双水内冷发电机漏水故障分析及预防

作者：广东粤华发电厂 罗晓阳 潘润洪

欢迎访问e展厅 展厅 2 中小型发电机展厅 柴油发电机组, 汽油发电机, 燃气发电机组, 移动电站, ... 摘　要：总结了黄埔发电厂二十年来双水内冷发电机定子、转子的漏水情况，列举典型事例，分析故障原因，并提出相应的预防措施。 关键词：双水内冷；漏水故障；分析与预防 Abstract: The water leakage fault of stator and rotor of dual internal water-coo led generator in Huangpu Power Plant in over twenty years have been summarized. The typical examples have been cited, the failure causes have been analyzed, and the corresponding precautionary measures have been put forward as well. Key words: dual internal water-cooled; water leakage fault; anal ysis and prevention 黄埔发电厂1978年投产，安装了4台125 MW机组，都是上海电机厂QFS系列双水内冷发电机。 二十多年来的运行经验表明，双水内冷发电机漏水故障是最常见、最频发的故障，是火电机组最严重的事故之一。其危害轻则停机停炉，重则损坏主机，烧毁定子绕组或铁芯，烧坏转子绕组或大轴。 分析研究漏水故障，找出薄弱环节，制定反措对策。 1故障分析 1.1漏水原因 黄埔发电厂20多年间先后出现过17台次发电机漏水故障，全是先天性缺陷所致。漏水起因， 主要还是设计方案、材质结构、制造工艺等方面存在某些缺陷和不完善，叠加振动、老化、疲劳等因素，即构成事故。 1.2漏水的簿弱环节 黄埔发电厂的17次漏水中，因水电接头焊接不良（夹渣沙眼）发生渗漏10次；因定子或转子 线棒裂漏水2次；或转子出水拐角空心铜管破裂漏水2次；因转子引水复合管爆破大漏水2次；因铜镳杯（加工孔堵杯）腐蚀穿孔漏水1次。 转动部件既要承受水压，更要承受高速产生的离心力作用。空心线圈、绝缘引水管、拐角引 线、水电接头等部件只要存在一点隐患，就容易演变为事故。转子漏水的风险和几率比较高 ，这是必然的。 1.3漏水的预防与检测 引发漏水的隐患若能在计划检修中发现，就可杜绝事故的发生。在大修期间，坚持进行了定 子和转子的水压试验，发现并消除了5次渗漏缺陷。但是即使按要求，经受了静态下高水压8h的考核，有的潜伏性缺陷可能仍暴露不了。例如2000年12月1号机大修时，定子水压试验时（0.5MPa/8 h）没出现渗漏,但开机通水时(0.2～0.3 MPa)却出现渗漏，因此为了完善在检修中查找漏点的检测手段，目前引进用气密封试验来检测漏点的方法。该方法是应用氦质谱检漏技术对发电机定子线棒、屏蔽环及其进出接口等进行全面的高精度气体（高纯度氦气）密封查漏，给出泄漏的具体位置、泄漏程度，为电厂对该泄漏的检查和检修提出明确的依据。因为查漏能力比水压试验强，氦气泄漏的部位不一定会存在内冷水泄漏。所以，气密封试验只能做一般参考性试验。两种方法要结合进行，对气体泄漏显示稍大的部位在水压试验时要注意检查。 发电机运行中发现漏水，一靠仪器监测，二是肉眼检查。目前，监测手段还不多，在线监测 发电机漏水只有励磁回路绝缘监测电压表，转子一点接地保护、高阻检漏仪、差动微漏检漏仪等几种。本厂历次漏水，转子一点接地正确报警过二次，高阻检漏仪（GJ—4）正确报警过一次。但有时不起作用，值班人员看见了水滴或积水，仪器还未报警，而有时冷风室内湿度大结露，它又误报警，这对早期发现漏水是很不利的。漏水报警仪（SCJ-2）正确报警过两次。各种检漏装置互有优缺点，组合应用能较准确地预报发电机漏水情况。 2漏水事故实例 2.1事故情况 1996年5月13日，黄埔1号机带有功7万千瓦，无功3.5万千乏运行。出现″转子一点接地″信号，定子电压从13.8 kV降至12.3 kV，无功跌至1万千乏，强励动作，值班人将电压及无功调升回原值。立即派人检查，发现：①端盖视察窗有水汽和水滴；②发电机旁有焦味；③5、6号轴瓦感觉振动大；④发电机励侧端盖处有火花。值长下令立即减负荷停机。当负荷从7万减至3万时，发电机开关跳闸，停机停炉。经查，发电机差动保护，定子接地保护动作掉牌。从出现漏水信号到定子线圈短路跳闸约5 min。 这次伴随转子漏水的机内短事故，给发电机造成了巨大的损害。汽侧定子端部B、 C相间短路，使B相3号1槽。C相30号槽线棒的象子头（烟斗）烧穿铜头熔化；A相接地短路对机壳放电，使A相23号槽象子头烧坏，端盖上烧出熔坑；短路电弧气浪，炸碎了视察窗孔12块有机玻璃，冲破了2个端盖防爆膜；电弧飞出视察窗外5 m，烧焦了平台栏杆上的2根电缆；4根塑料王引水管被烧毁。 尤其严重的是转子。漏水部位发生在汽侧大护环下花固桶处的线圈引出水铜拐角中部。1号线圈铜拐角中部断裂，漏水同时起弧，转子大轴被转子电流产生的电弧烧熔出2个坑（φ40，深36；φ35，深18，紧挨），大轴强度受到了一定损伤。 2.2修复情况 事故后的发电机，经25天的抢修恢复并网运行。修理要点如下： ①更换定子线棒。由于端部手包绝缘处相邻的30号（C相），31号（B相）象子头短路严重烧熔，31号槽上层及下层（9号槽）线棒均被铜焊渣堵塞（6根空心铜管，3根堵塞），需要更换9号槽的下层线棒，必须抬起取出15个层线棒。取出旧线棒一般会产生弯曲、变形、绝缘损伤。总计拆换16个定子线棒（A相：是上层1、2、3、4、5、6号槽;B相：下层9号；上层31、32、33、34、35、36号槽；C相：上层7、8.、0号槽）;②转子引水复合管全部更换为不锈 钢丝编织管;③ 1号线圈已折断烧坏的铜拐角更换为不锈钢拐角（其余27只拐角，机组大修时更换）;④处理转子轴上的熔坑。重要的机轴不能电焊填补，只能进行局部打磨表面、消除应力集中；着色探伤、裂纹检查；测试表面硬度及技术鉴定等工作。大轴材质日本进口34CrNiMoV,打磨前HB 264—271，打磨后HB269—280，与母材硬度相差不大，熔坑打磨后60×70、深36 mm，无裂纹。 2.3事故启迪 2.3.1拐角结构 厂家原用铜拐角，每个线圈引出2根空心铜管，至水电接头，再经过引水复合管，至汽侧汇水室。铜拐角即通水又载电流，一旦出现裂口、漏水、接地、起弧，发电机解列灭磁慢了，势必烧熔大轴。 浙江台州电厂2号机（上海125 MW），1995年1月30日，发生过同样的事故，大轴烧出熔坑80×35，深20 mm，也是1号线圈花固桶处拐角断裂，但定子未烧坏。该厂1号机早在1991年10月8日就发生地一次转子3号线圈拐角裂开、烧灼、漏水事故，因未烧坏定子和转子轴不引人注意罢了。 1号线圈最小，其引出拐角最长，花固桶边缘正好是压紧与压不紧的交界处，应力比较集中，最容易遭受离心力及振动的破坏，导至铜管在该处疲劳断裂。吸取教训，厂家已将新机的铜拐角改为只通水不载电流的单根不锈钢拐角。 2.3.2漏水事故停机方式 发现并判明发电机漏水（尤其是大漏）后的停机方式，应该是立即停机（紧急停机），其含义是解列灭磁，联停机炉。为了防止定子短路及转子轴烧坏，“停机”必须首先解列灭磁，尽早切断定子、转子电压。减负荷停机、滑参数停机、处理妥机炉再解列灭磁，常常延误了时机。黄埔、台州等厂的许多经验都说明，只有解列灭磁紧急停机，才能把故障局限在漏水部位，容易修复，损失最小。 漏水后的事故处理上，目前还存在一些心理障碍，如：担心误判、误停、翻牌、考核。出现 漏水报警或巡查眼见渗（漏）水后，常见的程序是汇报班长（控长）、现场察看、请示值长、报告中调、批准停机。停机前还常常实施减负荷的有关操作。某些小漏情况下的灵活权宜处理方式，若被普遍化了，这是很危险的。小漏随时可能转化成大漏，定子可能随时爆发短路，一旦延误了解列灭磁，这可能给国家造成不可弥补的损失。 发电机漏水后，不论怎样停机，一般都会构成事故。停得快可能是无人为过失的一般设备事故，停得慢可能是带有扩大责任的重大事故。只要判明了漏水，紧急停机，争分夺秒方为上策。 2.3.3防爆膜 黄埔的5号机及1号机转子漏水定子短路事故，均使视察窗孔的有机玻璃全部炸飞了，端盖上 方的2个防爆孔（膜）未起到释放能量卸压防爆的作用。假如工作人员正在视察窗孔或发电机旁巡视，发生短路爆破事故，后果不堪设想。制造单位应研究解决这一问题。 变压器的防爆膜和锅炉的安全门，都是经过设计计算、调试整定的。发电机的防爆膜可以借鉴。笔者浅见：以承受机内风压防爆膜的抗压强度，防爆膜的材质（原带韧性的聚脂簿膜青壳复合纸）应考虑改进。 2.3.4端部绝缘 如果能使定子端部绕组的鼻子头不漏电，极相线圈组（相带）相间绝缘尽可能提高，则可以推迟或避免相邻相间鼻子头处发生短路事故。前者要求改进鼻子头手包绝缘的工艺结构，保证质量；而后者涉及到端部的绑扎结构。目前发电机端部多以涤波绳，将线棒、垫块、鼻子头等包扎拉紧，从头到尾缠绕一圈。水内冷机漏水甩溅到端部绕组上，鼻子头表面电位若比较高，邻相间的涤波绳容易形成爬电、内络、短路的桥路，这是定子相间短路的关键所在。所以，笔者以为2极电机6个极相组间的绑带，还是彼此分开为好，空气间隙可以提高相间绝缘。 3预防措施 为了降低动行中发电机漏水的机率，而一旦漏水能可靠报警，早期发现迅速解列灭磁，尽可能减轻对发电机的危害，根据电力部事故措施要点，参照上海电厂的情况通报，结合本厂的运行检修经验，制订一些安全技术措施。 3.1运行部执行下列措施 1)处理发电机漏水事故的指导思想是：保人身安全、保设备安全、判明漏水、果断停机。 2)坚持每天测试三次发电机励磁回路电压，计算励磁回路绝缘电阻，并加强对测试结果的分析统计。发现异常情况时每班应增加测试次数。 3)加强高阻检漏仪、差动检漏仪两种报警仪和管理，坚持每天抄录有关数据一次，并试验高阻检测仪报警，发现缺陷及时通知检修人员修复，确保报警仪正确，可靠的投入监视。 4)确保转子一点接地保护投入，报警光字牌良好。 5)加强下列部位的检查巡视： ①定子、转子屏蔽环冷却水进水压力；②定子两端视察窗；③冷风室地面是否积水，冷风器有否结露。 6)坚持每年进行1～2次关于发电机漏水的反事故演习，不断提高运行人员处理发电机漏水事故的应变能力。 7)发现励磁回路对绝缘异常、或漏水报警、或转子一点接地保护发信、或发电机端盖内有渗漏水迹象，或冷风室地面有水迹，要求当班人员：①立即报告当值值长，并采取其它手段检查、鉴别、判断;②不能确切判明漏水的情况下，立即通知有关的检修分部或班组检查仪器及察看现场;③判明漏水的情况下，应果断停机;④关于发电机漏水事故的判断及处理，执行部颁、厂颁电气运行规程的规定。 3.2检修部执行下列措施 1)每台机均加装微漏水报警装置。 2)转子线圈引线铜拐角全部改换为不锈钢拐角。 3)转子线圈引水复合管全部改装为不锈钢丝编织管，注意调查掌握其使用寿命。 4)转子励端汇水室加工孔铜杯全部改换为不锈钢镳杯。 5)坚持大修中的定子、转子水压试验，执行厂家规定的水压标准。 6)定子查漏要气密封试验和水压试验相结合，先做前者再做后者。 7)大、小修中加强定子塑料王引水管及其牵引布带的检查，使用到期及时更换，防引水管老化脆裂、磨损、电腐蚀引发穿孔漏水。 8)坚持大修中定子端部手包绝缘表面电位测试，保持鼻子头绝缘良好，以延缓漏水时定子线圈发生短路的时间。 9)加强大、小修中的维护，保持视察窗玻璃完整清洁明亮，保持机内照明完好。 10)坚持大修中定子、转子绕组绝缘电阻等测试，及时发现绝缘或漏水缺陷。 11)加强小修中转子接地保护装置的检查校验。 12)加强小修中漏水报警仪的检查校验，大修后期，以纯净水导通检漏印刷电路板进行大漏报警仪的模拟传动试验。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/16/2005)