大型發(fā)電機(jī)檢運(yùn)中的常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策探討

鮑尖措 賀小明

（韶關(guān)發(fā)電廠，廣東 韶關(guān)512132）

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力能源在現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)中的地位越來(lái)越重要，無(wú)論是居民的日常生活，還是工廠的生產(chǎn)活動(dòng)，都需要電力的支持，因此保障供電安全十分重要。而大型發(fā)電機(jī)則是電廠的主要工作設(shè)備，一旦發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，就會(huì)對(duì)供電產(chǎn)生重大影響，因此定期檢查發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題并加以解決，從而確保發(fā)電機(jī)不出現(xiàn)重大事故，是一項(xiàng)重要的任務(wù)。

1 發(fā)電機(jī)定子常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策

在發(fā)電機(jī)的日常運(yùn)行中，定子最常見(jiàn)的問(wèn)題主要是槽楔松動(dòng)和線圈絕緣老化，且槽楔松動(dòng)是定子線圈絕緣老化的重要原因。

1.1 定子槽楔松動(dòng)及處理對(duì)策

大型發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，定子線棒受到100Hz交變電磁力的作用發(fā)生振動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致絕緣層磨損，電腐蝕現(xiàn)象加劇，絕緣層擊穿，甚至引發(fā)停機(jī)［1］。為了減弱振動(dòng)對(duì)定子線棒的影響，現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)使用槽楔加波紋板來(lái)固定線棒，但是隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，機(jī)械因素加上振動(dòng)量的積累，會(huì)造成定子槽楔松動(dòng)，引發(fā)事故。

發(fā)電機(jī)的定子電流強(qiáng)度決定著定子線棒所受的電磁力，定子氣隙磁通決定著定子鐵芯的受力大小，線棒和鐵芯在這2種力的互相作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)，引發(fā)線棒振動(dòng)。如果發(fā)電機(jī)的功率有限，那么定子線棒與定子鐵芯所受的力會(huì)相對(duì)較弱，對(duì)絕緣層的破壞相對(duì)較弱，而在大型發(fā)電機(jī)中，定子線棒的振動(dòng)作用比較明顯，在日常的檢修中需要特別注意。

槽楔松動(dòng)的傳統(tǒng)檢測(cè)方法是人工敲擊槽楔，以聽(tīng)到的聲音和手指感覺(jué)到的振動(dòng)作為判斷依據(jù)［2］。2010年5月，華南地區(qū)某電廠一臺(tái)135MW機(jī)組要進(jìn)行檢修。在對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行拆解后，使用人工敲擊法檢查定子槽楔的松動(dòng)情況。經(jīng)過(guò)檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的42個(gè)槽鍥中約50%有松動(dòng)現(xiàn)象。槽鍥結(jié)構(gòu)屬于斜鍥結(jié)構(gòu)，該電廠本著連續(xù)3塊槽鍥松動(dòng)即需要更換的原則，用環(huán)氧層壓板材質(zhì)的槽鍥進(jìn)行了更換，對(duì)于松動(dòng)程度較輕的槽楔用墊板進(jìn)行加固處理。

1.2 定子線圈絕緣老化及處理對(duì)策

定子線圈絕緣老化主要是電氣、機(jī)械和熱因素復(fù)合作用的結(jié)果［3］。其中，環(huán)氧樹(shù)脂作為定子線圈絕緣的主要材料，隨著時(shí)間的推移會(huì)不斷老化，加上大型發(fā)電機(jī)內(nèi)部的機(jī)械摩擦震動(dòng)發(fā)熱等因素的影響，會(huì)進(jìn)一步造成線圈的絕緣能力下降，如果不能夠在運(yùn)行和檢測(cè)中及時(shí)發(fā)現(xiàn)老化線圈并加以替換，最終會(huì)造成絕緣擊穿，引發(fā)事故。

檢測(cè)定子線圈的性能一般有以下幾種方法：（1）測(cè)試極化指數(shù)。一般來(lái)講，隨著線圈的不斷老化，極化指數(shù)會(huì)越來(lái)越低，因此可以根據(jù)極化指數(shù)的變化來(lái)判斷絕緣線圈的性能和壽命。隨著定子線圈絕緣性能的下降，絕緣體的內(nèi)部會(huì)不斷出現(xiàn)氣體縫隙，而且會(huì)不斷增加。絕緣體內(nèi)的電流和這些氣體縫隙密切相關(guān)，因此在對(duì)定子線圈進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以進(jìn)行交流電測(cè)試，從而檢查判斷出絕緣體內(nèi)部的氣體縫隙分布情況，并據(jù)此掌握線圈的老化情況。（2）局部放電測(cè)量。在高電壓的條件下，絕緣體內(nèi)的氣體縫隙會(huì)發(fā)生局部放電，從而嚴(yán)重影響絕緣體的性能，人們可以根據(jù)對(duì)局部放電的檢測(cè)情況來(lái)判斷線圈的絕緣性能。在具體的運(yùn)行監(jiān)測(cè)中，電壓不斷加大，局部放電電量隨之增大。一般來(lái)講，絕緣性能良好要求局部放電量小于11nC；如果大于25nC，則表明定子線圈的老化程度比較嚴(yán)重，需及時(shí)處理。

華南地區(qū)某電廠一臺(tái)300MW發(fā)電機(jī)組已經(jīng)運(yùn)行了13年，1年約啟停6次，檢測(cè)其定子線圈的老化程度，取得了如表1、表2所示的數(shù)據(jù)。

表1 絕緣測(cè)試結(jié)果

表2 局放量測(cè)試數(shù)據(jù)

通過(guò)表中的數(shù)據(jù)可以看出，極化指數(shù)的數(shù)值已經(jīng)比較低，而局部放電測(cè)試表明，與上一期的測(cè)量值相比，局部放電量有了很明顯的增大。結(jié)合機(jī)組的運(yùn)行年限和時(shí)間，可以判斷出該發(fā)電機(jī)組的定子線圈絕緣性能已經(jīng)出現(xiàn)下降，在未來(lái)1～2年應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。

2 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策

轉(zhuǎn)子接地是大型發(fā)電機(jī)組非常容易出現(xiàn)的問(wèn)題，如果處理不當(dāng)會(huì)造成較大的危害，尤其表現(xiàn)在金屬性接地，一點(diǎn)接地后如不能及時(shí)處理，就有可能導(dǎo)致兩點(diǎn)接地。如果僅僅是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地，勵(lì)磁回路對(duì)地電壓將有所升高。如勵(lì)磁回路的一端發(fā)生金屬性接地故障，另一端對(duì)地電壓將升高為全部勵(lì)磁電壓值，比正常電壓值高出一倍，導(dǎo)致匝間短路，這時(shí)出現(xiàn)的過(guò)大電流將會(huì)超過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的承受能力，最終可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子被燒毀。與此同時(shí)，出現(xiàn)匝間短路還會(huì)導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生異常，引發(fā)電機(jī)組劇烈震動(dòng)，損壞電機(jī)，因此及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)防轉(zhuǎn)子接地事故十分重要。

華南地區(qū)某電廠一臺(tái)300MW機(jī)組于2011年9月先后出現(xiàn)了2次轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地警報(bào)。為避免事故擴(kuò)大，防止由一點(diǎn)接地升級(jí)為兩點(diǎn)接地，該發(fā)電廠決定進(jìn)行停機(jī)修檢。結(jié)果發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁機(jī)碳刷除了大量的污物，主要是碳粉和鐵屑，大軸的表面也出現(xiàn)了粉塵，不光滑，因此當(dāng)發(fā)電機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速極快，這些導(dǎo)電的碳粉和鐵屑也隨著飛揚(yáng)起來(lái)，當(dāng)達(dá)到一定條件后產(chǎn)生導(dǎo)電層，最終引發(fā)轉(zhuǎn)子接地現(xiàn)象。據(jù)此，修理人員對(duì)碳刷和大軸進(jìn)行了徹底的清洗，再次運(yùn)轉(zhuǎn)后機(jī)器沒(méi)有出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地警報(bào)。

3 發(fā)電機(jī)漏氫現(xiàn)象及對(duì)策

氫冷發(fā)電機(jī)的漏氫部位歸納起來(lái)講有2部分：一是氫冷發(fā)電機(jī)內(nèi)部本體結(jié)構(gòu)部件漏氫，二是發(fā)電機(jī)外部附屬系統(tǒng)漏氫［4］。一般來(lái)講，漏氫的重點(diǎn)部位有機(jī)殼接合面、密封油系統(tǒng)、氫氣冷卻器等。其中機(jī)殼接合面的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且對(duì)組裝的工藝要求較高，特別是對(duì)起密封作用的材料品質(zhì)有嚴(yán)格的要求。一般來(lái)講，多用橡膠作為密封條，但是橡膠容易老化，特別是在高溫高壓的條件下，一定要經(jīng)常檢查，確保密封的性能。密封瓦座與端蓋的垂直結(jié)合面也是經(jīng)常發(fā)生氫氣泄漏的部位，在日常檢修中應(yīng)該注意。密封瓦座與端蓋相結(jié)合時(shí)，應(yīng)該注意接縫，保證對(duì)接完整，防止因?yàn)榻涌诓粐?yán)導(dǎo)致漏氫。氫氣冷卻器也是容易發(fā)生漏氫的重點(diǎn)部位。氫氣冷卻器一般結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此一般的常規(guī)檢查不會(huì)對(duì)其進(jìn)行大規(guī)模的拆解，所以發(fā)生氫氣泄漏時(shí)容易被忽視。在檢查中，要仔細(xì)認(rèn)真，不能因?yàn)槁闊┒潘蓪?duì)每一個(gè)螺絲、每一根銅管的檢查。檢查時(shí)應(yīng)該進(jìn)行水壓試驗(yàn)，無(wú)滲漏方為合格。如果在檢查中發(fā)現(xiàn)了銅管漏氫，要在滲漏的端口進(jìn)行封堵，完成后進(jìn)行檢測(cè)。華南某發(fā)電廠一臺(tái)300MW發(fā)電機(jī)組于2010年進(jìn)行常規(guī)檢修及試驗(yàn)，在對(duì)氫氣冷卻器進(jìn)行解體后發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部存在大量污垢，不少部位的板框出現(xiàn)了凹陷，板框的表面嚴(yán)重不平。針對(duì)此情況，檢修人員利用清潔工具對(duì)冷卻器內(nèi)部的污垢進(jìn)行了仔細(xì)的清潔。針對(duì)板框表面不平影響密封的情況，使用機(jī)器進(jìn)行了磨光找平。另外，對(duì)密封墊也進(jìn)行了更換，采用了稍厚的進(jìn)口密封墊，增加機(jī)器的密封性。經(jīng)過(guò)此次檢修，該發(fā)電機(jī)組運(yùn)行至今未發(fā)生漏氫現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

大型發(fā)電機(jī)承擔(dān)著重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)任務(wù)，對(duì)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性有著較高的要求，因此在檢查時(shí)必須認(rèn)真仔細(xì)，應(yīng)根據(jù)檢修歷史仔細(xì)判斷容易發(fā)生問(wèn)題的部位，進(jìn)行有針對(duì)性的檢查，從而將事故和問(wèn)題消滅在萌芽狀態(tài)，保證用電的安全。

［1］賈志東，夏英來(lái)，鄧禹，等.大型發(fā)電機(jī)定子槽楔松動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析與檢測(cè)［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011（15）

［2］彭翔，賈志東，王黎明，等.大型發(fā)電機(jī)定子槽楔松動(dòng)研究及檢測(cè)［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2007（10）

［3］李福興.大型發(fā)電機(jī)定子絕緣診斷和剩余壽命預(yù)測(cè)［J］.華東電力，2004（2）

［4］陳勝利，侯峰.氫內(nèi)冷發(fā)電機(jī)漏氫的綜合治理［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2006（5）