大型汽輪發電機常見事故及處理方法

摘 要：發電機各類事故頻繁，導致延續時間長，性質嚴重，損失巨大，是因為設計及工藝的存在較多問題，尤其是制造工藝和質量檢驗所存在的問題；而事故發生的誘因又常常是因為電機的安裝、檢修質量以及運行維護水平存在非常多的問題。在此著重論述了設備運作中經常性的會出現的一些不利現象以及應對措施等。

關鍵詞：汽輪發電機；常見事故；處理方法

1 關于水內定子繞組滲水問題

國產及引進200～600MW汽輪發電機采用水氫氫冷卻方式的比重很大，漏水現象經常性的出現，如果厲害的話，會使得接地以及短路等等的問題。發生這類事故的主要原因是因為設計、材質及工藝等出現了問題。包括滲漏部位多為空心導線并頭套封焊處，聚四氟乙烯絕緣管交叉碰磨處，或者是銅線的材料太差，在運作的時候出現了斷裂等問題。假如滲漏區域存在較小的縫隙等的話，此時那些有著較高的壓力的氫氣就會流到水里，同時在定子內冷水箱頂部會有氫氣產生；當滲漏部位的裂縫或孔洞較大時，水滲出的同時則氫滲入，這時候定子接地事故就容易發生。

近年來，動態應力對密封的影響深受國外的重視，為了確保密封質量和絕緣質量，有的制造廠已初步制定和執行冷熱水交替試驗法。國內也有電機廠采用了冷熱水試驗法（施加周期性熱負載法）。這種方法的關鍵是，在定子繞組水回路通入0.5MPa的合格凝結水進行循環。在循環過程中將水溫加熱至75～85℃，并保持1h，然后將水溫降至環境溫度，同樣保持1h，這樣一直的進行大約三次，水溫升降速度為20℃/h。逐次把水溫降至環境溫度后，進而分析定子的各個區域。

2 關于繞組的堵塞問題

2.1 如果內冷水質不合要求，那么就會形成沉淀的氧化物，從而導致堵塞。如某電廠一臺QFS-125-2型發電機，由于冷水中的pH數很低，此時就出現了堵塞問題，通過分析得知，其PH值很低的時候，其中的水是酸性的，此時就會導致腐蝕現象加劇。70年代末及80年代初，在我們國家，很多的此類設備由于水質較差而導致線路出現堵塞問題，導致繞組過熱燒損事故，當對上述的數值進行了適當的提升之后，面對的不利現象得以有效的處理好。目前相關的規定中論述，其水質要確保合乎如下的四個要素。第一，要干凈透明，不存在雜質。第二，20℃時的導電率：0.5～1.5μs/cm；（3）pH值7～8；（4）保證硬度不超過2。

經過多年的經驗得出，水冷定子或轉子繞組水質如果符合上述規定，則不會再發生腐蝕及阻塞事故。

2.2 另一個造成堵塞的原因就是當其開展安裝或者是維護等的時候，把雜物忘在了回路之中。多年來，在一些200～300MW發電機上，這種故障會發生。嚴重的故障可造成被堵回路絕緣過熱燒損，從而導致接地短路事故。

嚴格限制電機裝配及檢修工藝和相應的檢查制度是杜絕異物堵塞的最根本的方法。除此之外，還應該結合相關的規定來開展測試活動。

近年來，制造廠檢查大型發電機定子水回路有無堵塞問題的常用且有效的措施是熱水流試驗。具體試驗方法是，在定子進水端絕緣引水管中部貼敷熱電偶，首先加入一些大于其中的溫度十攝氏度的水，如果全部的測試點的氣溫差不多一致的時候，熱水循環終止，接著開啟冷卻水泵，假如出現了堵塞現象的話，很顯然其下降會非常慢，在運作的時候，避免其出現堵塞問題的關鍵監視方法是，切實的結合相關的規定：對功率200MW及以上的發電機，定子繞組有一個單獨出水支路的同層各水接頭溫差大于8K時，應該認真的查看，如果其溫度大約設定的指數的話，就要即刻的停止。

3 關于定子繞組端部手包絕緣狀態試驗

繼續采用過去長期的直流加壓測漏泄電流來判斷絕緣狀態的好壞是目前制造廠及電廠常用的局部泄漏電流法。無論是從有效性、實用性還是科學性來衡量都是可取的。按照正接線方式或反接線方式進行來進行局部泄漏電流。正接線方式，即定于線圈通水并施加直流的額定電壓，用裝有100MΩ電阻串接微安表接地的絕緣桿逐點測試包有鋁箔的端頭；反接線方式，即定子線圈不通水經100MΩ接地，在包裹鋁箔的端頭處外加直流額定電壓，測試時用絕緣桿將直流高壓導線引出，在包有鋁箔的端頭處逐點加壓測試，并在直流微安表穩定后讀數。

4 關于繞組的匝間短路以及接地等問題

一種常見故障：轉子繞組匝間短路。曾經，在中小型汽輪發電機轉子繞組匝間短路故障中，很大的原因在于運行超長時間的轉子繞組熱變形以及運行溫度過高時導致匝間絕緣破壞所引起的。200MW和更大的一些設備的轉子短路問題一般是出現在運作不久之后，因為生產的時候，其嵌線的技術不好，或者是檢測體系存在問題而導致的。轉子繞組匝間短路的典型事例是金屬屑粒殘留在轉子內部引起的匝間短路。

另一種常見故障：轉子繞組接地。近20年對200MW及以上的大型發電機事故統計資料表明，發生故障的主要原因是因為制造時工藝及檢查措施不嚴。如某廠一臺國產QFSN-300-2型300MW汽輪發電機，使用了不到兩年的時間之后就出現了問題，后用交流燒穿法燒成穩定接地后，檢測出轉子一個槽楔下有一條直徑0.33mm，長13mm的細長銅屑，究其原因，是由于沒有清理干凈而導致的問題。

對于接地問題來講，通常來講，此類問題的發生和電機的速率等有著非常緊密的關聯。這個時候首先要做的是將不穩定狀態\"燒\"成穩定狀態，進而明確接地的區域。采用交流燒穿法時燒穿電流可選為5～15A。這是因為有兩點原因：第一，電流太小（如小于5A）通常不符合穩定接地的目的；第二，電流在一定范圍內增大不會燒傷轉子，同時還可以清除因為集中的導電粉塵而導致的接地故障。

5 關于軸電壓和磁化等問題

5.1 導致軸電壓出現的緣由和不利現象

汽輪發電機運行中一個需要特別注意的問題是軸電壓。大型汽輪發電機，當對軸電壓抑制或防護措施不正確的時候，其會導致大軸等出現嚴重的不利現象。

其成因有以下的一些。（1）汽輪機低壓缸靜電荷引起的軸電壓；（2）發電機制造或運行中因磁路不對稱引起的軸電壓；（3）靜止勵磁系統脈動分量引起的軸電壓。

5.2 關于退磁的措施和意義

退磁方法分為兩類：分別是直流退磁和交流退磁。運用直流退磁法是針對對于發電機轉子、汽機轉子及汽缸壁等大尺寸部件來說的。退磁的基本原理是將繞有退磁線圈的被退磁部件，周期性改變線圈中電流的方向，而且將電流變弱，此時退磁的零件的磁場就會變弱，進而它的剩磁就會不斷的下降至最低。要想實現退磁的意義，退磁的安匝數應選為被退磁部件剩磁最大值的4～5倍，要確保首次退磁的磁通的方位，要保證和剩磁的趨向是完全不一樣的。

結合實際活動中的退磁活動共來看，經由退磁以后的部件進而剩磁，軸頸及軸瓦不大于2×10-4T，其他部件不大于10×10-4T，當連大頭針也吸附不住的時候，則認定為合格。

6 關于大規模設備的處理措施

當前，由于我國的大電網大機組正值發展繁榮時期，所以必須要有與之相適應的安全可靠、運行密切相關的試驗檢查方法的內容及特點。當然，這些都要從大型發電機結構設計及運行特性等一系列新的特點出發。近十幾年來，為了同時提高產品質量和運行水平，并且保證與國際標準接軌，我們國家出臺了很多的設計以及維護方面的規章內容。其中，要求發電機的制造質量及運行維護均需達到較高水平。這里既包括運行維護人員整體有較高的素質，又包括設備基礎管理良好。這樣，當設備具有預知維護的要素之后，就能降低其維護用時，降低維護的費用等等。

參考文獻

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[2]陳維榮.電力系統設備狀態監測的概念及現狀[J].電網技術，2000.