发电机常见故障与分析

张立新

(山西兴能发电有限责任公司，山西 古交 030206)

山西兴能发电有限责任公司#1、#2机组是国产300 MW双水内冷发电机，型号为QFS2－300－2;#3、#4机组是国产600 MW水氢氢冷却方式发电机，型号为QFSN－600－2－22F。励磁方式均是自并励静态可控硅整流励磁系统。

1 双水内冷发电机定子回路故障

1．1 发电机定子绕组漏水

2010年11月23日15∶40，#2发电机高阻检漏仪绝缘低就地和dcs发信号，经电气技术人员现场确认，发现发电机确有滴水现象。经报调度紧急停机处理，发现#2发电机B相第一分支出现侧(1B1)引线冷却水管与励端总汇水管连接处松动，造成该处滴漏。原因是双水内冷发电机电流密度大，每根线棒所承受的电动力也大，运行中线棒每秒中要承受100次电磁力的振动，其端部振动更严重。因而造成引线冷却水管与励端总汇水管连接处松动，以至漏水。

1．2 发电机定子绕组主绝缘磨损

2009年10月，#1发电机组大修期间，发电机揭大盖后，点检部技术人员发现该机汽侧绕组端部2～3处有黄色粉末。切断绑带，取出绝缘垫块，发现绝缘垫块有9处磨损，定子绕组主绝缘已经被磨穿，其中有2处定子绕组铜线磨损达1．0 mm左右，受损严重。原因是安装时垫块没有压紧，发电机在运行时，绕组不停振动长期运行造成垫块与线棒接触面松动、相互摩擦，导致定子线棒端部磨损。

1．3 防范措施

1)在运行中，应严格执行巡回检查制度，通过窥视孔加强对机组内部的监视，检查定子端部有无渗水、漏水、流胶、焦糊气味、黄粉、零部件松动、塑料引水管磨损及其它异常情况，发现隐患及时消除。

2)在检修中，应仔细检查定子绕组有没有出现“松”(楔条松、棒线松、垫块松)、“空”(下层线棒在槽内未落实;在出槽口前悬空;线棒端部与绑环间未靠拢、悬空)、“拼”(上、下层线棒在转角R处应留有标准空间，但常常由于调整不当，拼靠造成间隙距离与标准数值不符)，一旦发现上述现象，应立即采取措施消除。

2 发电机定子线棒温差大

2．1 事件经过

2007年5月18日，运行人员监盘时发现#3发电机定子线棒第6点温度在600 MW负荷时比其它点高8℃左右，于是将发电机定子冷却水量由96 t/h提高到97 t/h加强冲洗，但未见明显改善，且第6点温度呈上升趋势。同时，对比发现，第6点线棒对应的出水温度比其它出水温度测点偏高。5月20日，#3发电机定子线棒第6点温度达到55℃，已经超过报警值5℃，其他测点温度平均在43℃左右，即定子引水管出水温差达12℃。经向调度申请同意，#3发电机组于5月21日停机备用消缺。

2．2 处理过程

1)停机后立即对发电机定子线棒进行反冲洗，定子冷却水压力0．2 MPa，每小时倒换一次方向，共进行9 h。流量无显著变化，说明反冲洗没有起到预想的效果。

2)对第6点对应线棒先通入纯净水，再用1 MPa氧气吹扫，如此反复5次，未见到明显杂物，同时测得的流量合格。

3)5月23日，#3发电机组并网运行;在600 MW负荷下，测得的发电机第6点温度比其它测点的温度高3℃，运行正常。

2．3 原因分析

1)在停机前，热工专业技术人员校核温度测点显示正常，第6点线棒温度与出水温度同时升高，#3发电机定子冷却水铜离子含量超过规定值45μg/L由此判断第6线棒微堵。停机后，打开汽侧人孔测量全部42根线棒流量，发现第6点对应的线棒流量较小。由此确认：发电机第6线棒微堵导致冷却水流量降低，从而造成发电机定子线棒温差大。

2)在机组运行中对定子冷却水水质重视不够。发电机定子冷却水箱充氮保护措施不到位，定子冷却水离子交换器采用的树脂不合格，离子交换器处理能力欠缺，造成铜离子超标。

2．4 防范措施

1)严格监督发电机定子冷却水水质。2)严格执行定子冷却水箱充氮保护措施，及时更换内冷水离子交换器树脂，确保内冷水各项指标合格。3)一旦发电机停机，立即进行定子冷却水反冲洗。4)每次大修时，必须对发电机做定子线棒冷却水流量试验，以便发电机定子线棒堵塞时能够及时处理。

3 发电机碳刷烧损

3．1 事件经过

2008年11月12日09∶45，某电厂#4发电机有功负荷600 MW，转子励磁电压431 V，励磁电流4 724 A。点检部技术员发现#4发电机碳刷处冒火花并有焦糊味，运行人员到现场检查时碳刷已经严重冒火，立即报值长降低发电机无功负荷，但碳刷冒火情况继续恶化，光字牌发出发电机转子一点接地信号。运行人员立即跳#4发电机主断路器，紧急停炉。停机后检查发现，#4发电机励磁机10组碳刷盒均程度不同烧损，其中2组烧损严重，导电板轻度烧伤，滑环有中度电烧损痕迹，励磁机挡风环受热变形。

3．2 原因分析

碳刷打火有以下几种原因：1)滑环、电刷、刷握及刷架表面脏污。2)刷握边缘卡涩、弹簧压力不匀。3)机组轴系振动较大，带动滑环一起振动。

由于上述原因，造成一部分碳刷接触不良，接触电阻增大，使碳刷间电流分配不均，引起碳刷打火。碳刷打火后开始发热，由于碳刷的负温度效应，碳刷的接触电阻变小;此时，流过该碳刷的电流将增加，该碳刷愈加发热，直至接触电阻降至饱和最低值，流过的电流至饱和最大值。这样恶性发展，使碳刷持续受热升温。同时，碳刷引线由于通过大电流，也发热升温，随着温度达到碳刷引线(紫铜)的熔点温度时，碳刷的引线烧断，该组碳刷推出运行。当故障碳刷退出运行后，正常运行的碳刷将承担全部转子电流而出现过负荷现象，导致其过热升温，并重复上述碳刷的恶化过程。随着碳刷恶化程度的发展和数量的增加，碳刷打火愈演愈烈，形成环火，直至烧损碳刷各部件。

3．3 防范措施

1)运行人员必须严格执行巡回检查制度，加强对运行机组的巡回检查。一旦发现碳刷有打火现象，在立即通知检修人员的同时，应该带上绝缘手套，提拉碳刷，及时消除卡涩、过热及异常振动，使碳刷滑动正常。2)检修技术人员应加强巡视，仔细检查刷架结构、滑环与碳刷间隙、碳刷恒压弹簧等应符合要求，及时更换已磨损过短或发热变形的碳刷。3)检修时要做好技术措施，及时使用新工艺研磨碳刷接触面，同时对滑环进行抛光处理。使碳刷接触面与滑环弧面接触良好。4)检修人员每次停机检修时，可用压缩空气进行吹扫，清除刷架、刷握、滑环等处的污垢和灰尘，使碳刷滑动自如。5)定期测量碳刷的均流度和温度，便于发现过热、接触电阻大的碳刷，及时更换。

4 结束语

发电机系统的故障是多种多样的，而且要经历潜伏、生成、扩大直至最终演化为现实这一过程。只要日常工作中注意观察分析，及时发现故障点并采取正确的处理方式，就能最大限度减少发电机故障的发生，确保发电机的正常运行。

［1］ 蔡隆瑞．大型火力发电机组事故处理及案例分析［M］．北京：中国电力出版社，2010：217－227．