發電機定子線圈測溫電阻失效下的異常運行方案及改造更換手段

王鑫

（四川嘉陵江桐子壕航電開發有限公司，四川 廣安 638400）

一、發電機參數

秀觀電廠是嘉陵江渠化開發的第十四級梯級電站，位于四川省武勝縣中心鎮。安裝有3臺東方電機股份有限公司生產的燈泡貫流式水輪發電機組，總裝機容量108MW，發電機型號為 SFWG36-72/7350，額定功率為36/39.13MW/MVA，額定電壓10.5kV，額定電流 2153A，額定轉速83.3 r/min，定子繞組接線方式Y型，三相，定子槽數Z為324，槽號編排由內圓向外展開順時針方向，絕緣等級F級，發電機旋轉方向從下游向上游看為順時針方向。首臺機組于 2003年初投產運行，是當時國內乃至亞洲最大的燈泡貫流式機組。

二、定子測溫電阻概況

目前，國內發電機定子溫度廣泛地使用電阻溫度計來測量，電阻溫度計是利用金屬電阻隨溫度的變化而變化的性質所制成的測溫元件。在發電機制造過程中，預先放置在發電機定子繞組和鐵心之間，用來測量該處的平均溫度。按設計，秀觀電站每臺發電機定子線圈共預設有24個（PT100）測溫電阻，其中定子線圈有18個，定子鐵心有6個：定子線圈測溫電阻分布在 6個槽，分別是第 10、57、121、168、223、279槽上，每槽3 個，布置在層間上部、中部、下部；定子鐵心測溫電阻分布在6個槽，分別是第1、48、112、159、214、270槽上，每槽1 個，布置在槽底中部。隨著年限的增加，各電子元器件老化加速，特別是定子線圈內部測溫電阻存在大量失效情況，個別機組測溫電阻失效率已達55%，對運行人員造成極大困擾。但是該測溫電阻預埋在線棒內，現場不具備更換條件，如需更換，需將定子返廠，將測溫電阻所在槽號內的線棒抽出來后，重新裝設。為此將大幅增加檢修工期，影響發電效益，造成水資源浪費。

為了有效地監視發電機定子溫度的變化，使運行人員更好掌握機組運行狀況，同時又能節省檢修周期，節約水資源。我電站在2017年1號機組大修期間，抱著試驗的態度，利用在同一槽號三個不同位置的槽楔內線圈表面位置安裝貼片式測溫電阻的方式替換了1號機組部分損壞的測溫電阻，通過近兩年的觀察運行，其所反應的實際溫度與溫升情況和未更換的原有測溫電阻一致，能夠有效反應定子線圈溫度，從而解決了返廠檢修所造成的檢修工期浪費。

但因該機組為試驗機組，目前我公司3號機組同樣存在測溫電阻大幅損壞失效，無法有效查看溫度的情況，而該機組的大修周期將在2022年度，距今有三年時間，為此我司及早制定了相關異常運行方案，用以保障檢修空窗期3號機組的安全穩定運行。

三、3號機組定子測溫電阻失效下的異常運行方案

（一）3號機組現狀

經統計，3號機組定子線圈總計24個測點目前只能監控其中13個。第2、3、4、5、10、11、12、16、19、20、22號總計11個測點均失效，無法查看溫度，總失效率達46%。其中槽底中部6個測溫點（1、5、9、13、17、21）中，位于第48槽W相5號測溫點失效，故障率為16%。層間上部6個測溫點（2、6、10、14、18、22）中，位于第10槽U相2號測點、第121槽V相10號測點、第279槽V相22號測點均已失效，失效率50%。層間中部6個測溫點（3、7、11、15、19、23）中，位于第10槽U相3號測點、第121槽V相11號測點、第223槽W相19號測點均已失效，失效率50%。層間下部6個測溫點（4、8、12、16、20、24）中，位于第10槽U相4號測點、第121槽V相12號測點、第168槽U相22號測點、第223槽20號測點均已失效，失效率67%。

（二）臨時參考點

若有必要則按照如下原則參考測溫失效點的溫度，即：某一槽內全壞的測點通過相同相別的測點來參考溫度；某一槽內非全壞的測點通過相鄰層間測點來參考溫度。如：3號機組V相層間上部10號和22號測點均處于損壞狀態，則通過同在V相的23號層間中部測溫點來進行參考，在此基礎上監控系統原始采集數據查找規律，建議運行人員在23號層間溫度基礎上增加2-5℃左右。其他判斷點如上表所示參考。如發現測點溫度異常升高，則對3號機三相定子電流進行重點監測，額定負荷下，三相電流差不應超過20%，同時任一相不得超過額定值。如果發現電流失衡，且在運行過程中不平衡電流持續增大，可測點溫度異常升高，則立即停機查找原因。

（三）硬件保障

依據秀觀電廠十幾年的運行經驗來看，造成定子線圈溫度過高主要是冷卻風機故障停運或冷卻水異常堵塞造成。一般某一臺風機出現問題，相應一側的定子線圈溫度就比其他線圈溫度偏高，或冷卻水效果不佳造成定子線圈整體溫度升高，故在定子線圈測溫電阻大量失效過程中必須要對風機及冷卻水進行重點關注。

1.關于冷卻風機的監視運行

秀觀電廠3號發電機定子線圈測點全壞或幾乎全壞的第10槽、第121槽和第223槽，相鄰的風機分別是2號、4號和6號風機，這三組風機在日常監測中需重點關注，出現問題立即更換，以保障測點失效處的風機穩定運行。

2.冷卻水的監視運行

秀觀電站發電機冷卻水目前分為二次內循環水和一次外循環水兩種，一次外循環冷卻水裝置是我司自主研發，通過抽取流道江水經過濾裝置過濾后，進入冷卻套循環冷卻，降溫效果出色。目前我司幾乎全面采用一次外循環水方式進行機組冷卻。在3號機測溫電阻大量失效情況下，日常巡視時則重點查看冷卻水壓及電磁流量計顯示情況。一次水運行時，取水口水壓保持在0.1MPa-0.17MPa，冷卻水泵出口水壓0.2MPa-0.4MPa；Y型過濾器及濾水器前后壓差小于0.1MPa；空冷器進口壓力0.3MPa-0.4MPa；電磁流量計讀數230-310m3/h，且空冷器前后端讀數一致。若出現壓力、流量、壓差不滿足標準，則在停機情況下對濾水器或進水口進行反沖水沖洗。

3.方案實施效果

按照上述方式，3號機組在測溫電阻失效已達55%的情況下，已安全穩定運行多年。通過對三相電流及冷卻風機和冷卻水的重點監控和故障后的快速反應處置，3號機組運行在滿負荷36MW狀態下的線圈溫度基本上維持在105℃左右，溫度控制良好，無任何異常。

四、結語

發電機定子線圈測溫電阻壽命不長的情況，幾乎是大量水電站存在的共性問題。因其布置條件所限，不易更換，檢修工期長，令很多單位極為頭疼。但是定子線圈溫度的監測對于機組正常穩定運行又極其重要。通過測溫電阻失效下的異常運行方案可有效保障不具備檢修條件的機組日常的運行監控。通過貼片式測溫電阻的更換改造能有效簡化更換流程，節省檢修工期。