水泵水輪發(fā)電機(jī)定子線棒燒損原因分析與處理

董錦川，孟祥軍，楊旭靜

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

水泵水輪發(fā)電機(jī)定子線棒燒損原因分析與處理

董錦川，孟祥軍，楊旭靜

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析水泵水輪發(fā)電機(jī)定子繞組在運(yùn)行中，由于定子上、下層線棒上端部接頭盒環(huán)氧樹脂絕緣老化發(fā)生相間短路故障的原因，提出通過技術(shù)監(jiān)督等手段盡早發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施正確處理。

水泵水輪發(fā)電機(jī)；定子；線棒；短路；燒損

1 電廠概況

潘家口蓄能電廠位于河北省唐山市遷西縣灑河橋鎮(zhèn)桃園村，是20世紀(jì)80年代我國首次全套引進(jìn)國外機(jī)電設(shè)備的抽水蓄能電廠，是在已建成的潘家口水庫壩后式廠房內(nèi)安裝3臺意大利ABB公司單機(jī)90 MW的抽水蓄能機(jī)組。上水庫庫容29.3億m3，下水庫為蓄能機(jī)組的日調(diào)節(jié)水庫，庫容0.5億m3。1991年7月，2號機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，1993年底全部工程竣工，是全國第1座混合式水力發(fā)電站。

潘家口電廠裝有3臺90 MW抽水蓄能機(jī)組。其中發(fā)電電動機(jī)為ABB公司生產(chǎn)的立軸、懸式、三相、50 Hz、空冷、可逆式同步發(fā)電電動機(jī)，定子繞組額定電壓13.8 kV，額定轉(zhuǎn)速125 r/min和142.8 r/min。冷卻方式為無外加風(fēng)扇軸向混合通風(fēng)冷卻方式，中性點(diǎn)接地方式為經(jīng)二次側(cè)帶接地電阻的接地方式。主變壓器選用ABB公司生產(chǎn)的單臺容量為100 MVA的220 kV強(qiáng)迫油循環(huán)水冷有載調(diào)壓變壓器。變壓器型式為戶外油浸、銅線、雙繞組、帶勵磁調(diào)壓分接開關(guān)的電力變壓器，高壓側(cè)額定電壓220 kV，低壓側(cè)額定電壓13.8 kV。接線方式為發(fā)電電動機(jī)—變壓器組單元接線，分別經(jīng)發(fā)電電動機(jī)出口斷路器連接主變壓器，升壓后與系統(tǒng)連接。電站共設(shè)有兩條220 kV線路接入系統(tǒng)，分別為潘遵I回線、潘遵II回線。

2 事件經(jīng)過

2011年9月8日01:26，3號機(jī)組水泵工況運(yùn)行，有功功率-91 MW。05:46，3號機(jī)組差動保護(hù)動作跳閘，正確跳開3主變高壓側(cè)2203開關(guān)及3號機(jī)組斷路器。保護(hù)盤保護(hù)動作情況：PG31模件電動機(jī)差動I段跳閘、PG33電動機(jī)工況縱聯(lián)差動保護(hù)、定子90%接地。故障錄波顯示：機(jī)組定子繞組A、B相短路，最大短路電流為21 kA，短路持續(xù)時間59.4 ms。

3號機(jī)變組跳閘后，運(yùn)行值班人員現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)3號發(fā)電機(jī)組滑環(huán)處有煙霧，立即啟動發(fā)電機(jī)著火現(xiàn)場處置方案，關(guān)閉3號機(jī)組上導(dǎo)、推力油槽供油閥門，啟動主廠房風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙，并立即通知廠領(lǐng)導(dǎo)及生產(chǎn)值班人員到達(dá)現(xiàn)場，運(yùn)行人員進(jìn)行3號發(fā)電機(jī)組安全隔離措施。

為防止設(shè)備次生事故的發(fā)生和保證人身安全，待3號機(jī)組風(fēng)洞內(nèi)煙霧排凈后，開始進(jìn)行發(fā)電機(jī)蓋板吊裝工作，14:30發(fā)電機(jī)蓋板吊裝完畢。15:00打開3號發(fā)電機(jī)外殼上端擋風(fēng)板檢查，發(fā)現(xiàn)定子238槽內(nèi)，上、下層線棒上端部之間接頭盒絕緣擊穿，上、下層線棒接頭有相間短路放電燒損跡象，相鄰部分定子線棒接頭及接頭盒有受高溫?zé)龘p痕跡。見圖1、圖2。

3 處理過程

2011年9月11日下午，3號發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子整體吊出后，進(jìn)一步檢查確認(rèn)：定子238槽上層線棒、245槽下層線棒上端部接頭有明顯短路燒損痕跡，需更換；定子238槽周邊229～249槽內(nèi)定子線棒上端部接頭及絕緣接頭盒因高溫影響絕緣損壞需處理。其他發(fā)電機(jī)線棒外觀未見明顯損壞痕跡。檢查發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，未見明顯損壞痕跡。推力、上導(dǎo)、下導(dǎo)軸承、集電環(huán)、空氣冷卻器及發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)其他設(shè)備均正常。事件發(fā)生后，我廠立即組織了搶修工作，更換了4根端頭燒損嚴(yán)重的線棒，并對其余線棒進(jìn)行檢查，更換長方形盒62個，Z形盒25個，條形盒21個，并完成了環(huán)氧樹脂澆注。

圖1 3號機(jī)定子線棒238槽相間短路故障點(diǎn)

圖2 3號機(jī)需進(jìn)行更換、處理的定子線棒、絕緣接頭盒

4 原因分析

通過現(xiàn)場調(diào)查分析，由于定子238槽內(nèi)上、下層線棒上端部接頭盒環(huán)氧樹脂絕緣老化、氣泡過多、過大導(dǎo)致放電，致使A、B兩相端部接頭盒過熱，引起定子相間短路，短路產(chǎn)生的高溫使得故障點(diǎn)周邊線棒接頭及其塑料接頭盒變形損壞，其環(huán)氧樹脂絕緣材料受高溫作用碳化。

5 暴露問題

（1）定子線棒絕緣接頭盒環(huán)氧樹脂澆注工藝不良。原施工單位在進(jìn)行定子線棒絕緣接頭盒澆注環(huán)氧樹脂時，盒內(nèi)填料不滿，氣泡過多、過大，導(dǎo)致放電，經(jīng)長期運(yùn)行，造成定子線棒接頭盒絕緣老化，性能降低。

（2）設(shè)備維護(hù)管理不到位。針對定子線棒端部接頭盒絕緣性能老化安全隱患，設(shè)備分析不全面、不深入，只是停留于每年的春秋檢時段進(jìn)行外觀檢查和預(yù)防性試驗。

（3）設(shè)備技術(shù)監(jiān)督工作管理不到位。針對定子線棒接頭盒絕緣性能檢測，只是停留在符合規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)上，對試驗數(shù)據(jù)運(yùn)行分析不夠深入。除采用線棒端部表面的電位測量和絕緣泄漏電流測量方法外，缺乏有效的、能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患的技術(shù)檢測手段。

6 防止對策

（1）針對3臺機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行近20年的情況，結(jié)合3號機(jī)組暴露出的定子端部絕緣盒環(huán)氧樹脂老化問題，參照有關(guān)規(guī)程規(guī)定，進(jìn)行定子絕緣盒絕緣老化檢測，全面認(rèn)真分析，進(jìn)一步解決2號和4號機(jī)組定子線棒端部接頭盒絕緣性能老化的隱患。

（2）立即對2號機(jī)組、4號機(jī)組定子線棒端部絕緣接頭盒進(jìn)行全面排查，掌握設(shè)備狀況，及時發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)備隱患。增加對絕緣盒日常外觀檢查的頻次，及時進(jìn)行預(yù)防性試驗。

（3）加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督管理工作。通過設(shè)備預(yù)防性試驗，加強(qiáng)對試驗數(shù)據(jù)的運(yùn)行分析，研究、探討由于氣泡放電造成環(huán)氧樹脂絕緣老化的檢測方法，在絕緣未擊穿前，及時發(fā)現(xiàn)并處理，預(yù)防類似事故的發(fā)生。

7 結(jié)束語

本文針對潘家口蓄能電廠水泵水輪發(fā)電機(jī)組定子相間短路原因及相應(yīng)的檢查處理過程進(jìn)行了介紹?？梢钥闯?，發(fā)電機(jī)定子上、下層線棒端頭由于端部接頭盒環(huán)氧樹脂絕緣老化、線棒絕緣接頭盒澆注環(huán)氧樹脂盒內(nèi)填料不滿，氣泡過多、過大，導(dǎo)致放電，引起的短路事件，暴露出環(huán)氧樹脂澆注工藝不良、設(shè)備維護(hù)管理不到位、設(shè)備技術(shù)監(jiān)督工作管理不到位等問題，針對此問題，該電廠迅速采取了幾項應(yīng)對措施加強(qiáng)日常設(shè)備管理，同時，針對3臺機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行近20年的情況，結(jié)合3號機(jī)組暴露出的定子端部絕緣盒環(huán)氧樹脂老化問題，將3臺機(jī)組的定子改造列為儲備項目，并計劃于2017～2019年間全部進(jìn)行技術(shù)改造升級更換。

TM312

B

1672-5387（2017）12-0034-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.013

2017-11-01

董錦川（1965-），男，工程師，從事抽水蓄能電站安全生產(chǎn)運(yùn)行、維護(hù)、檢修管理工作。