390MW發電機轉子故障分析與處理

孫國彬，宋繼平

(大唐淮北發電廠，安徽 淮北 235000)

1.設備事故簡況

發電機由美國GE公司授權日本東芝(定子)、中國哈動(轉子)制造。型號390H，其主要參數為：視在功率468MV·A、有功功率397.8MW、功率因數0.85、2極、3相、50Hz、3 000r/min、Y接線、全氫冷、F級絕緣、額定電壓19kV、額定電流1 4221A、勵磁電壓750V、勵磁電流2 360A、線圈溫度103℃、鐵芯溫度120℃、氣體溫度40℃、氫氣純度98%、氫氣壓力414kPa。

2號機組2007年3月5日投產，至2009年2月事發前，該燃機作為調峰機組，頻繁啟停機，整套發電機組運行狀況良好。機組正常運行時7瓦軸振水平基本穩定在70μm。但自2009年3月份以來，啟動過一階臨界轉速(約840r/min)時振動數據呈逐漸上升趨勢，3月21日達到190μm。

2.事故設備檢查過程及分析

(1)3月30日機組經冷卻后停止盤車，分別測量了零轉速時轉子的直流電阻和交流阻抗及3 000r/min時的交流阻抗，零轉速時交流阻抗與交接時相比下降約17%；3 000r/min時交流阻抗下降約38%。基本確定發電機轉子存在匝間短路。

(2)3月24日，專家來廠現場進行振動測試分析，進行了兩次升速試驗，在升速過程中(發電機加勵磁)，7X(7瓦水平軸振)過臨界時振動峰值分別達到161μm和181μm，而在降速過程中，發電機去勵磁后，振動立即恢復至正常值。說明發電機異常振動與加載勵磁相關。

(3)安排2號機組檢修，進行發電機的故障檢修處理，現場進行抽發電機轉子工作。4月10日將發電機轉子抽出，現場進行兩極電壓試驗。兩極電壓差為26V左右，說明確實存在匝間短路。進一步進行分部電壓測量，判斷匝間短路存在于第6槽和第9槽。

(4)拆除勵側護環檢查，發現端部線圈R彎處的匝間絕緣移位現象嚴重，膠水已失效。拆除汽側護環，檢查端部線圈匝間絕緣，R彎處的匝間絕緣移位現象比勵側更加嚴重。端部直線部分的匝間絕緣也有移位。從端部情況來看匝間短路存在多點故障和絕緣位移的情況，需更換全部轉子繞組的直線絕緣和端部絕緣并涂膠中溫固化，由于現場和當地均不具備轉子線圈中溫加熱固化和高速動平衡的條件，決定返原廠檢修。

3.故障設備解體處理與原因分析情況

(1)故障設備產品背景。2號發電機轉子出現匝間絕緣移位，是HEC此型號產品首次發生、也是首臺采用GESUPPLY提供的成品匝間絕緣墊條(含槽部、轉角和弧部)作為轉子銅線間的絕緣材料，這種匝間絕緣墊條涂有B階段粘接膠。

(2)處理措施。制造廠專業人員赴電廠進行再次確認，判定轉子存在匝間短路的可能性；為了保證診斷準確性，需將轉子抽出后進行相關試驗，并將試驗結果與出廠試驗數據進行比較。4月10日，轉子抽出后進行了相關試驗并進行了轉子端部窺鏡檢查，確認轉子匝間短路，端部轉角絕緣80%移位。

發電廠方希望在保證質量的前提下，力爭現場進行故障處理。根據現場的實際情況，4月11日上午HEC召開故障處理會議，組織工具和搶修材料，4月12日搶修工具和第一批材料包裝發貨，同時派遣產品相關部門專業人員赴現場。

在現場拆除9號線圈后，發現槽內直線段匝間絕緣也存在移位、斷裂、重疊、成波浪狀、凹陷等不同現象的絕緣損壞，需更換匝間絕緣。匝間絕緣的固化溫度要達到120℃以上，而現場不具備加熱用烘爐。4月17日發電廠方同意2號機轉子返廠修復。轉子修復合格后發回電廠裝配。

4.事故分析

經全臺線圈拆出和對匝間絕緣粘接狀態的細致查看，分析認為匝間絕緣移位的主要原因是絕緣墊條和銅排粘接強度不高所致。

匝間絕緣材料由美國GE公司提供，匝間墊條上自帶粘接膠，HEC首次使用。因390H型產品的技術引進中，不包括有關絕緣方面的技術轉讓，廠家在不完全掌握外方工藝的前提下采用了HEC原有匝間絕緣烘壓工藝。本臺產品粘接后，未發現有開裂現象便進行下線。

據現場所見匝間絕緣粘接狀態及溢膠現象，可以確定，有些匝間墊條上的粘接膠并沒有完全固化好，使粘接強度未達到最佳狀態。

用于定位刷的少量JX9膠，固化較好，但其粘接面積不均勻，造成JX9膠粘接點間那些粘接強度不高的墊條開膠后產生變形、抻開、斷裂、折疊等現象。這更證明自帶粘接膠的匝間墊條粘接強度不高。

燃機作為調峰機組，而頻繁啟停機，使得轉子銅線和直線匝間絕緣熱漲及冷縮交替頻繁，更使上述缺陷嚴重化。

5.修復處理結果及預防措施

(1)2號機轉子返廠搶修。匝間絕緣粘接采用HEC成熟的工藝和材料。在保證質量的前提下，以最短時間完成修復。

(2)同型號1號機轉子絕緣故障的預防。運行中關注各振動值變化，停機時要做轉子的內窺鏡和相關的電氣檢查，以判斷匝間絕緣粘接狀態，杜絕類似故障發生。