大型高壓發(fā)電設備的質量隱患分析與處理

孫國彬

（大唐淮北發(fā)電廠，安徽 淮 北 2 35000）

一、引言

近期國家發(fā)改委發(fā)出信息，今后在大電網(wǎng)覆蓋范圍內，將不得新建單機容量300MW及以下純凝汽式燃煤機組，發(fā)電機組市場準入門檻再度提高。目前我國主力發(fā)電機型大部分已升格為600MW，2006年開始單機1 000MW的火電機組也逐步投入運營。在當前和今后相當長一個時期，我國以600MW發(fā)電機組為主要投產設備。但由于發(fā)電設備的市場火暴，主機廠把關不嚴，原材料問題不斷，對這些問題如不能及時發(fā)現(xiàn)和處理，將使發(fā)電機制造和安裝階段隱藏的缺陷和問題遺留到設備運行和生產中。表現(xiàn)在發(fā)電機投運后出現(xiàn)定子單相接地、轉子一點接地、鐵心發(fā)熱、漏氫、定子內冷水系統(tǒng)堵塞等方面。

二、案例

1.發(fā)電機轉子引線夾板斷裂

(1)異?，F(xiàn)象

以QFSN-600-2YH型600MW機組發(fā)電機轉子一點接地問題進行分析。2007年2月27日，某廠3號發(fā)電機在停機檢修結束后啟機升速過程中，當轉速升至1 303r/min時，轉子出現(xiàn)一點接地報警。

(2)原因分析

3號發(fā)電機停機后拔出護環(huán)檢查，發(fā)現(xiàn)故障為轉子引線夾板處用做機械固定的不銹鋼板(約1mm厚，30mm寬)斷裂，造成在轉子轉速升高時，斷裂的不銹鋼在離心力作用下竄出與轉子引線接觸導致接地故障。針對這一問題，某發(fā)電集團公司要求其他同型號機組進行檢查，也發(fā)現(xiàn)存在同樣的問題。

(3)處理措施

拆修時，拔出發(fā)電機勵磁機側護環(huán)，取出壓板更換新板，重新裝入護環(huán)。通過檢修發(fā)現(xiàn)，該問題是該制造廠同類型發(fā)電機存在的一個普遍問題。因此有必要對同一廠家的600MW發(fā)電機該部位進行認真檢查，及時維修，保證發(fā)電機安全運行。

2.發(fā)電機絕緣引水管缺陷

(1)異?，F(xiàn)象

浙江某發(fā)電廠1號發(fā)電機(QFSN-600-2YH型600MW，水、氫、氫冷卻方式發(fā)電機組)，發(fā)電機組并網(wǎng)后，負荷為140MW，運行約2h，定子接地保護跳閘。2005年11月，河北某發(fā)電廠2號發(fā)電機，在預試中勵側絕緣引水管有內冷水漏出。

(2)原因分析

浙江某發(fā)電廠1號發(fā)電機停機后，分別測量發(fā)電機絕緣電阻，B、C相超過1 000MΩ，A相為40MΩ。對A相進行直流耐壓(帶水壓)，升到4 000V后，在勵磁機側A相一根下層線棒(7、8點位置)的引水管有放電現(xiàn)象。繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)該引水管中間有水滲出，導致絕緣下降，而被擊穿，引起定子接地。被擊穿的這根引水管內外表面未發(fā)現(xiàn)沿面閃絡的痕跡。根據(jù)現(xiàn)場情況分析此次事故原因是：擊穿部位在制造或安裝過程中受局部應力，造成細微裂紋，運行中在額定冷卻水壓力下微滲水，導致電場分布發(fā)生變化，水中泄漏電流增加、水局部發(fā)熱嚴重時氣化，氣化的水蒸氣形成一個高電導層，進一步加劇發(fā)熱直至閃絡，嚴重時局部燒熔引水管，造成引水管漏水，發(fā)生相對地短路。

同類型機組在其他發(fā)電廠機組調試期間也有一例。因此，在調試和大修時應在水壓試驗后進行帶正常水壓的直流耐壓試驗，可以及時發(fā)現(xiàn)引水管的問題。

(3)處理措施

發(fā)電機經更換引水管后，直流泄漏電流正常。為此，敦促發(fā)電機生產廠家把好質量關，并加強發(fā)電機的監(jiān)造工作，保證引水管本身質量和安裝質量。

3.發(fā)電機引線燒毀故障

(1)異?，F(xiàn)象

浙江某發(fā)電廠1號600MW機組，滿負荷運行中，發(fā)電機零序電壓保護動作跳閘。

湖南某發(fā)電廠1號600MW機組，2006年7月29日，當時帶580MW負荷，定子接地保護動作跳機，C2引線燒斷。

某電廠600MW發(fā)電機組在完成168試運行后停機，于2006年06月15日再次開機投運時發(fā)生發(fā)電機定子繞組C相C2分支中性點引出線拉弧燒斷事故。3臺發(fā)電機故障位置和類型幾乎相同。

(2)原因分析

浙江某發(fā)電廠1號發(fā)電機C相分支C2的引線局部過熱熔斷，熔渣掉下，進入發(fā)電機轉子通風道，轉子一點接地報警。C2分支熔斷瞬間，電磁力不均衡，7瓦振動瞬間增大至150μm，隨后電磁力達新平衡，振動減至83μm。C2分支承擔C相全電流，當時為滿負荷，分支通過電流為額定1.725倍(單支額定電流9.62kA)，導致C2支路(上層12～18線棒，下層37～1線棒串聯(lián))共14根線棒，嚴重過熱。其中7根下層線棒，由于散熱條件不如上層線棒，線棒出水溫升尤其迅速，事故發(fā)生僅1min后，下層線棒出水溫度至高限90℃；上層7根線棒，溫升稍慢。C2引線熔斷約5min后，C2下層線棒因過熱，破壞主絕緣，造成C相對地短路，發(fā)電機零序電壓動作，跳主斷路器。發(fā)電機在現(xiàn)場共修復、更換了17根線棒、6根環(huán)狀引線、1根主引線。浙江某發(fā)電廠1號發(fā)電機事故造成停機共38天，企業(yè)經濟效益受到巨大影響。

另一臺600MW發(fā)電機組故障產生的主要原因是：發(fā)電機引線出水匯流管過細(φ20～φ32mm)，導致引線出水流速較慢，冷卻效果較差，若引線的上部積聚氣泡時，氣泡將很難被水帶走，造成汽堵。另外，故障引線還發(fā)現(xiàn)包含有雜質(硫、磷等)，使導電率上升，發(fā)熱增加。

(3)處理措施

各電廠應針對此類故障，在監(jiān)造時對引線的材質檢驗，檢查引線出水匯流管及中間閥門的內徑，嚴格遵守內冷水的相關規(guī)程，防止內冷水回路堵塞。天津某發(fā)電電廠已根據(jù)上類故障，在2006年對3號、4號發(fā)電機外部定子冷卻水匯流管進行了改造，將內徑為φ26mm的管路換為內徑為φ38mm的管路，消除了設備隱患。

4.內蒙某發(fā)電廠6號發(fā)電機定子槽楔松動

(1)異常現(xiàn)象

內蒙某發(fā)電廠6號發(fā)電機(600MW，2006年投運)小修抽出轉子后，檢查定子線圈槽楔時發(fā)現(xiàn)定子槽楔大面積松動，槽楔完全松動的有262塊之多，其它各段松動槽楔也多超過1/3長。

(2)原因分析

由于內蒙某發(fā)電廠6號發(fā)電機在安裝后，在高溫運行條件下，有些線圈絕緣中的有機絕緣材料收縮量超標，或安裝時有些線圈絕緣墊條未填充滿，造成槽楔松動。

(3)處理措施

新投運的機組，在首次檢修中，更應加強定子槽楔的檢查。結合機組檢修，在發(fā)電機端部線圈鼻端采用組合楔塊、加切向支撐板和絕緣支架間增設切向橫梁與幫扎的加固措施，定子端部絕緣更換為性能良好、檢驗合格的環(huán)氧玻璃絲布層壓板或其它新型絕緣材料，做到不撕裂、不變形。對于引線過長、支撐點較少的固定結構，制造廠在設計施工或機組大修時必須在引線上增設支撐梁的固定措施；發(fā)電機端部過度引線軸向、橫向加固較薄弱的機組應采取有效的緊固措施。發(fā)電機“弓”形連接線應采用絕緣夾板的固定方式和其它可靠的措施進行加固；發(fā)電機定子線圈槽口墊塊與線圈接觸面間，必須墊以滌綸氈并要求用滌綸玻璃繩綁緊，以防墊塊磨損發(fā)電機絕緣造成事故。

三、結語

針對近年來大機組發(fā)電機發(fā)現(xiàn)的問題，特別是在同一制造廠家的機組上重復出現(xiàn)的問題應引起重視，及時對其他機組進行針對性檢查，提前發(fā)現(xiàn)設備隱患，確保機組安全運行。應嚴格按照相關標準和規(guī)程進行新投產機組的交接試驗工作，對異常情況仔細分析、論證，建議新投運機組運行1～2年后進行槽楔松動檢查，對水內冷發(fā)電機建議在水壓試驗后，進行定子繞組手包絕緣表面對地電位試驗。

加強大型發(fā)電機組在投運初期的運行情況的監(jiān)視，特別是應積極貫徹相關文件中關于發(fā)電機定冷水方面的規(guī)定。在DCS中，應加入溫差報警功能。此外對定子鐵心及結構間件的溫度監(jiān)視也不容忽視，報警應及時分析原因并采取措施。

加強對漏氫(包括內漏和外漏)和定子內冷水堵塞等方面的監(jiān)督。通過人工巡檢和在線監(jiān)測儀表，加強對外漏點的檢查。加強對油系統(tǒng)、主油箱內、封閉母線、內冷水箱漏氫量的監(jiān)測。盡早安排新投運發(fā)電機進行溫升試驗，以檢查各溫度測點是否正常工作，并排除是否有定子內冷水堵塞方面的問題，留存基礎數(shù)據(jù)。提前準備第一次檢修前相關工作，認真組織檢修項目，對發(fā)電機進行盡可能全面的檢查，特別是今后可以對發(fā)電機狀態(tài)評估有指導作用的數(shù)據(jù)，包括溫升試驗、定子繞組端部機械模態(tài)試驗、定子繞組局放、定子繞組介損試驗等項目。如果懷疑可能存在定子內冷水堵塞問題，建議檢修時采用JB/T6228-1992《汽輪發(fā)電機繞組內部水系統(tǒng)檢驗方法及評定》中的熱水流法進行檢測，如果根據(jù)運行情況基本確實有定子內冷水堵塞問題還應準備好線棒備品。在建機組，要派有經驗的專家和機構進行全過程監(jiān)督，包括監(jiān)造、驗收、安裝等各個環(huán)節(jié)?？山梃b兄弟單位的經驗，開展防范各項風險工作，有效地提高機組的安全水平。