汽輪發(fā)電機(jī)故障分析與診斷

呂帥(陜西煤化能源有限公司，陜西 咸陽(yáng) 713600)

汽輪發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要樞紐，其運(yùn)行狀態(tài)好壞直接決定電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性。特別是在大電網(wǎng)、大容量機(jī)組發(fā)展趨勢(shì)下，汽輪發(fā)電機(jī)的重要地位日漸突出。而受到諸多因素的影響，汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行存在很多故障，不利于其性能的有效發(fā)揮，加強(qiáng)對(duì)其故障分析及診斷的研究具有積極意義。

1 汽輪發(fā)電機(jī)主要故障與診斷

1.1 定子端部繞組短路故障與診斷

該類故障具有多發(fā)性特點(diǎn)，主要發(fā)生在引出線與水接頭絕緣位置，或者漸開(kāi)線位置。就前者而言，產(chǎn)生故障的主要原因在于端部絕緣層過(guò)薄，加之長(zhǎng)期受到油污、水分的侵蝕，促使其絕緣性能并不高。不僅如此，引線與過(guò)渡引線之間采取的是手包絕緣方式，絕緣完整性與標(biāo)準(zhǔn)存在一定差距，較易引發(fā)短路故障。

就后者而言，引發(fā)故障的關(guān)鍵在于故障位置存在異物，當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，異物在漸開(kāi)線位置，繞阻在電力作用下產(chǎn)生振動(dòng)，與絕緣產(chǎn)生摩擦力，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備定子繞組短路等問(wèn)題。此外，磨損絕緣導(dǎo)致接地、短路等促使引線過(guò)熱，也會(huì)導(dǎo)致短路問(wèn)題。

1.2 定子鐵芯故障與診斷

該類故障主要表現(xiàn)形式有四種：一是壓裝松懈，由于硅鋼片上和漆膜干縮后，在設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)后，出現(xiàn)漆膜破損。另外，氫冷發(fā)電機(jī)的密封瓦漏油問(wèn)題也會(huì)導(dǎo)致硅鋼片絕緣破損，且會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。二是鐵芯齒部發(fā)熱，通常是由于毛刺、連片等導(dǎo)致發(fā)熱現(xiàn)象。而設(shè)備運(yùn)行時(shí)，溫度過(guò)高，極易引發(fā)故障。三是扇形齒部斷裂。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于鐵芯疊片壓裝不緊實(shí)，在長(zhǎng)期振動(dòng)下將會(huì)出現(xiàn)斷裂情況[1]。四是鐵芯損壞。設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)部位勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)不同程度的松動(dòng)現(xiàn)象，其中平衡螺釘脫落，一旦碰觸到鐵芯，將會(huì)對(duì)鐵芯造成損壞。

1.3 轉(zhuǎn)子故障與診斷

轉(zhuǎn)子故障主要包括轉(zhuǎn)子匝間短路、轉(zhuǎn)子落地等問(wèn)題，在故障診斷過(guò)程中，可以查看滑環(huán)表面的粗糙度，碳粉堆積量等情況，以此來(lái)判斷設(shè)備故障。設(shè)備運(yùn)行中，如果缺少對(duì)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的保護(hù)，會(huì)引發(fā)轉(zhuǎn)子故障。另外，還可以通過(guò)振動(dòng)聲音等途徑判斷故障類型。造成轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)損壞的主要原因是護(hù)環(huán)應(yīng)力受到了腐蝕，難以滿足設(shè)備運(yùn)行需求。

1.4 負(fù)序電流燒壞轉(zhuǎn)子故障與診斷

一般來(lái)說(shuō)，汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行在三相負(fù)荷狀態(tài)當(dāng)中。而在電力系統(tǒng)出現(xiàn)不對(duì)稱故障時(shí)，僅能夠短暫運(yùn)行，直接影響電力系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行。故障產(chǎn)生原因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)出現(xiàn)單向接地、或者兩相接地故障；或者發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)正常情況下，并未將三相負(fù)荷同時(shí)切斷等。發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)不對(duì)稱情況極易產(chǎn)生負(fù)序電流，一旦產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，勢(shì)必會(huì)在勵(lì)磁繞組等內(nèi)產(chǎn)生二倍頻電流，引起雜散的銅耗紛飛，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率過(guò)低、轉(zhuǎn)子過(guò)熱等問(wèn)題，嚴(yán)重情況下，會(huì)燒壞轉(zhuǎn)子，導(dǎo)致設(shè)備癱瘓。不僅如此，負(fù)序電流的產(chǎn)生，還會(huì)影響到轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、定子振動(dòng)等，埋下了一定安全隱患。綜上所述，汽輪發(fā)電機(jī)作為重要設(shè)備，在運(yùn)行中，如果忽視對(duì)其管理，極易造成故障，影響設(shè)備穩(wěn)定、健康運(yùn)行。因此加強(qiáng)對(duì)設(shè)備故障的防范顯得尤為必要。

2 預(yù)防汽輪發(fā)電機(jī)故障的相關(guān)建議

第一、針對(duì)定子繞組故障而言，可以在設(shè)計(jì)和制造之初，改進(jìn)定子繞組線棒膠化和成型工藝，穩(wěn)固端部漸開(kāi)線等位置，并在線棒接頭焊接完成后進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保接頭光滑過(guò)渡，以免對(duì)設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生消極影響。在設(shè)備運(yùn)行之前，應(yīng)采取熱水流實(shí)驗(yàn)確定定子水路是否存在堵塞問(wèn)題，確保設(shè)備質(zhì)量符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)后方可投入使用。同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)督和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)部件松動(dòng)等問(wèn)題，將故障消除在萌芽階段，以此來(lái)促使設(shè)備更好地發(fā)揮其性能。

第二，對(duì)于定子鐵芯故障來(lái)看，應(yīng)嚴(yán)格控制設(shè)備制造全過(guò)程，硅鋼片沖壓后仔細(xì)去除邊緣毛刺等，且疊壓時(shí)，要控制好力度，避免對(duì)絕緣層破損，確保定子鐵芯壓裝質(zhì)量[2]。在機(jī)組大修過(guò)程中，應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)細(xì)節(jié)的檢查，如定位筋螺桿等部件是否松動(dòng)等，并采取鐵芯溫升等措施檢查定子鐵芯故障，準(zhǔn)確查找故障所在位置，從而采取高效的措施增強(qiáng)設(shè)備整體性能，為電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行保駕護(hù)航。

第三，任何故障的產(chǎn)生都源自于日常的疏忽。因此在日常管理工作中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的管理，從細(xì)節(jié)入手，對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組和負(fù)序電流等引發(fā)的故障，應(yīng)采取事前檢查、事中監(jiān)督及事后處理的立體化防范和治理措施，避免轉(zhuǎn)子繞組過(guò)熱問(wèn)題的產(chǎn)生，并利用微分線圈法對(duì)轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行檢測(cè)，掌握其匝間短路等情況，確保電環(huán)等平穩(wěn)運(yùn)行。另外在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，應(yīng)檢查斷路器三相是否全部斷開(kāi)，并在發(fā)電機(jī)添加失靈保護(hù)裝置，將故障損失降到最低。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上文所述，電力系統(tǒng)運(yùn)行壓力日漸增大，而汽輪發(fā)電機(jī)作為不可缺少的重要設(shè)備，在運(yùn)行中會(huì)發(fā)生一些故障。對(duì)此工作人員應(yīng)加大對(duì)該設(shè)備的關(guān)注力度，明確其故障多發(fā)點(diǎn)，并借助先進(jìn)的診斷工具及技術(shù)，結(jié)合自身以往工作經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行及時(shí)的修正和處理，確保設(shè)備性能有效發(fā)揮，從而促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)和諧發(fā)展。

[1]尹文俊，李挺.1000MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的診斷與分析[J].電力科學(xué)與工程，2013，（11）:17-20.

[2]張征平，劉石.大型汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路故障在線診斷方法[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2012，（08）:148-152.