大型發電機運行中線棒出水溫度異常對比分析

韓金華，張曉鵬，賈少華，付瑞清（大唐華中電力試驗研究所，鄭州 450000）

大型發電機運行中線棒出水溫度異常對比分析

韓金華，張曉鵬，賈少華，付瑞清
（大唐華中電力試驗研究所，鄭州 450000）

本文介紹了三臺600MW大型發電機運行中定子線棒出水溫度異常的不同情況，采用橫向對比和縱向對比的分析方法，對分析中應考慮的注意事項、數據特征、分析方法等提出了指導意見。

定子線棒；出水；溫差大；歷史數據

0 引言

目前，國產600MW發電機組定子線棒采用水內冷方式運行時，通過監測線棒出水溫度可以及時有效地發現內冷水回路是否存在問題，防止因內冷水回路堵塞造成發電機線棒燒損的事故。在 DL/T 1164-2012《汽輪發電機運行導則》和《防止電力生產事故的二十五項重點要求》中，均有水氫冷定子線棒引水管同層出水溫差達 8℃時應報警的要求。本文介紹了三臺國產600MW發電機運行中線棒出水溫度報警后的不同現象以及后續的分析處理情況，對運行中發電機線棒出水溫度監測分析需考慮的注意事項、數據特征和需采取的分析方法等提出了指導意見。

1 機組1情況介紹

某電廠660MW發電機在2015年大修后恢復運行。該機組上下層總計 84根線棒，每兩根線棒分別在汽端和勵端公用一根絕緣引水管，共計 42個線棒出水溫度測點、42個線棒層間溫度測點。恢復運行3天后發現線圈出水溫差超過8℃，滿負荷運行時最大溫差達到12.7℃，但線圈層間溫度測點未發現溫度偏差的異常。電廠立即對該異常現象組織分析幵計劃采取相應檢查措施，此時，該機組突然在運行的第5天發生定子接地故障，造成發電機故障跳閘。抽轉子檢查發現汽端23槽下層線棒出槽口處有明顯放電痕跡，此后，處理該缺陷共計抬出線棒18根，更換故障線棒1根。故障線棒返廠進行解剖檢查，發現線棒勵端水電接頭內有異物堵塞，造成該線棒運行中內冷水的冷卻效果下降，靠近汽端位置的線棒發熱明顯，幵引發線棒主絕緣過熱，過熱溫度超過線棒F級絕緣的最高耐受溫度；同時，該發電機每相定子繞組為 14根線棒串聯，故障線棒電氣位置位于B相靠近高壓端的第3根，正常運行時對地電壓約為10.89kV，電壓較高，在線棒主絕緣過熱受損、絕緣水平下降的情況下，在定子槽口附近發生絕緣擊穿。

該發電機更換故障線棒后，經試驗合格再次恢復投運，投運后密切監測線圈出水溫度。再次發現運行3天后線圈出水溫差超過8℃，滿負荷運行時最大溫差達到10.7℃。再次分析討論時認真對比了該發電機運行中的歷史數據、停機檢查試驗、故障前后數據，得出了明確的結論，避免了機組再次故障擊穿。針對該機組情況分析如下：

1.1故障前后線棒出水溫度監測數據對比

對所有42個出水溫度測點對比其故障前后的溫度數據，提取主要特征數據匯總見表1。

表1　機組1故障前后線棒出水溫度監測數據對比

根據表1分析，得到以下幾點數據特征，可以發現故障前后數據特征呈現明顯的差異性：

（1）故障后運行期間，出水溫度最高的幾個測點為：16點、6點、31點（由高到低），溫度最低的幾個測點為：19點、29點、28點（由低到高）；故障前運行期間，出水溫度最高的幾個測點是：23點、16點、6點、31點（由高到低），溫度最低的幾個測點是：28點、19點、29點（由低到高）。除23點外，故障前后兩次運行監測數據顯示的溫度高點與低點基本一致。

（2）故障后運行期間，在滿負荷時溫度最高點與平均溫度差值為 3.6℃，相對較小，而溫度最低點與平均溫度差值為 7.1℃，相對較大；故障前運行期間，在滿負荷時溫度最高點與平均溫度差值達 8.6℃，相對較大，溫度最低點與平均溫度差值為4.1℃，相對較小。

（3）故障后運行期間，在滿負荷時出水溫度最高點（16點）與次高點（6點）溫度之差僅為0.3℃；故障前運行期間，在滿負荷時出水溫度最高點（23點）與次高點（16點）溫度之差為5.5℃。

1.2出水溫度高點和低點的歷史數據分析

查閱出水溫度高點、低點近兩年的歷史數據，幵和本次故障后運行數據對比見表2，可以看出，在滿負荷情況下，溫度最高的16點、6點、31點相對平均溫度總是正偏差（僅6點在2014年11月時為負偏差），溫度最低的19點、29點、28點相對平均溫度總是負偏差，且各自偏離平均值的幅值基本穩定；而本次故障后滿負荷運行期間，溫度最高的16點、6點、31點和歷史數據基本一致，而溫度最低的19點、29點、28點與平均溫度偏差則明顯比歷史數據偏大。

表2　機組1出水溫度高點和低點的歷史數據對比

結合表2，查閱本次故障檢修記錄，發現溫度最低的19點、29點、28點在本次故障中均因更換線棒被拆裝過，故障前后溫度與平均值的偏差發生了明顯變化；而溫度最高的16點、6點、31點在本次故障中未被拆裝過，故障前后溫度與平均值的偏差變化很小。

1.3更換線棒后水流量測試情況

更換線棒后，停機期間進行了內冷水流量測試，結果表明所有水回路流量基本一致，最大偏差不超過平均值的10%，線棒內冷水回路不存在明顯堵塞現象。

1.4結論

故障前后兩次起機過程中的溫度監測數據特征存在以下幾點較明顯差異：

（1）故障前運行期間，出水溫度最高點(23點)較平均值偏高較多、溫度最低點較平均值偏低較小；故障后運行期間則相反，表現為出水溫度最高點較平均值偏高較少、溫度最低點較平均值偏低較多。

（2）故障前運行期間，溫度最高點(23點)與幾個次高點溫度相差較大，呈現明顯的個體性差異；故障后運行期間，溫度最高點與幾個次高點溫度基本相當，沒有明顯的個體性差異。

（3）溫度最高點（16點、6點、31點）的溫度在故障前后與平均值偏差基本和歷史數據一致，沒有明顯變化；溫度最低點（19點、29點、28點）的溫度在故障前與平均值歷史數據基本一致，故障后溫度與平均值偏差則明顯比歷史數據偏大。

（4）溫度最低點（19點、29點、28點）的熱電偶在故障更換線棒期間均進行過拆裝，有可能對測點的溫度測量造成影響。

（5）水流量測試結果表明內冷水系統沒有明顯的堵塞現象。

1.5處理情況

認為發電機故障前后兩次線棒出水溫度異常的特征明顯不同，故障前有突出的個體性溫度高線棒，故障后無明顯溫度高的個體性線棒，故障后幵沒有明顯影響機組安全運行的故障特征，建議機組保持正常運行；運行期間，加強對發電機線棒和出水溫度、溫差及內冷水壓力、流量等的監視、記錄和趨勢分析工作；結合停電檢修機會對溫度偏高和偏低的測溫元件進行重新安裝或更換，安裝或更換測溫元件時必須嚴格執行相關工藝和規范。

此后，該發電機保持運行至今未見異常。

2 機組2情況介紹

某電廠600MW發電機2015年8月運行期間，出現定子線棒出水溫差偏差大的情況，負荷在500MW 左右時，其內冷水上層和下層出水溫差均超過8℃，當負荷達到600MW時，其上層出水溫差達到10.9℃、下層出水溫差達到9.3℃。

參照機組1故障后的分析方式，對機組2進行分析。機組2與機組1不同之處在于其每根線棒在勵端和汽端對應1根絕緣引水管，共計84根線棒，42個上層線棒出水溫度測點和42個下層線棒出水溫度測點。

2.1機組2近期運行期間溫度分析

對所有42個上層出水溫度測點和42個下層出水溫度測點分別匯總，對比其同層出水溫度數據，提取主要特征數據匯總如表3、表4所示：

根據表3、表4分析，可以得到以下幾點數據特征：

（1）機組 2運行監測數據顯示上層出水溫度最高的測點主要是：18上、25上、19上（由高到低），上層溫度最低的測點主要是：38上、29上、37上（由低到高）；下層出水溫度最高的測點主要是：31下、30下、32下/34下/36下（由高到低），下層溫度最低的測點主要是：26下、28下、20下/22下（由低到高）。各負荷下運行監測數據顯示的出水溫度高點與低點位置基本一致，且上層和下層溫度最高的點不在同一槽內。

（2）在滿負荷時上層出水溫度最高點與平均溫度差值為 3.6℃，相對較小，而溫度最低點與平均溫度差值為 7.3℃，相對較大；同樣，下層出水溫度最高點與平均溫度差值為 2.5℃，相對較小，而溫度最低點與平均溫度差值為6.8℃，差值較大。

2.2出水溫度高點和低點的歷史數據分析

查閱出水溫度高點、低點近兩年的歷史數據，幵和近期運行數據對比見表5、表6。

根據表5、表6分析得出：在滿負荷情況下，上層溫度最高的點（18上、25上、19上）相對平均溫度總是正偏差，而上層溫度最低的點（38上、29上、37上）相對平均溫度總是負偏差，且歷次數據中各自偏離平均值的幅值基本保持穩定；下層溫度最高的點（31下、30下、32下/34下/36下）相對平均溫度也總是正偏差，而下層溫度最低的點（26下、28下、22下/20下）相對平均溫度總是負偏差，且歷次數據中各自偏離平均值的幅值基本保持穩定，沒有明顯變化。

2.3水流量測試結果

查閱2015年4月機組檢修期間水流量測試記錄，結果表明所有水回路流量基本一致，最大偏差不超過平均值的10%，線棒內冷水回路不存在明顯堵塞現象。

2.4結論

（1）機組 2運行中監測數據顯示線棒同層出水溫度最高點較平均值偏高較少、溫度最低點較平均值偏低較多。

表3　機組2上層線棒出水溫度監測數據

表4　機組2下層線棒出水溫度監測數據

表5　機組2上層出水溫度高點和低點的歷史數據對比

表6　機組2下層出水溫度高點和低點的歷史數據對比

（2）對比歷史數據，上層和下層線棒出水溫度的最高點和最低點近兩年來與平均值偏差幅值基本保持穩定，沒有明顯變化。

（3）溫度高點與低點對應線棒在發電機定子上的位置分布沒有明顯相關性，不存在熱點集中分布的情況。

（4）根據最近一次水流量測試結果，機組 2內冷水系統沒有明顯的堵塞現象。

（5）上層溫度最低的38號、下層溫度最低的26號線棒測點溫度明顯偏低3~4℃，而其他溫度較低的線棒測點溫度和平均溫度相差不大，同時，溫度最高的幾個測點溫度和平均溫度相差也不大。分析認為，上述個別溫度低點的溫度測試值過低是機組2出水溫差超過8℃的主要影響因素。

2.5處理情況

認為當前機組2幵沒有明顯影響安全運行的故障特征，建議機組保持正常運行；運行期間，加強對發電機線棒和出水溫度、溫差及內冷水壓力、流量等的監視、記錄和趨勢分析工作；結合停電檢修機會對個別溫度偏低的測溫元件進行重新安裝或更換，安裝或更換測溫元件時必須嚴格執行相關工藝和規范。

此后，該發電機運行至今未見異常。

3 機組3情況

某電廠600MW發電機2015年9月運行期間，發現定子線棒出水溫差偏差大的情況，負荷在400MW左右時，其內冷水上層出水溫差超過8℃，當負荷達到 580MW 時，其上層出水溫差達到10.7℃。機組3線棒冷卻方式同機組2。

3.1機組3近期運行期間溫度分析

對 42個上層出水溫度測點數據匯總，對比其同層出水溫度數據，提取主要特征數據匯總如表7所示。

根據表7分析，上層出水溫度最高的測點主要是：32點、11點、30點（由高到低），上層溫度最低的測點主要是：22點、20點、27點（由低到高）；在578MW時上層出水溫度最高點與平均溫度差值為4.3℃，略微偏大，最高點比次高點偏高1.8℃，最低點與平均值差值為6.4℃，相對較大。

表7　機組3上層線棒出水溫度監測數據

3.2出水溫度高點和低點的歷史數據分析

查閱出水溫度高點、低點近兩年的歷史數據，幵和近期運行數據對比見表8。

表8　機組3上層線棒出水溫度高點和低點的歷史數據分析

根據表8分析得出：在接近滿負荷情況下，上層溫度最高的點（32、11、30）相對平均溫度總是正偏差，除 32點外偏離平均值的幅值基本穩定，32點在2013年至2014年間溫度偏離平均值的幅值明顯發生了變化；而上層溫度最低的點（22、20、27）相對平均溫度總是負偏差，且各自偏離平均值的幅值基本穩定，其中22點一直為最低溫度點。

3.3檢修期間情況

機組3在2014年2月進行了大修，大修期間更換了6根上層線棒（包括26、27、28、30、31、32測點對應的線棒），更換線棒時，對出水溫度測點的熱電偶進行了拆裝。大修后起機前進行了水流量測試，結果表明所有水回路流量基本一致，最大偏差不超過平均值的10%，線棒內冷水回路不存在明顯的堵塞現象。

3.4結論

（1）對比2013年11月與2014年11月歷史運行監測記錄，機組3在2014年2月檢修前后，上層線棒出水溫度最高點32點和最低點22點溫度值相對于平均值的變化幅度較大，其中32點溫度值相對平均值的正偏差由0.2%增大至7.0%，而從2014年檢修后運行至今基本保持不變，考慮到 32號線棒在檢修中進行了更換，故很大可能造成測溫元件及裝置的狀態發生了變化，其測溫結果有可能不能真實反映該點的出水溫度實際值；最低點 22點溫度值相對平均值的負偏差由 6.7%增大至10.6%， 2014年11月以后長期穩定，且一直偏低。故認為32點溫度測試值偏高和22點溫度測試值偏低是目前機組 3出水溫差超過 8℃主要的影響因素。

（2）除32點和22點外，其余各點出水溫度相對于平均值的變化幅度相對較小；上層其他出水溫度的高點和溫度最低點近兩年以來與平均值偏差幅值基本保持穩定，沒有明顯變化。

（3）溫度高點與低點對應線棒在發電機定子上的位置分布沒有明顯相關性，不存在熱點集中分布的情況。

（4）根據最近一次水流量測試結果，機組 3內冷水系統沒有明顯的堵塞現象。

3.5處理情況

認為當前機組3幵沒有明顯影響機組安全運行的故障特征，建議機組保持正常運行；運行期間，加強對發電機線棒和出水溫度、溫差及內冷水壓力、流量等的監視、記錄和趨勢分析工作；結合停電檢修機會對個別溫度偏低的測溫元件進行重新安裝或更換，安裝或更換測溫元件時必須嚴格執行相關工藝和規范。

此后，該發電機運行至今未見異常。

4 總結及反思

（1）三臺機組均出現線圈出水溫度異常幵報警的情況，有的機組發生了線圈燒損，有的機組則采取了監督運行的方式，未立即停機。因此，應針對不同情況采取不同策略，既不能對異常情況疏忽大意，又不宜采取直接停機的處理方式，必須加強數據分析，科學全面地統計對比，才能避免不必要的損失。

（2）分析數據時，必須采取縱向和橫向對比的方式，既要和歷史數據縱向對比，查看其發展變化趨勢，又要和當前數據橫向對比，查看不同測點間的溫度差異情況。

（3）應特別關注溫度高點和溫度低點情況，認真對比和分析。如出現個別測點溫度明顯偏高，應引起足夠的重視，查明原因，區別對待。如機組1故障前數據表明，溫度高點（23點）歷史溫度不高，溫度測點未進行過更換處理，在檢修投運后溫度突然變高，5天后燒損線棒；而機組3溫度高點（32點）雖在2014年檢修后測溫情況發生了較大幅度的變化，但該測點在 2014年檢修中進行了元件更換，且從2014年檢修后運行一年多基本保持不變，故可判斷為溫度測試值偏高。

（4）如溫差超過8℃是個別溫度點溫度過低造成，最高點不高，最高點和平均值及多個次高點間差異不大，可重點查看溫度低點，如機組2情況，這種情況下對機組運行影響不大。

（5）檢修中更換溫度測點應嚴格控制工藝，同時對檢修前后溫度監測的變化要重點關注，防止工藝控制不良造成后續溫度測試值偏差大幵對運行監測產生不良影響。

（6）運行期間，應加強發電機線棒和出水溫度、溫差及內冷水壓力、流量的監視、記錄和趨勢分析工作。如發現線圈溫度異常的情況，可以通過適當改變內冷水壓力、流量或負荷等方式，檢查判斷造成異常的原因是否會影響正常運行，針對不同情況采取不同對策。

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韓金華（1974-），1996年畢業于上海交通大學電機系電機專業，現從事収電機、變壓器等電氣設備試驗及研究工作，高級工程師。

審稿人：滿宇光

Comparison and Analysis of Abnormal Cooling Water Outlet Temperature of Large Generator

HAN Jinhua, ZHANG Xiaopeng, JIA Shaohua, FU Ruiqing
(Datang Central-China Electric Power Test Research Institute, Zhengzhou 450000, China)

In this paper, the different conditions of the abnormal temperature of the cooling water of stator line bar in the operation of three 600MW generators are introduced. The longitudinal contrast and the latitudinal contrast analysis method are adopted. And the guidance on the considerations, data characteristics and analysis methods are provided.

stator line bar; cooling water; great temperature difference bet; historical data

輔機及其他

TM303.4

A

1000-3983(2016)03-0027-07

2016-02-17