發(fā)電機(jī)常見(jiàn)故障與分析

張立新

(山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 古交 030206)

山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司#1、#2機(jī)組是國(guó)產(chǎn)300 MW雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)，型號(hào)為QFS2－300－2;#3、#4機(jī)組是國(guó)產(chǎn)600 MW水氫氫冷卻方式發(fā)電機(jī)，型號(hào)為QFSN－600－2－22F。勵(lì)磁方式均是自并勵(lì)靜態(tài)可控硅整流勵(lì)磁系統(tǒng)。

1 雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)定子回路故障

1．1 發(fā)電機(jī)定子繞組漏水

2010年11月23日15∶40，#2發(fā)電機(jī)高阻檢漏儀絕緣低就地和dcs發(fā)信號(hào)，經(jīng)電氣技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)確有滴水現(xiàn)象。經(jīng)報(bào)調(diào)度緊急停機(jī)處理，發(fā)現(xiàn)#2發(fā)電機(jī)B相第一分支出現(xiàn)側(cè)(1B1)引線(xiàn)冷卻水管與勵(lì)端總匯水管連接處松動(dòng)，造成該處滴漏。原因是雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)電流密度大，每根線(xiàn)棒所承受的電動(dòng)力也大，運(yùn)行中線(xiàn)棒每秒中要承受100次電磁力的振動(dòng)，其端部振動(dòng)更嚴(yán)重。因而造成引線(xiàn)冷卻水管與勵(lì)端總匯水管連接處松動(dòng)，以至漏水。

1．2 發(fā)電機(jī)定子繞組主絕緣磨損

2009年10月，#1發(fā)電機(jī)組大修期間，發(fā)電機(jī)揭大蓋后，點(diǎn)檢部技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)該機(jī)汽側(cè)繞組端部2～3處有黃色粉末。切斷綁帶，取出絕緣墊塊，發(fā)現(xiàn)絕緣墊塊有9處磨損，定子繞組主絕緣已經(jīng)被磨穿，其中有2處定子繞組銅線(xiàn)磨損達(dá)1．0 mm左右，受損嚴(yán)重。原因是安裝時(shí)墊塊沒(méi)有壓緊，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，繞組不停振動(dòng)長(zhǎng)期運(yùn)行造成墊塊與線(xiàn)棒接觸面松動(dòng)、相互摩擦，導(dǎo)致定子線(xiàn)棒端部磨損。

1．3 防范措施

1)在運(yùn)行中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行巡回檢查制度，通過(guò)窺視孔加強(qiáng)對(duì)機(jī)組內(nèi)部的監(jiān)視，檢查定子端部有無(wú)滲水、漏水、流膠、焦糊氣味、黃粉、零部件松動(dòng)、塑料引水管磨損及其它異常情況，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)消除。

2)在檢修中，應(yīng)仔細(xì)檢查定子繞組有沒(méi)有出現(xiàn)“松”(楔條松、棒線(xiàn)松、墊塊松)、“空”(下層線(xiàn)棒在槽內(nèi)未落實(shí);在出槽口前懸空;線(xiàn)棒端部與綁環(huán)間未靠攏、懸空)、“拼”(上、下層線(xiàn)棒在轉(zhuǎn)角R處應(yīng)留有標(biāo)準(zhǔn)空間，但常常由于調(diào)整不當(dāng)，拼靠造成間隙距離與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值不符)，一旦發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象，應(yīng)立即采取措施消除。

2 發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)棒溫差大

2．1 事件經(jīng)過(guò)

2007年5月18日，運(yùn)行人員監(jiān)盤(pán)時(shí)發(fā)現(xiàn)#3發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)棒第6點(diǎn)溫度在600 MW負(fù)荷時(shí)比其它點(diǎn)高8℃左右，于是將發(fā)電機(jī)定子冷卻水量由96 t/h提高到97 t/h加強(qiáng)沖洗，但未見(jiàn)明顯改善，且第6點(diǎn)溫度呈上升趨勢(shì)。同時(shí)，對(duì)比發(fā)現(xiàn)，第6點(diǎn)線(xiàn)棒對(duì)應(yīng)的出水溫度比其它出水溫度測(cè)點(diǎn)偏高。5月20日，#3發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)棒第6點(diǎn)溫度達(dá)到55℃，已經(jīng)超過(guò)報(bào)警值5℃，其他測(cè)點(diǎn)溫度平均在43℃左右，即定子引水管出水溫差達(dá)12℃。經(jīng)向調(diào)度申請(qǐng)同意，#3發(fā)電機(jī)組于5月21日停機(jī)備用消缺。

2．2 處理過(guò)程

1)停機(jī)后立即對(duì)發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)棒進(jìn)行反沖洗，定子冷卻水壓力0．2 MPa，每小時(shí)倒換一次方向，共進(jìn)行9 h。流量無(wú)顯著變化，說(shuō)明反沖洗沒(méi)有起到預(yù)想的效果。

2)對(duì)第6點(diǎn)對(duì)應(yīng)線(xiàn)棒先通入純凈水，再用1 MPa氧氣吹掃，如此反復(fù)5次，未見(jiàn)到明顯雜物，同時(shí)測(cè)得的流量合格。

3)5月23日，#3發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行;在600 MW負(fù)荷下，測(cè)得的發(fā)電機(jī)第6點(diǎn)溫度比其它測(cè)點(diǎn)的溫度高3℃，運(yùn)行正常。

2．3 原因分析

1)在停機(jī)前，熱工專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員校核溫度測(cè)點(diǎn)顯示正常，第6點(diǎn)線(xiàn)棒溫度與出水溫度同時(shí)升高，#3發(fā)電機(jī)定子冷卻水銅離子含量超過(guò)規(guī)定值45μg/L由此判斷第6線(xiàn)棒微堵。停機(jī)后，打開(kāi)汽側(cè)人孔測(cè)量全部42根線(xiàn)棒流量，發(fā)現(xiàn)第6點(diǎn)對(duì)應(yīng)的線(xiàn)棒流量較小。由此確認(rèn)：發(fā)電機(jī)第6線(xiàn)棒微堵導(dǎo)致冷卻水流量降低，從而造成發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)棒溫差大。

2)在機(jī)組運(yùn)行中對(duì)定子冷卻水水質(zhì)重視不夠。發(fā)電機(jī)定子冷卻水箱充氮保護(hù)措施不到位，定子冷卻水離子交換器采用的樹(shù)脂不合格，離子交換器處理能力欠缺，造成銅離子超標(biāo)。

2．4 防范措施

1)嚴(yán)格監(jiān)督發(fā)電機(jī)定子冷卻水水質(zhì)。2)嚴(yán)格執(zhí)行定子冷卻水箱充氮保護(hù)措施，及時(shí)更換內(nèi)冷水離子交換器樹(shù)脂，確保內(nèi)冷水各項(xiàng)指標(biāo)合格。3)一旦發(fā)電機(jī)停機(jī)，立即進(jìn)行定子冷卻水反沖洗。4)每次大修時(shí)，必須對(duì)發(fā)電機(jī)做定子線(xiàn)棒冷卻水流量試驗(yàn)，以便發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)棒堵塞時(shí)能夠及時(shí)處理。

3 發(fā)電機(jī)碳刷燒損

3．1 事件經(jīng)過(guò)

2008年11月12日09∶45，某電廠#4發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷600 MW，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓431 V，勵(lì)磁電流4 724 A。點(diǎn)檢部技術(shù)員發(fā)現(xiàn)#4發(fā)電機(jī)碳刷處冒火花并有焦糊味，運(yùn)行人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)碳刷已經(jīng)嚴(yán)重冒火，立即報(bào)值長(zhǎng)降低發(fā)電機(jī)無(wú)功負(fù)荷，但碳刷冒火情況繼續(xù)惡化，光字牌發(fā)出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號(hào)。運(yùn)行人員立即跳#4發(fā)電機(jī)主斷路器，緊急停爐。停機(jī)后檢查發(fā)現(xiàn)，#4發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)10組碳刷盒均程度不同燒損，其中2組燒損嚴(yán)重，導(dǎo)電板輕度燒傷，滑環(huán)有中度電燒損痕跡，勵(lì)磁機(jī)擋風(fēng)環(huán)受熱變形。

3．2 原因分析

碳刷打火有以下幾種原因：1)滑環(huán)、電刷、刷握及刷架表面臟污。2)刷握邊緣卡澀、彈簧壓力不勻。3)機(jī)組軸系振動(dòng)較大，帶動(dòng)滑環(huán)一起振動(dòng)。

由于上述原因，造成一部分碳刷接觸不良，接觸電阻增大，使碳刷間電流分配不均，引起碳刷打火。碳刷打火后開(kāi)始發(fā)熱，由于碳刷的負(fù)溫度效應(yīng)，碳刷的接觸電阻變小;此時(shí)，流過(guò)該碳刷的電流將增加，該碳刷愈加發(fā)熱，直至接觸電阻降至飽和最低值，流過(guò)的電流至飽和最大值。這樣惡性發(fā)展，使碳刷持續(xù)受熱升溫。同時(shí)，碳刷引線(xiàn)由于通過(guò)大電流，也發(fā)熱升溫，隨著溫度達(dá)到碳刷引線(xiàn)(紫銅)的熔點(diǎn)溫度時(shí)，碳刷的引線(xiàn)燒斷，該組碳刷推出運(yùn)行。當(dāng)故障碳刷退出運(yùn)行后，正常運(yùn)行的碳刷將承擔(dān)全部轉(zhuǎn)子電流而出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象，導(dǎo)致其過(guò)熱升溫，并重復(fù)上述碳刷的惡化過(guò)程。隨著碳刷惡化程度的發(fā)展和數(shù)量的增加，碳刷打火愈演愈烈，形成環(huán)火，直至燒損碳刷各部件。

3．3 防范措施

1)運(yùn)行人員必須嚴(yán)格執(zhí)行巡回檢查制度，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行機(jī)組的巡回檢查。一旦發(fā)現(xiàn)碳刷有打火現(xiàn)象，在立即通知檢修人員的同時(shí)，應(yīng)該帶上絕緣手套，提拉碳刷，及時(shí)消除卡澀、過(guò)熱及異常振動(dòng)，使碳刷滑動(dòng)正常。2)檢修技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)巡視，仔細(xì)檢查刷架結(jié)構(gòu)、滑環(huán)與碳刷間隙、碳刷恒壓彈簧等應(yīng)符合要求，及時(shí)更換已磨損過(guò)短或發(fā)熱變形的碳刷。3)檢修時(shí)要做好技術(shù)措施，及時(shí)使用新工藝研磨碳刷接觸面，同時(shí)對(duì)滑環(huán)進(jìn)行拋光處理。使碳刷接觸面與滑環(huán)弧面接觸良好。4)檢修人員每次停機(jī)檢修時(shí)，可用壓縮空氣進(jìn)行吹掃，清除刷架、刷握、滑環(huán)等處的污垢和灰塵，使碳刷滑動(dòng)自如。5)定期測(cè)量碳刷的均流度和溫度，便于發(fā)現(xiàn)過(guò)熱、接觸電阻大的碳刷，及時(shí)更換。

4 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的故障是多種多樣的，而且要經(jīng)歷潛伏、生成、擴(kuò)大直至最終演化為現(xiàn)實(shí)這一過(guò)程。只要日常工作中注意觀察分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)并采取正確的處理方式，就能最大限度減少發(fā)電機(jī)故障的發(fā)生，確保發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。

［1］ 蔡隆瑞．大型火力發(fā)電機(jī)組事故處理及案例分析［M］．北京：中國(guó)電力出版社，2010：217－227．