汽輪發(fā)電機故障分析與診斷

呂帥(陜西煤化能源有限公司，陜西 咸陽 713600)

汽輪發(fā)電機是電力系統(tǒng)運行的重要樞紐，其運行狀態(tài)好壞直接決定電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性。特別是在大電網(wǎng)、大容量機組發(fā)展趨勢下，汽輪發(fā)電機的重要地位日漸突出。而受到諸多因素的影響，汽輪發(fā)電機運行存在很多故障，不利于其性能的有效發(fā)揮，加強對其故障分析及診斷的研究具有積極意義。

1 汽輪發(fā)電機主要故障與診斷

1.1 定子端部繞組短路故障與診斷

該類故障具有多發(fā)性特點，主要發(fā)生在引出線與水接頭絕緣位置，或者漸開線位置。就前者而言，產(chǎn)生故障的主要原因在于端部絕緣層過薄，加之長期受到油污、水分的侵蝕，促使其絕緣性能并不高。不僅如此，引線與過渡引線之間采取的是手包絕緣方式，絕緣完整性與標準存在一定差距，較易引發(fā)短路故障。

就后者而言，引發(fā)故障的關(guān)鍵在于故障位置存在異物，當發(fā)電機運行過程中，異物在漸開線位置，繞阻在電力作用下產(chǎn)生振動，與絕緣產(chǎn)生摩擦力，進而導(dǎo)致設(shè)備定子繞組短路等問題。此外，磨損絕緣導(dǎo)致接地、短路等促使引線過熱，也會導(dǎo)致短路問題。

1.2 定子鐵芯故障與診斷

該類故障主要表現(xiàn)形式有四種：一是壓裝松懈，由于硅鋼片上和漆膜干縮后，在設(shè)備運行產(chǎn)生的振動后，出現(xiàn)漆膜破損。另外，氫冷發(fā)電機的密封瓦漏油問題也會導(dǎo)致硅鋼片絕緣破損，且會出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。二是鐵芯齒部發(fā)熱，通常是由于毛刺、連片等導(dǎo)致發(fā)熱現(xiàn)象。而設(shè)備運行時，溫度過高，極易引發(fā)故障。三是扇形齒部斷裂。在生產(chǎn)過程中，由于鐵芯疊片壓裝不緊實，在長期振動下將會出現(xiàn)斷裂情況[1]。四是鐵芯損壞。設(shè)備長期運行過程中，各個部位勢必會出現(xiàn)不同程度的松動現(xiàn)象，其中平衡螺釘脫落，一旦碰觸到鐵芯，將會對鐵芯造成損壞。

1.3 轉(zhuǎn)子故障與診斷

轉(zhuǎn)子故障主要包括轉(zhuǎn)子匝間短路、轉(zhuǎn)子落地等問題，在故障診斷過程中，可以查看滑環(huán)表面的粗糙度，碳粉堆積量等情況，以此來判斷設(shè)備故障。設(shè)備運行中，如果缺少對設(shè)備運行環(huán)境的保護，會引發(fā)轉(zhuǎn)子故障。另外，還可以通過振動聲音等途徑判斷故障類型。造成轉(zhuǎn)子護環(huán)損壞的主要原因是護環(huán)應(yīng)力受到了腐蝕，難以滿足設(shè)備運行需求。

1.4 負序電流燒壞轉(zhuǎn)子故障與診斷

一般來說，汽輪發(fā)電機運行在三相負荷狀態(tài)當中。而在電力系統(tǒng)出現(xiàn)不對稱故障時，僅能夠短暫運行，直接影響電力系統(tǒng)持續(xù)運行。故障產(chǎn)生原因為電力系統(tǒng)出現(xiàn)單向接地、或者兩相接地故障；或者發(fā)電機出口開關(guān)正常情況下，并未將三相負荷同時切斷等。發(fā)電機在運行過程中，出現(xiàn)不對稱情況極易產(chǎn)生負序電流，一旦產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，勢必會在勵磁繞組等內(nèi)產(chǎn)生二倍頻電流，引起雜散的銅耗紛飛，導(dǎo)致發(fā)電機運行效率過低、轉(zhuǎn)子過熱等問題，嚴重情況下，會燒壞轉(zhuǎn)子，導(dǎo)致設(shè)備癱瘓。不僅如此，負序電流的產(chǎn)生，還會影響到轉(zhuǎn)矩脈動、定子振動等，埋下了一定安全隱患。綜上所述，汽輪發(fā)電機作為重要設(shè)備，在運行中，如果忽視對其管理，極易造成故障，影響設(shè)備穩(wěn)定、健康運行。因此加強對設(shè)備故障的防范顯得尤為必要。

2 預(yù)防汽輪發(fā)電機故障的相關(guān)建議

第一、針對定子繞組故障而言，可以在設(shè)計和制造之初，改進定子繞組線棒膠化和成型工藝，穩(wěn)固端部漸開線等位置，并在線棒接頭焊接完成后進行仔細檢查，確保接頭光滑過渡，以免對設(shè)備運行產(chǎn)生消極影響。在設(shè)備運行之前，應(yīng)采取熱水流實驗確定定子水路是否存在堵塞問題，確保設(shè)備質(zhì)量符合運行標準后方可投入使用。同時，還應(yīng)加強對設(shè)備運行過程的實時監(jiān)督和控制，及時發(fā)現(xiàn)部件松動等問題，將故障消除在萌芽階段，以此來促使設(shè)備更好地發(fā)揮其性能。

第二，對于定子鐵芯故障來看，應(yīng)嚴格控制設(shè)備制造全過程，硅鋼片沖壓后仔細去除邊緣毛刺等，且疊壓時，要控制好力度，避免對絕緣層破損，確保定子鐵芯壓裝質(zhì)量[2]。在機組大修過程中，應(yīng)強調(diào)對細節(jié)的檢查，如定位筋螺桿等部件是否松動等，并采取鐵芯溫升等措施檢查定子鐵芯故障，準確查找故障所在位置，從而采取高效的措施增強設(shè)備整體性能，為電力系統(tǒng)可靠運行保駕護航。

第三，任何故障的產(chǎn)生都源自于日常的疏忽。因此在日常管理工作中，應(yīng)加強對設(shè)備的管理，從細節(jié)入手，對于轉(zhuǎn)子繞組和負序電流等引發(fā)的故障，應(yīng)采取事前檢查、事中監(jiān)督及事后處理的立體化防范和治理措施，避免轉(zhuǎn)子繞組過熱問題的產(chǎn)生，并利用微分線圈法對轉(zhuǎn)子繞組進行檢測，掌握其匝間短路等情況，確保電環(huán)等平穩(wěn)運行。另外在設(shè)備運行時，應(yīng)檢查斷路器三相是否全部斷開，并在發(fā)電機添加失靈保護裝置，將故障損失降到最低。

3 結(jié)語

根據(jù)上文所述，電力系統(tǒng)運行壓力日漸增大，而汽輪發(fā)電機作為不可缺少的重要設(shè)備，在運行中會發(fā)生一些故障。對此工作人員應(yīng)加大對該設(shè)備的關(guān)注力度，明確其故障多發(fā)點，并借助先進的診斷工具及技術(shù)，結(jié)合自身以往工作經(jīng)驗，進行及時的修正和處理，確保設(shè)備性能有效發(fā)揮，從而促進我國電力事業(yè)和諧發(fā)展。

[1]尹文俊，李挺.1000MW汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的診斷與分析[J].電力科學與工程，2013，（11）:17-20.

[2]張征平，劉石.大型汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間短路故障在線診斷方法[J].電力自動化設(shè)備，2012，（08）:148-152.