如圖4所示)。

根據(jù)螺帽損傷情況分析，螺帽在氣隙內(nèi)是做近似滾動運動（因為螺帽的損傷面在外圓周面，兩側(cè)端面沒有擦傷痕跡，如圖3所示），螺帽在氣隙內(nèi)沿圓周轉(zhuǎn)動的同時也在一定范圍內(nèi)作軸向移動，軸向移動范圍大約為1.5m。由于氣隙的不均勻，轉(zhuǎn)動的螺帽對定子37槽和36槽之間鐵芯產(chǎn)生嚴(yán)重擠壓（從燃機(jī)側(cè)看約5點鐘位置），使該處鐵芯表面共12段嚴(yán)重擦傷變形并造成該部位鐵芯片間短路。短路部位在交變磁場下形成渦流。渦流損耗產(chǎn)生的熱量使鐵芯局部溫度升高并使得鐵芯片間絕緣進(jìn)一步劣化，這樣的惡性循環(huán)產(chǎn)生的高溫最終導(dǎo)致這部分鐵芯融化和定子第37槽上層線圈絕緣損壞并與鐵芯短路，此時定子接地保護(hù)動作跳閘停機(jī)（鐵芯損壞情況如圖5所示，燒損后線棒如圖6所示）。

3 發(fā)電機(jī)定子接地故障處理

9月12日在拆除發(fā)電機(jī)燃機(jī)側(cè)端蓋內(nèi)護(hù)板后，發(fā)現(xiàn)在定子37槽附近有金屬異物，并發(fā)現(xiàn)有明顯的燒灼痕跡。9月14日18:10將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子從膛內(nèi)抽出，進(jìn)一步確認(rèn)受損情況。經(jīng)檢查，膛內(nèi)金屬異物為發(fā)電機(jī)內(nèi)護(hù)板高壓風(fēng)管膛內(nèi)裝配螺帽。

為了盡快修復(fù)受損的發(fā)電機(jī)定子，9月15日決定對發(fā)電機(jī)定子進(jìn)行返廠修復(fù)，拆除發(fā)電機(jī)定子后，廠家為盡快完成修復(fù)工作，采用了保留原有的定子外殼，更換成品B129B的定子，變更出線銅排和引線的方式縮短修復(fù)時間。在發(fā)電機(jī)內(nèi)護(hù)板高壓風(fēng)管膛內(nèi)裝配螺帽加裝了止退片以防止螺帽脫落。定子經(jīng)過內(nèi)外機(jī)座裝配、定子連接線裝配、噴定子連接線絕緣漆、表面覆蓋漆、烘培、冷卻及出廠試驗等工作后定子運回電廠。

電廠立即組織進(jìn)行定子就位，按程序開展發(fā)電機(jī)找中、回裝涼風(fēng)器、閉式水管等工作。完成發(fā)電機(jī)膛外檢查及定子部分交接試驗后穿入定子膛。經(jīng)過找中后連接靠背輪恢復(fù)軸承座，恢復(fù)頂軸油系統(tǒng)、中性點及出線柜接線及熱工測溫測振探頭等。

9月17日該發(fā)電機(jī)回裝工作結(jié)束，啟動升速完成各項開機(jī)試驗后，全部測量和試驗數(shù)據(jù)滿足并網(wǎng)條件，于4時35分順利并網(wǎng)發(fā)電。

4 結(jié)語

（1）在發(fā)電機(jī)內(nèi)護(hù)板高壓風(fēng)管膛內(nèi)裝配螺帽加裝非導(dǎo)磁材料止退片，可有效防止螺帽在運行中松動脫落，降低事故發(fā)生概率及減小事故范圍及程度。目前，該發(fā)電機(jī)在穩(wěn)態(tài)負(fù)荷工況時，機(jī)組安全可靠運行。

（2）從此次事故可看出制造廠家設(shè)計上存在安全隱患，從廠家提供給用戶的圖紙和實際裝配不一致，應(yīng)完善新投產(chǎn)機(jī)組定期相關(guān)檢查項目，加強設(shè)備安裝、調(diào)試和運行中存在薄弱環(huán)節(jié)的管理，制定整改方案，盡快實施。

[1]劉萬順.電氣系統(tǒng)故障分析[M].北京：中國電力出版社.1998.

[2]韋興安，毛明慧.135MW汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障的檢查與處理[J].企業(yè)與科技發(fā)展，2010，290（20）.

135MW Generator Stator Ground Fault Reason Analysis and Processing

LIU Hui-juan
（Huadian Electric Power Research Institute Zhongnan Branch，Wuhan 430000，China）

135MW gas turbine generator with two sets of generator protection 3 U0 stator ground fault protection action and load shedding down,check the generator stator to B.After a fault happens,through the analysis of accident,make sure the generator assembly exists security hidden danger is the main cause of the stator ground fault.The cause of the problem,this paper puts forward the corresponding precautionary measures,effectively reduce the scope and degree of accident probability and reduce accident.

135MW gas turbine generator；stator grounding；assembly nut；check back piece

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.04.011

TM772

B

2095-3429（2016）04-0046-03

2016-03-09

修回日期：2016-07-08

劉惠娟（1975-），女，湖北武漢人，學(xué)士，高級工程師，研究方向：電氣一次設(shè)備高電壓絕緣試驗。