大型高压发电设备的质量隐患分析与处理

孙国彬

（大唐淮北发电厂，安徽 淮 北 2 35000）

一、引言

近期国家发改委发出信息，今后在大电网覆盖范围内，将不得新建单机容量300MW及以下纯凝汽式燃煤机组，发电机组市场准入门槛再度提高。目前我国主力发电机型大部分已升格为600MW，2006年开始单机1 000MW的火电机组也逐步投入运营。在当前和今后相当长一个时期，我国以600MW发电机组为主要投产设备。但由于发电设备的市场火暴，主机厂把关不严，原材料问题不断，对这些问题如不能及时发现和处理，将使发电机制造和安装阶段隐藏的缺陷和问题遗留到设备运行和生产中。表现在发电机投运后出现定子单相接地、转子一点接地、铁心发热、漏氢、定子内冷水系统堵塞等方面。

二、案例

1.发电机转子引线夹板断裂

(1)异常现象

以QFSN-600-2YH型600MW机组发电机转子一点接地问题进行分析。2007年2月27日，某厂3号发电机在停机检修结束后启机升速过程中，当转速升至1 303r/min时，转子出现一点接地报警。

(2)原因分析

3号发电机停机后拔出护环检查，发现故障为转子引线夹板处用做机械固定的不锈钢板(约1mm厚，30mm宽)断裂，造成在转子转速升高时，断裂的不锈钢在离心力作用下窜出与转子引线接触导致接地故障。针对这一问题，某发电集团公司要求其他同型号机组进行检查，也发现存在同样的问题。

(3)处理措施

拆修时，拔出发电机励磁机侧护环，取出压板更换新板，重新装入护环。通过检修发现，该问题是该制造厂同类型发电机存在的一个普遍问题。因此有必要对同一厂家的600MW发电机该部位进行认真检查，及时维修，保证发电机安全运行。

2.发电机绝缘引水管缺陷

(1)异常现象

浙江某发电厂1号发电机(QFSN-600-2YH型600MW，水、氢、氢冷却方式发电机组)，发电机组并网后，负荷为140MW，运行约2h，定子接地保护跳闸。2005年11月，河北某发电厂2号发电机，在预试中励侧绝缘引水管有内冷水漏出。

(2)原因分析

浙江某发电厂1号发电机停机后，分别测量发电机绝缘电阻，B、C相超过1 000MΩ，A相为40MΩ。对A相进行直流耐压(带水压)，升到4 000V后，在励磁机侧A相一根下层线棒(7、8点位置)的引水管有放电现象。继续检查发现该引水管中间有水渗出，导致绝缘下降，而被击穿，引起定子接地。被击穿的这根引水管内外表面未发现沿面闪络的痕迹。根据现场情况分析此次事故原因是：击穿部位在制造或安装过程中受局部应力，造成细微裂纹，运行中在额定冷却水压力下微渗水，导致电场分布发生变化，水中泄漏电流增加、水局部发热严重时气化，气化的水蒸气形成一个高电导层，进一步加剧发热直至闪络，严重时局部烧熔引水管，造成引水管漏水，发生相对地短路。

同类型机组在其他发电厂机组调试期间也有一例。因此，在调试和大修时应在水压试验后进行带正常水压的直流耐压试验，可以及时发现引水管的问题。

(3)处理措施

发电机经更换引水管后，直流泄漏电流正常。为此，敦促发电机生产厂家把好质量关，并加强发电机的监造工作，保证引水管本身质量和安装质量。

3.发电机引线烧毁故障

(1)异常现象

浙江某发电厂1号600MW机组，满负荷运行中，发电机零序电压保护动作跳闸。

湖南某发电厂1号600MW机组，2006年7月29日，当时带580MW负荷，定子接地保护动作跳机，C2引线烧断。

某电厂600MW发电机组在完成168试运行后停机，于2006年06月15日再次开机投运时发生发电机定子绕组C相C2分支中性点引出线拉弧烧断事故。3台发电机故障位置和类型几乎相同。

(2)原因分析

浙江某发电厂1号发电机C相分支C2的引线局部过热熔断，熔渣掉下，进入发电机转子通风道，转子一点接地报警。C2分支熔断瞬间，电磁力不均衡，7瓦振动瞬间增大至150μm，随后电磁力达新平衡，振动减至83μm。C2分支承担C相全电流，当时为满负荷，分支通过电流为额定1.725倍(单支额定电流9.62kA)，导致C2支路(上层12～18线棒，下层37～1线棒串联)共14根线棒，严重过热。其中7根下层线棒，由于散热条件不如上层线棒，线棒出水温升尤其迅速，事故发生仅1min后，下层线棒出水温度至高限90℃；上层7根线棒，温升稍慢。C2引线熔断约5min后，C2下层线棒因过热，破坏主绝缘，造成C相对地短路，发电机零序电压动作，跳主断路器。发电机在现场共修复、更换了17根线棒、6根环状引线、1根主引线。浙江某发电厂1号发电机事故造成停机共38天，企业经济效益受到巨大影响。

另一台600MW发电机组故障产生的主要原因是：发电机引线出水汇流管过细(φ20～φ32mm)，导致引线出水流速较慢，冷却效果较差，若引线的上部积聚气泡时，气泡将很难被水带走，造成汽堵。另外，故障引线还发现包含有杂质(硫、磷等)，使导电率上升，发热增加。

(3)处理措施

各电厂应针对此类故障，在监造时对引线的材质检验，检查引线出水汇流管及中间阀门的内径，严格遵守内冷水的相关规程，防止内冷水回路堵塞。天津某发电电厂已根据上类故障，在2006年对3号、4号发电机外部定子冷却水汇流管进行了改造，将内径为φ26mm的管路换为内径为φ38mm的管路，消除了设备隐患。

4.内蒙某发电厂6号发电机定子槽楔松动

(1)异常现象

内蒙某发电厂6号发电机(600MW，2006年投运)小修抽出转子后，检查定子线圈槽楔时发现定子槽楔大面积松动，槽楔完全松动的有262块之多，其它各段松动槽楔也多超过1/3长。

(2)原因分析

由于内蒙某发电厂6号发电机在安装后，在高温运行条件下，有些线圈绝缘中的有机绝缘材料收缩量超标，或安装时有些线圈绝缘垫条未填充满，造成槽楔松动。

(3)处理措施

新投运的机组，在首次检修中，更应加强定子槽楔的检查。结合机组检修，在发电机端部线圈鼻端采用组合楔块、加切向支撑板和绝缘支架间增设切向横梁与帮扎的加固措施，定子端部绝缘更换为性能良好、检验合格的环氧玻璃丝布层压板或其它新型绝缘材料，做到不撕裂、不变形。对于引线过长、支撑点较少的固定结构，制造厂在设计施工或机组大修时必须在引线上增设支撑梁的固定措施；发电机端部过度引线轴向、横向加固较薄弱的机组应采取有效的紧固措施。发电机“弓”形连接线应采用绝缘夹板的固定方式和其它可靠的措施进行加固；发电机定子线圈槽口垫块与线圈接触面间，必须垫以涤纶毡并要求用涤纶玻璃绳绑紧，以防垫块磨损发电机绝缘造成事故。

三、结语

针对近年来大机组发电机发现的问题，特别是在同一制造厂家的机组上重复出现的问题应引起重视，及时对其他机组进行针对性检查，提前发现设备隐患，确保机组安全运行。应严格按照相关标准和规程进行新投产机组的交接试验工作，对异常情况仔细分析、论证，建议新投运机组运行1～2年后进行槽楔松动检查，对水内冷发电机建议在水压试验后，进行定子绕组手包绝缘表面对地电位试验。

加强大型发电机组在投运初期的运行情况的监视，特别是应积极贯彻相关文件中关于发电机定冷水方面的规定。在DCS中，应加入温差报警功能。此外对定子铁心及结构间件的温度监视也不容忽视，报警应及时分析原因并采取措施。

加强对漏氢(包括内漏和外漏)和定子内冷水堵塞等方面的监督。通过人工巡检和在线监测仪表，加强对外漏点的检查。加强对油系统、主油箱内、封闭母线、内冷水箱漏氢量的监测。尽早安排新投运发电机进行温升试验，以检查各温度测点是否正常工作，并排除是否有定子内冷水堵塞方面的问题，留存基础数据。提前准备第一次检修前相关工作，认真组织检修项目，对发电机进行尽可能全面的检查，特别是今后可以对发电机状态评估有指导作用的数据，包括温升试验、定子绕组端部机械模态试验、定子绕组局放、定子绕组介损试验等项目。如果怀疑可能存在定子内冷水堵塞问题，建议检修时采用JB/T6228-1992《汽轮发电机绕组内部水系统检验方法及评定》中的热水流法进行检测，如果根据运行情况基本确实有定子内冷水堵塞问题还应准备好线棒备品。在建机组，要派有经验的专家和机构进行全过程监督，包括监造、验收、安装等各个环节。可借鉴兄弟单位的经验，开展防范各项风险工作，有效地提高机组的安全水平。