大型發電機檢運中的常見問題及對策探討

鮑尖措 賀小明

（韶關發電廠，廣東 韶關512132）

0 引言

隨著國民經濟的發展，電力能源在現代社會經濟中的地位越來越重要，無論是居民的日常生活，還是工廠的生產活動，都需要電力的支持，因此保障供電安全十分重要。而大型發電機則是電廠的主要工作設備，一旦發電機出現故障，就會對供電產生重大影響，因此定期檢查發電機的運行狀態，及時發現存在的問題并加以解決，從而確保發電機不出現重大事故，是一項重要的任務。

1 發電機定子常見問題及對策

在發電機的日常運行中，定子最常見的問題主要是槽楔松動和線圈絕緣老化，且槽楔松動是定子線圈絕緣老化的重要原因。

1.1 定子槽楔松動及處理對策

大型發電機在運行過程中，定子線棒受到100Hz交變電磁力的作用發生振動，長時間運行會導致絕緣層磨損，電腐蝕現象加劇，絕緣層擊穿，甚至引發停機［1］。為了減弱振動對定子線棒的影響，現代大型發電機使用槽楔加波紋板來固定線棒，但是隨著運行時間的增長，機械因素加上振動量的積累，會造成定子槽楔松動，引發事故。

發電機的定子電流強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生運動，引發線棒振動。如果發電機的功率有限，那么定子線棒與定子鐵芯所受的力會相對較弱，對絕緣層的破壞相對較弱，而在大型發電機中，定子線棒的振動作用比較明顯，在日常的檢修中需要特別注意。

槽楔松動的傳統檢測方法是人工敲擊槽楔，以聽到的聲音和手指感覺到的振動作為判斷依據［2］。2010年5月，華南地區某電廠一臺135MW機組要進行檢修。在對發電機進行拆解后，使用人工敲擊法檢查定子槽楔的松動情況。經過檢查，發現發電機的42個槽鍥中約50%有松動現象。槽鍥結構屬于斜鍥結構，該電廠本著連續3塊槽鍥松動即需要更換的原則，用環氧層壓板材質的槽鍥進行了更換，對于松動程度較輕的槽楔用墊板進行加固處理。

1.2 定子線圈絕緣老化及處理對策

定子線圈絕緣老化主要是電氣、機械和熱因素復合作用的結果［3］。其中，環氧樹脂作為定子線圈絕緣的主要材料，隨著時間的推移會不斷老化，加上大型發電機內部的機械摩擦震動發熱等因素的影響，會進一步造成線圈的絕緣能力下降，如果不能夠在運行和檢測中及時發現老化線圈并加以替換，最終會造成絕緣擊穿，引發事故。

檢測定子線圈的性能一般有以下幾種方法：（1）測試極化指數。一般來講，隨著線圈的不斷老化，極化指數會越來越低，因此可以根據極化指數的變化來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，絕緣體的內部會不斷出現氣體縫隙，而且會不斷增加。絕緣體內的電流和這些氣體縫隙密切相關，因此在對定子線圈進行檢測時，可以進行交流電測試，從而檢查判斷出絕緣體內部的氣體縫隙分布情況，并據此掌握線圈的老化情況。（2）局部放電測量。在高電壓的條件下，絕緣體內的氣體縫隙會發生局部放電，從而嚴重影響絕緣體的性能，人們可以根據對局部放電的檢測情況來判斷線圈的絕緣性能。在具體的運行監測中，電壓不斷加大，局部放電電量隨之增大。一般來講，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重，需及時處理。

華南地區某電廠一臺300MW發電機組已經運行了13年，1年約啟停6次，檢測其定子線圈的老化程度，取得了如表1、表2所示的數據。

表1 絕緣測試結果

表2 局放量測試數據

通過表中的數據可以看出，極化指數的數值已經比較低，而局部放電測試表明，與上一期的測量值相比，局部放電量有了很明顯的增大。結合機組的運行年限和時間，可以判斷出該發電機組的定子線圈絕緣性能已經出現下降，在未來1～2年應及時進行處理。

2 發電機轉子常見問題及對策

轉子接地是大型發電機組非常容易出現的問題，如果處理不當會造成較大的危害，尤其表現在金屬性接地，一點接地后如不能及時處理，就有可能導致兩點接地。如果僅僅是發電機轉子一點接地，勵磁回路對地電壓將有所升高。如勵磁回路的一端發生金屬性接地故障，另一端對地電壓將升高為全部勵磁電壓值，比正常電壓值高出一倍，導致匝間短路，這時出現的過大電流將會超過發電機轉子自身的承受能力，最終可能導致轉子被燒毀。與此同時，出現匝間短路還會導致電磁轉矩發生異常，引發電機組劇烈震動，損壞電機，因此及時發現和預防轉子接地事故十分重要。

華南地區某電廠一臺300MW機組于2011年9月先后出現了2次轉子一點接地警報。為避免事故擴大，防止由一點接地升級為兩點接地，該發電廠決定進行停機修檢。結果發現勵磁機碳刷除了大量的污物，主要是碳粉和鐵屑，大軸的表面也出現了粉塵，不光滑，因此當發電機處于運轉狀態時，由于轉子轉速極快，這些導電的碳粉和鐵屑也隨著飛揚起來，當達到一定條件后產生導電層，最終引發轉子接地現象。據此，修理人員對碳刷和大軸進行了徹底的清洗，再次運轉后機器沒有出現轉子一點接地警報。

3 發電機漏氫現象及對策

氫冷發電機的漏氫部位歸納起來講有2部分：一是氫冷發電機內部本體結構部件漏氫，二是發電機外部附屬系統漏氫［4］。一般來講，漏氫的重點部位有機殼接合面、密封油系統、氫氣冷卻器等。其中機殼接合面的結構比較復雜，而且對組裝的工藝要求較高，特別是對起密封作用的材料品質有嚴格的要求。一般來講，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，一定要經常檢查，確保密封的性能。密封瓦座與端蓋的垂直結合面也是經常發生氫氣泄漏的部位，在日常檢修中應該注意。密封瓦座與端蓋相結合時，應該注意接縫，保證對接完整，防止因為接口不嚴導致漏氫。氫氣冷卻器也是容易發生漏氫的重點部位。氫氣冷卻器一般結構較為復雜，因此一般的常規檢查不會對其進行大規模的拆解，所以發生氫氣泄漏時容易被忽視。在檢查中，要仔細認真，不能因為麻煩而放松對每一個螺絲、每一根銅管的檢查。檢查時應該進行水壓試驗，無滲漏方為合格。如果在檢查中發現了銅管漏氫，要在滲漏的端口進行封堵，完成后進行檢測。華南某發電廠一臺300MW發電機組于2010年進行常規檢修及試驗，在對氫氣冷卻器進行解體后發現，其內部存在大量污垢，不少部位的板框出現了凹陷，板框的表面嚴重不平。針對此情況，檢修人員利用清潔工具對冷卻器內部的污垢進行了仔細的清潔。針對板框表面不平影響密封的情況，使用機器進行了磨光找平。另外，對密封墊也進行了更換，采用了稍厚的進口密封墊，增加機器的密封性。經過此次檢修，該發電機組運行至今未發生漏氫現象。

4 結語

大型發電機承擔著重要的社會經濟任務，對運行的安全穩定性有著較高的要求，因此在檢查時必須認真仔細，應根據檢修歷史仔細判斷容易發生問題的部位，進行有針對性的檢查，從而將事故和問題消滅在萌芽狀態，保證用電的安全。

［1］賈志東，夏英來，鄧禹，等.大型發電機定子槽楔松動的動力學分析與檢測［J］.中國電機工程學報，2011（15）

［2］彭翔，賈志東，王黎明，等.大型發電機定子槽楔松動研究及檢測［J］.中國電機工程學報，2007（10）

［3］李福興.大型發電機定子絕緣診斷和剩余壽命預測［J］.華東電力，2004（2）

［4］陳勝利，侯峰.氫內冷發電機漏氫的綜合治理［J］.內蒙古電力技術，2006（5）