汽輪發電機運行故障診斷與預防

王韌

（哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱150040）

汽輪發電機運行故障診斷與預防

王韌

（哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱150040）

在火力發電的過程中經常受到汽輪發電機事故或故障的影響，在并網運行大容量汽輪發電機以后，在運行監測、系統安全、維護檢修等方面都會出現一定的不足和缺陷，正式運行火力發電以后會因為損壞設備導致出現大面積停電問題，從而嚴重影響國家經濟發展，也會嚴重危害電網運行的安全。為了能夠及時有效地解決上述問題，應該不斷歸納總結先進經驗，不斷完善發電機結構，充分考慮日常維護和檢修方面的可靠性和安全性。

汽輪發電機；故障；診斷預防

國內主要發電方式是煤炭發電，隨著不斷改變發電方式，逐漸投產運行高參數火電發電機組，促使我國進入新的火力發電階段，比較重要的構成部分就是汽輪發電機，也是正常運行火力發電的主要設施。正常發展火力發電過程中經常受到汽輪發電機事故或故障的影響，在并網運行大容量汽輪發電機以后，監測、系統安全、維護檢修等方面都會出現一定的不足和缺陷，正式運行火力發電以后會因為損壞設備導致出現大面積停電問題，從而嚴重影響國家經濟發展，也會嚴重危害電網運行的安全。為了能夠及時有效解決上述問題，應該不斷歸納總結先進經驗，不斷完善發電機結構，充分考慮日常維護和檢修方面的可靠性和安全性。

1　汽輪發電機運行故障診斷

汽輪發電機運行的時候因為存在比較復雜的引發原因和比較容易發生故障部位，導致出現很多種類汽輪發電機運行故障，但是不同種類故障存在一定嚴重性和多發性區別。基于此，下文主要分析以下幾種汽輪發電機運行故障。

1.1定子繞組故障

現階段，大部分大型汽輪發電機經常使用的冷卻方式都是水-氫-氫形式，也就是定子鐵心氫冷、轉子繞組氫內冷、定子繞組水內冷，因為制造工藝和設計比較落后，促使不能嚴格管理檢驗維修、生產流程、控制工序的質量，導致會由于熱應力、機械應力等因素影響發電機運行，從而促使定子繞組短路故障和接地故障。一般情況下都是在繞組端部出現定子繞組故障。可以分為以下幾方面：一是，不良焊接工藝初始損壞接頭。二是，定子引線和線板銅體出現疲勞斷裂。三是，定子繞組漏水。四是，磨損端部緊固件。五是，定子繞組上遺留金屬異物。六是，堵塞定子繞組冷卻水回路。七是，定子繞組出現絕緣故障。

1.2定子鐵芯故障

由于裝配工藝和制造工藝的限制和影響，例如，變層絕緣漆厚度和硅鋼片厚度偏差、兩端壓指的高度偏差、鐵芯壓裝中冷熱壓次數、鐵芯壓裝中壓力大小、去邊緣和沖剪毛邊工藝，此外在長期處于交變電磁力影響下的電機鐵芯，會導致定子鐵芯出現整體松弛或者局部松弛問題，從而嚴重破壞鐵芯絕緣能力，導致鐵芯芯片出現局部過熱和斷路，嚴重的會導致出現定子繞組故障，從而會在一定程度上影響發電機安全運行。

1.3轉子繞組故障

繞組故障基本上主要包括燒損集電環-電刷設備、熱變形、匝間短路故障以及對地絕緣故障等。從以下幾方面來分析轉子繞組匝間短路和接地故障，轉子繞組中進入焊渣、金屬異物、導電粉塵；冷卻器漏水；過熱的轉子繞組導致嚴重損壞絕緣；堵塞水內冷卻轉子繞組，促使出現局部過熱問題，從而燒損匝間絕緣；由于機械應力和熱應力損壞設備絕緣；粗糙的制造工藝促使出現局部缺陷。汽輪發電機運行時因為機械作用和受熱膨脹導致出現塑性形變，也就是所說的熱變形或者殘余變形。隨著不斷積累殘余變形，導致損壞轉子端部絕緣以及繞組槽部絕緣，從而導致設備出現接地故障或者匝間短路，甚至出現斷裂繞組的現象。針對有刷汽輪發電機來說，保證電機能夠安全正常運行基礎就是電刷和集電環之間的可靠接觸。如果上述兩部分出現不良接觸，會導致嚴重損壞集電環絕緣、燒毀刷架、刷握等，從而出現接地故障。

1.4負序電流燒損轉子

一般情況都是在三相對稱負荷狀態下運行汽輪發電機。但是如果出現不對稱發電機或者電力系統故障點的時候，可以暫時運行在不對稱三相負荷狀態中。

如果電力系統運行的過程中出現兩相短路、單項接地故障以及系統單相重合閘的時候，此外，在發電機正常出口或者故障情況下不能同時在三相負荷中斷開和切入相關操作過程。不對稱運行發電機，除了電子繞組總正序電壓和電流以外，還會出現零序和負序電壓和電流。負序電流形成的反向旋轉磁場，可以在轉子鐵芯、阻尼繞組、勵磁繞組中形成耳背電流，從而導致出現鐵耗和銅耗，以至于會嚴重降低發電機運行效率，甚至燒毀設備轉子。負序電流有可能導致定子振動和轉矩脈動。雖然是短暫不對稱運行，如果不能及時正確處理故障或者動作，會導致燒毀發電機，出現安全事故。

2　汽輪發電機運行故障的預防

2.1定子繞組故障預防措施

改變定子繞組成型工藝和線棒膠化技術，提高徑向和切向固定以及端部漸開線。焊接完線棒接頭以后需要及時檢測是否合格，合格以后需要整形處理導線，并且應該光滑過度接頭。利用超聲波流量計或者熱水流實驗來檢測是否堵塞定子水路，必要的時候應該嚴格控制符合實際運行需求的內冷水質，保證能夠正確進行水冷檢溫指示。在進行定期維修的時候，應該及時加固緊固件、檢查定子端部線區，查看是否出現磨損絕緣或者松動。此外，需要及時、有針對性地更換緊固件。2.2定子鐵芯故障預防措施

監測制造的時候需要進行嚴格監控，對沖壓以后的硅鋼片進行去邊毛處理。疊壓制造的時候，應該盡可能合理控制壓裝力度，避免損壞絕緣，保證安裝定子芯片質量。大修機組的過程中應該及時檢查穿心螺桿以及定位螺桿是否出現松動現象，并且依據損耗試驗和鐵芯溫升來對定子鐵芯進行故障檢查，還可以依據紅外熱像儀來及時檢測定子內部鐵芯溫度分布情況。

2.3轉子繞組故障預防措施

適當改變轉子繞組通風實際結構，及時檢測是否堵塞風孔。對于轉子繞組銅線上出現的金屬顆粒以及毛刺應該及時去除。改變運行過程中明轉子滅磁作用，避免出現影響轉子運行的過電壓現象。改變繞組端內部匝間絕緣技術。繞組設備進行大修的時候，應該及時分析絕緣老化問題，提高維護運行力度，從而可以在一定程度上避免長期運行出現過熱轉子繞組或者振動的問題。依據微分探測線圈技術來檢測轉子繞組是否出現短路，保證能夠平穩接觸電刷和集電環，以至于確保能建立光潔表面的氧化碳薄膜層。

2.4負序電流燒損轉子預防措施

設備上應該合理安裝負序保護裝置，以便于能實時監測負序電流穩定狀態，并且也應該安裝一定報警設備。實際運行的時候應該及時控制斷路器質量，并且還需要及時檢查是否全部斷開或者閉合三相斷路器，適當的安裝一定失靈保護設備。如果出現不能同時閉合或者斷開三相斷路器的時候，應該盡可能降低發電機勵磁電流和汽輪機輸出功率，然后最大限度降低負序電流，定期檢測滅磁開關卡澀問題，必要的時候及時更換設備器件。

3　結語

隨著國家經濟的不斷發展，逐漸出現能源緊張問題，為了能夠及時解決供應能源問題，應該不斷改進發電方式，現階段，火力發電已經逐漸成為比較重要的發電方式，汽輪發電機是火力發電中主要的構成部分，是否能夠可靠運行會極大程度上影響系統穩定性和安全性，并且也會在一定程度上影響用戶用電經濟性和用電安全性。

［1］湯蘊，史乃.電機學［M］.北京：機械工業出版社，2014.

［2］蒲瑩.汽輪發電機故障在線綜合診斷系統的研究［D］.北京：華北電力大學，2012.

［3］李天波.汽輪發電機運行故障診斷與預防［J］.科技信息，2013，（17）：185.

［4］張國強.汽輪發電機故障分析與診斷［D］.北京：華北電力大學，2015.

Fault diagnosis and prevention of generator operation

WANG Ren
（Harbin Electric Machinery Co.，Ltd.，Harbin 150040，China）

The process of thermal power generation is often affected by accidentor failure of turbonator，and therewill be some shortcomings and deficiencies in aspects of operation monitoring，system security and maintenance after grid-connected operation of large-capacity turbine generator.A large area outage due to equipment damagewill seriously affect the country'secono mic developmentand willseriously endanger the safety ofgrid operation.In order to promptly and effectively solve the above problems，itshould continue to summarize the advanced experience，and constantly improve the structure of the generator，and give full consideration to reliability and security of routinemaintenance.

Turbonator；Fault；Diagnosisprevention

TM 311

B

1674-8646（2016）18-0034-02

2016-07-21