600MW汽輪發電機勵磁與穩定探討

柯元豐

(浙江大唐烏沙山發電有限責任公司,浙江寧波 315722)

600MW汽輪發電機勵磁與穩定探討

柯元豐

(浙江大唐烏沙山發電有限責任公司,浙江寧波 315722)

600MW汽輪發電機勵磁與穩定對電網運行安全穩定有著重要的作用。本文以600MW汽輪發電機勵磁系統原理以及應用為基礎,結合600MW 汽輪發電機運行時常見故障以及處理措施,對600MW汽輪發電機的運行進行了探討。該研究對優化我國600MW汽輪發電機勵磁與穩定的應用有一定的參考作用。

600MW 汽輪發電機 勵磁 穩定

伴隨著社會經濟的發展,電能所具有的作用非常重要。對于大型機組來說,其本身有著比中小型機組顯著的優越性,但是這就使得大型機組在容量增大、結構、參數以及運行特性等方面都存在著極大的變化,因而也會給其本身的運行帶來一定的影響[1]。從這個層面出發,本文對600MW汽輪發電機勵磁與穩定進行探討。

1 汽輪發電機勵磁系統原理以及應用

600MW汽輪發電機組在工作的過程中,勵磁系統有著重要的作用。其作用主要體現在對600MW汽輪發電機組電力系統的電壓控制方面。伴隨著我國電力系統的不斷發展,電網規模呈逐漸擴大的發展趨勢,這就使得電網運行所具有的安全性與穩定性變的更為關鍵[2]。從600MW汽輪發電機組勵磁系統原理的層面來看,勵磁系統本身是作為調節機端電壓的重要工具存在的,其作用主要是提高電力系統的穩定性與可靠性。在我國現有的勵磁系統的組成原理中主要包括勵磁功率單元、勵磁調節器、發電以及機組共同組成的反饋控制系統,該系統是復合的[3]。汽輪發電機勵磁系統主要有兩類,一類是他勵交流勵磁機勵磁系統,另外一類是自勵與自復勵靜止勵磁系統。其中他勵交流勵磁機勵磁系統本身是現有的600MW汽輪發電機機組中采用較多的系統,其優勢主要體現在對勵磁功率的控制效果較高,具有較高的可靠性,不易受到其它極端護短問題所造成的不利影響。自勵與自復勵靜止勵磁系統在應用中又進一步分為常規勵磁系統、快速勵磁系統以及高起始勵磁系統。直流勵磁機勵磁系統通過一定的處理后能夠接近或者達到高起始勵磁系統。

對于電力系統來說,確保其能夠安全與穩定運行與計算的重點在于運動中能否建立精準的數學模型,還包括能夠采用和實際系統需求相吻合的可利用模型參數。這就使得在我國現有的在600MW汽輪發電機勵磁系統中勵磁系統建模方面的工作非常關鍵,對提高汽輪發電機的穩定性有著不可取代的作用[4]。在這種情況下,對運行中600MW汽輪發電機組的電力系統穩定應進行精確的計算,進而促使系統穩定性與安全性的提升。這就涉及到600MW汽輪發電機勵磁系統的建模,建模工作包括搜集勵磁系統建模所需要的發電機資料與勵磁機資料,還需要建立勵磁系統的原始模型參數,一般需要對調節器的各個環節參數與各限幅值進行實測。簡而言之,結合600MW汽輪發電機組勵磁系統所具有的特殊性,通過不斷提高模型參數辨識方面的工作,進而提高發電機勵磁系統的準確性,促使600MW汽輪發電機組勵磁系統能夠提高其應有的性能,推動600MW汽輪發電機組的安全性與穩定性的發展。

2 600MW汽輪發電機運行時常見故障以及處理措施

600MW汽輪發電機運行中能否確保應有的穩定,受多種因素的影響[5]。600MW汽輪發電機在運行過程中可能發生的故障較多,本文僅對其在運行中常見的故障進行分析,并針對分析結果提出相應的處理措施。

2.1 600MW汽輪發電機運行時常見故障分析

600MW汽輪發電機運行時常見故障主要有定子繞組故障、轉子繞組故障以及定子鐵芯故障等等。

從定子繞組故障的層來看,我國現有使用的600MW 汽輪發電機中所采用的冷卻方式受我國現有的設計能力、制造水平、工藝環境、維修水平、保養能力以及運行管理水平等方面情況的限制,還存在一定的問題[6]。如定子繞組接地以及短路方面的問題經常會存在,同時此類問題一般都發生在繞組端部,這方面的問題一般表現為定子冷卻水其自身的回路出現堵塞問題;定子繞組存在漏水方面的問題;由于焊接方面質量差造成接頭存在損壞;定子繞組上留有金屬的異物等等。

從轉子繞組故障的層面來看,600MW汽輪發電機運行時轉子繞組的常見故障主要表現為匝間短路問題、集電刷-電環裝置燒毀故障、熱變形與對地絕緣等等情況,對于造成轉子繞組發生匝間短路與對地絕緣等方面的問題多數是因為存在金屬異物以及焊渣等方面的物質進入到了汽輪發電機的轉子繞組中;對于發電機來說水內冷轉子繞組在存在堵塞的情況下,局部的熱量會發生集中,進而造成匝間絕緣出現燒毀的問題;汽輪發電機的轉子繞組如果熱量過高就會造成絕緣出現損壞;制造中如果存在質量方面的不足就會容易造成汽輪發電機運行的不穩定;600MW汽輪發電機的系統在運行中,如果所受到的機械應力與受熱應力存在強度過大方面的問題,就容易導致對絕緣的破壞。600MW汽輪發電機繞組在運作的過程中,如果存在的塑性變形較多,就會導致對端部與槽部絕緣的破壞,進而導致匝間短路與接地方面問題的存在,嚴重的甚至還會導致繞組出現斷裂。

從定子鐵芯故障的層面來看,因為受600MW汽輪發電機在裝配工藝與制造方式等方面諸多因素的限制,在運行過程中會存在兩端壓指的高度偏差、鐵芯裝壓中存在的冷熱壓次數以及壓力大小等方面的故障,對于電機來說,其鐵芯是需要持續性的處于交變電磁力本身的動態作用的,因而在這種情況下600MW汽輪發電機的定子鐵芯疊片在應用的過程中就較易發生整體松弛或者局部松弛方面的問題,600MW汽輪發電機自身的有效鐵芯片間如果存在絕緣方面的損壞,就會使得局部熱量出現過大,甚至會造定子繞組出現連鎖故障。

2.2 600MW汽輪發電機運行時常見故障處理措施

針對上文對600MW汽輪發電機運行時常見故障的分析,本文確定以下處理措施。

從定子繞組故障的處理來看,可以通過超聲波流量或者熱水流這兩項試驗的方式,來明確汽輪發電機的定子水路是否存在堵塞方面的問題,保證冷水在質量方面能夠滿足技術要求,確保水冷系統檢溫計應有的準確性;改善接頭結構,提高焊接作業的質量標準,確保定子繞組鼻部與定子繞組端部能夠穩定與牢固,提高對空心銅線質量的檢測,優化定子繞組在絕緣引水管方面的布局;在定子繞組焊接后還應對其進行質量方面的檢測,保證應有的質量,確保導線能夠經過一定的整形處理,并且確保接頭應具有符合要求的光滑性;上下層漸開線線棒間隙等比較重要的地方應做好檢查工作與清理工作,保證內部不存在螺母等金屬方面的異物;優化定子繞組線棒在成型與膠化方面的相關工藝,提高鼻部與端部漸開線在徑向與切向等方面的固定性;通過監測系統的應用,實現對局部放電量的實時監測,進而能夠有效的對定子繞組在絕緣性能方面進行及時判斷[7]。

從轉子繞組故障的處理來看,在轉子應用的過程中,需要不斷優化轉子回路所具有的滅磁效果,只有這樣才能保障轉子繞組絕緣設備應具有的過電壓;關注對汽輪發電機運行中的維修工作與保養工作,對于汽輪發電機來說,轉子繞組是不應該在激烈的振動與溫度過高的情況下進行時間較長的連續運作的;改善轉子繞組在通風方面的結構,對導體通風孔的堵塞與錯位方面的情況進行定期的檢查;在設備大修的狀態下應對轉子繞組絕緣情況進行檢查;在并聯的運行中應保障電刷電流能夠均勻分布;把內部可能存在的金屬異物或者雜物等應及時進行清理;確保集電環與電刷滑動接觸在穩定度上符合需要,環表面必須干凈整潔而且還應有薄膜層;把轉子滑環所具有的碳粉應及時進行清理,定期對滑環正負極性進行改變;對轉子繞組在匝間短路方面的障礙可以利用微分探測線圈法進行處理;從預防油污到集電環小室內的層面出發,需要配有專業在線監測方面的設備。

從定子鐵芯故障的處理來看,需要關注定子鐵芯的制造過程以及關注對其的監測,在沖壓硅鋼片做好以后,應去除掉邊緣毛刺;在對整個600MW機組大修的情況下,應對穿心螺桿以及定位筋螺桿的螺母進行檢查,確定是否存在松動的情況,通過損耗試驗等方法對是否存在故障進行檢查,還可以通過紅外熱像儀的應用來對內膛鐵芯表面的情況進行檢查,進而確定存在問題的點;疊壓的情況下,應控制好壓裝力度,進而提升鐵芯所具有的壓裝質量。

3 結語

600MW汽輪發電機機組因為本身具有體積龐大、荷載大以及軸系長等方面的特點,這就決定了其在勵磁與穩定有著特殊的要求[8]。這就需要應結合此類發電機機組的實際情況,確定相應的處理措施,通過切實可行的檢修方案的制定與實施,不斷的優化工程質量水平。從確保我國國產大型汽輪機組能夠安全穩定運行的層面出發,需要把機組在安裝、檢修以及運行中所存在的消極因素徹底的消除,只有這樣才能從根本上確保600MW 汽輪發電機的正常運行。

[1]劉立.發電機勵磁系統保護誤動的原因與處理[J].中國設備工程,2014,(3)：43-44.

[2]劉闖,宋大偉.600MW 汽輪發電機組的勵磁調節器[J].科技創業家,2012,(7)：146.

[3]張謙,王廣,代澤兵,董綠荷.基于典型600MW汽輪發電機組的汽機基礎評價規范的對比[J].武漢大學學報(工學版),2013,(10)：166-169.

[4]李偉清.600MW汽輪發電機組扭振損壞原因淺析[J].東北電力技術,2013,(4)：11-12.

[5]關海平,焦曉亮,喬增熙,萬杰.600MW汽輪發電機組運行狀況的調研分析[J].節能技術,2011,(1)：57-59.

[6]師誠,劉笑馳,祝艷平,廖松濤.某引進型600MW汽輪發電機振動分析及對策[J].中國電業(技術版),2012,(9)：53-55.

[7]李偉清.汽輪發電機故障檢查分析及預防(第二版)[M].北京：中國電力出版社,2010：78-79.

[8]欒國元.600MW 汽輪發電機組安裝工藝改進[J].科技致富向導,2011,(11)：243.