勵磁鋼母線間軟連接斷裂故障原因分析與處理

董錦川

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

勵磁鋼母線間軟連接斷裂故障原因分析與處理

董錦川

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

主要是結合生產實際分析水泵水輪發電機在水泵工況運行過程中，由于軟連接在兩端鋼母線交變應力作用下發生局部“脆斷”，形成間隙瞬間放電現象，造成轉子接地保護動作。通過認真分析研究決定更換辮式軟連接，最終徹底消除此隱患。為抽水蓄能電站今后的運行和設備維護方面提供了借鑒。

水泵水輪發電機；勵磁；鋼母線；軟連接；斷裂

1 電廠概況

潘家口蓄能電廠位于河北省唐山市遷西縣灑河橋鎮桃園村，是20世紀80年代我國首次全套引進國外機電設備的抽水蓄能電廠，是在已建成的潘家口水庫壩后式廠房內安裝3臺意大利ABB公司單機90 MW的抽水蓄能機組。上水庫庫容29.3億m3，下水庫為蓄能機組的日調節水庫，庫容0.5億m3。1991年7月，2號機組投產發電，1993年底全部工程竣工，是全國第一座混合式水力發電站。

潘家口電廠裝有3臺90 MW抽水蓄能機組。其中發電電動機為ABB公司生產的立軸、懸式、三相、50 Hz、空冷、可逆式同步發電電動機，定子繞組額定電壓13.8 kV，額定轉速125 r/min和142.8 r/min。冷卻方式為無外加風扇軸向混合通風冷卻方式，中性點接地方式為經二次側帶接地電阻的接地方式。主變壓器選用ABB公司生產的單臺容量為100 MW的220 kV強迫油循環水冷有載調壓變壓器。變壓器型式為戶外油浸、銅線、雙繞組、帶勵磁調壓分接開關的電力變壓器，調壓范圍為220±11×1.4%kV，高壓側額定電壓220 kV，低壓側額定電壓13.8 kV，連接方式YO/△。接線方式為發電電動機—變壓器組單元接線，分別經發電電動機出口斷路器連接主變壓器，升壓后與系統連接。發電電動機出口斷路器為阿海法公司制造。電站共設有2條220 kV線路接入系統，分別為潘遵I回線、潘遵II回線。

2 事件經過

2016年03月29日12:36:55，潘家口電廠4號機組抽水工況帶-60 MW穩態運行中，計算機監控系統報“4號機組定子或轉子接地保護動作”，監控系統啟動自動停機流程，4號機組抽水轉停機。監控系統報警信息見圖1、圖2。

圖1 勵磁鋼母線之間軟連接在轉子9號磁極附近熔斷及絕緣墊塊燒灼圖

圖2 融化物在轉子10號磁極附近2塊絕緣墊塊處產生的燒灼痕跡

3 處理過程

將轉子10號磁極處燒黑的絕緣墊塊進行更換；對軟連接融化產生的熔融物進行徹底清理。組織對4號機組甩負荷以后的轉動部件、勵磁系統、水機部分進行檢查；對類似的軟連接部件進行了全部檢查，未發現其他異常。短時間內因無軟連接備品備件，咨詢發電機設備廠家采用臨時使用銅排替代斷裂的軟連接，使機組在24 h內恢復備用。圖3為臨時銅排安裝完成后情況。最終備件于3月30日上午到貨，在下午的檢查中進行更換，完成設備缺陷的最終處理。更換完畢后，對轉子進行電氣性能試驗，對更換后的軟連接接觸電阻及絕緣測試，試驗測試合格。電氣試驗通過后，對機組進行空轉、零起升壓及空載試驗。在試驗完畢后再次對風洞內、發電機內部進行檢查，檢查正常。與華北調度溝通協調將4號機組缺陷情況進行說明，對2號機組、3號機組相關部件的檢查，未發現異常情況。見圖4、圖5。

圖3 臨時銅排安裝完成后圖片

圖4 最終更換的辮式軟連接

圖5 最終更換的辮式軟連接

4 原因分析

一是軟連接在最初安裝、制造時已經存在應力集中點，該應力集中點為軟連接圧接根部。二是軟連接運行年限已達24年，運行時間長，存在老化現象。三是軟連接在運行中因通流產生發熱現象，軟連接所用的銅材質在受熱時，易氧化，物理性能發生變化，脆性增加，隨氧化程度的增加，在機組轉動部件應力作用下產生脆裂現象。四是軟連接在長期運行過程中承受周期性交變外力的作用，也是其產生脆裂的原因之一。故障中軟連接熔斷原因分析，從圖1和圖6中可以看出，軟連接在兩端鋼母線交變應力作用下發生局部“脆斷”，軟連接上流過的電流全部由剩余連接部分承載，造成軟連接通流能力降低，溫度升高，使銅金屬不斷老化。當軟連接脆斷間隙逐漸增大，形成間隙瞬間放電現象，放電使得軟連接斷口熔化，造成轉子接地保護動作。

圖6 17號磁極附近勵磁鋼母線間軟連接裂痕情況

5 暴露問題

各級管理人員存在思想重視程度不足的問題，施工工藝及管理要求不嚴，未實現檢修質量監督有效閉環管理。運維人員定期工作、檢修項目執行標準不嚴、轉子連接部件設備檢查不到位、不細心。設備運轉中存在交變應力，軟連接在運行過程中承受周期性外力，設備改進措施跟蹤不夠。

6 防止對策

一是從管理環節上加強閉環監督管理，提高思想認識，深刻借鑒典型事故經驗教訓，做到舉一反三，深刻查找設備問題。二是完善作業手冊，制定定檢及日常維護標準工作卡，嚴格落實檢修質量責任追蹤制度，落實各級人員責任，形成有效閉環管理。三是加強運維人員專業技能、業務水平的培訓，強化設備主人責任意識。四是聯系設備制造廠家討論在磁極軟連接設計方面的不足，分析交變應力產生的原因，研究改進軟連接方式。

7 結束語

本文針對潘家口蓄能電廠水泵水輪發電機組在水泵工況運行過程中，由于軟連接脆斷形成間隙瞬間放電現象進行了認真分析及相應的檢查處理。可以看出，原因是軟連接在兩端鋼母線交變應力作用下發生局部“脆斷”，軟連接上流過的電流全部由剩余連接部分承載，造成軟連接通流能力降低，溫度升高，使銅金屬不斷老化。當軟連接脆斷間隙逐漸增大，形成間隙瞬間放電現象，放電使得軟連接斷口熔化，造成轉子接地保護動作。針對此問題該電廠立即采取了臨時措施盡早恢復了機組的運行，同時，與相關廠家技術人員研究使用更換辮式軟連接，通過近一段時間的機組運行情況看，取得了比較滿意的效果。

TV734.2

B

1672-5387（2017）12-0039-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.015

2017-11-01

董錦川（1965-），男，工程師，從事抽水蓄能電站安全生產運行、維護、檢修管理工作。