发电厂一次主要设备检修与分析

边志强

(山西阳光发电有限责任公司，山西 阳泉 045200)

1 电力一次设备的发展现状与趋势

随着我国融入世界经济程度日益加深，经济规模的扩大，必然促使能源供给规模的扩大，并致使电源结构优化的要求越来越高。而以大型高效机组逐渐占据主力为特征的火力发电系统结构在我国仍将维持相当长时期。当前，随着我国经济的飞速发展，我国大型火力发电机组有了较快增长，亚临界参数的300、600MW机组，甚至超临界机组已成为我国各大电网的主力机组，因此，超高压、特高压的一次电气设备迅速增加，同时，一次设备的检修、维护任务越来越重。

2 发电机的检修方法与分析

2.1 发电机

山西阳光发电厂发电机组为东方电机厂所生产的330MW汽轮发电机组，发电机组采用卧式轴，轴系上带有三台同步发电机，其主要技术参数如表1:

发电机定子机座为中段机座和两端罩组成的三段式组合机构，中间段与铁芯长度相近，两端罩罩住定子线圈端部，4个卧式冷却器置于两端罩顶部的冷却罩内。

因为设计、制造、运行管理以及系统故障等原因，发电机在运行中会发生异常的振动、发热、电晕等各种机械力和电磁力的作用，引起发电机转子绕组接地、励磁机碳刷打火、定子绕组绝缘损坏、发电机过负载、温度升高等故障。

表1 QFSN－330－2－20汽轮发电机主要技术参数

2.2 发电机的常见故障

2.2.1 发电机的事故过负荷

发电机正常运行时，应按照铭牌规定的额定负荷运行，也可以低于额定值运行，但不得超过。额定负荷相当于在一定冷却介质的温度下，在定子和转子绕组以及铁芯长期容许发热温度的范围内，发电机的连续容许千伏安数。长时间超过额定负荷运行对发电机绝缘寿命有重大影响。

在特殊情况下，例如电力系统发生事故情况下，为防止系统稳定性破坏，允许发电机在短时间过负荷运行。如对QFSN－300－2型300MW汽轮发电机而言，表2列出了它的允许过负荷电流值和时间。

表2 QFSN－300－2型汽轮发电机过负荷电流与时间限制

2.2.2 发电机定子、转子温度升高

(1)若转子温度异常升高，而定子线圈温度和进风温度正常，三相负荷不平衡度超出允许值或转子温度表失灵均会造成转子温度升高，若确认是前者须立即降低负荷，同时尽快调整系统的三相负荷，使之平衡，过程中要注意速度，快速使转子温度脱离危险值。检查若是后者，则须及时更换转子温度表。

(2)若定子温度异常升高，而转子温度和进风温度正常，一般应判断是定子温度表失灵。由于电阻式测温元件的电阻值在运行时间较长后，可能会逐步增大，大过仪表限值时就可能出现某一测点温度突然上升的现象。

(3)若进风温度和定子、转子温度都升高，则基本可以断定为冷却水系统发生故障，须立即检查氢气冷却器是否断水或水压太低，并作相应处理。

(4)若出风温度升高，而进风温度正常，则应断定为通风系统失灵，须申请停机进行检查。

2.2.3 发电机定子绕组坏损

若发生发电机定子线棒绝缘击穿、接头开焊等问题，便会引起接地或相间短路故障。

发电机发生相间短路时，300MW级汽轮发电机可出现4－5倍于额定电流的大电流，在次暂态过程中，此电流值可达9－10倍。它在发电机内产生很大的电磁转矩，严重时甚至破坏电力系统的稳定性。

在中性点不接地或经高阻抗接地的系统中，发电机组出现定子回路单相接地时，还不致引起很大的接地电流，应根据不同的机组作不同的处理。对300MW以上大型汽轮发电机，则应立即将发电机或发电机—变压器组从系统中解列，并断开励磁，再查明接地点及原因，及时消除。下面以山西阳光发电厂大修期间定子线棒出现问题为例介绍:

在山西阳光发电厂对1#发电机解体大修过程中曾发现定子端部线棒磨损严重问题

原因:长期高速运行时，发电机定子铁芯压圈紧固螺栓会因铁芯压圈振动磨损而松动，这反映出发电机端部整体绑扎不够紧固，特别是在发电机增容后，容量每上升10%，其端部线圈所受电动力会上升约20%，所以需要对发电机端部绑扎紧固情况进行改造。该发电机曾进行过增容，在大修时发现发电机定子端部引出线与固定绝缘夹板间有明显的磨损，并发现有灰色的绝缘泥。

措施:针对发现的问题，首先拆开磨损的部位进行检查清理，然后在绝缘支架和过桥引出线之间加装了适形的涤纶毛毡垫片绝缘材料，这样可以减少绝缘支架和过桥引出线之间的摩擦，之后，重新紧固了松动的紧固螺栓，更换了保险垫片。大修中将发电机槽楔全部退出进行清理，再加绝缘垫重新进行了打紧处理。

2.2.4 发电机转子绕组匝间短路

出现这种故障时，励磁电流增加，汽轮发电机组振动增大，匝间短路处局部温度升高，导致主绝缘和绕组铜线损坏。

为了查明转子绕组的匝间短路，可在转子绕组上加220V的工频电压，测量绕组的交流阻抗。试验是在0～3000r/min的不同转速下进行。在转速改变中，交流阻抗不出现突变，表明不存在由于离心力作用使绕组发生位移而引起的匝间短路。

运行中，由于转子绕组匝间短路而引起不允许的振动或转子电流急剧增加时，应减少负荷，使振动或电流减小到允许范围，必要时应解列。

2.2.5 发电机转子绕组接地

运行中，发电机转子若发生绝缘损坏、绕组变形的问题，便会引发转子接地故障，实际中还发现过转子端部严重积灰而引发的转子接地故障。

转子绕组接地故障有一点接地和两点接地两种。发生一点接地故障时，线匝与地之间无法形成电气回路，所以在故障点不会产生电流，励磁回路仍能正常工作，发电机可以继续运行，但继电保护信号装置会发出报警信号。若转子绕组发生一点接地故障后，又发生了在转子绕组或励磁系统中任一处的接地，则形成两点接地故障。转子绕组的两点接地故障是部分转子绕组被短接的状态，必然使发电机磁路的对称性遭到破坏，会引起发电机剧烈的振动，此时产生的励磁电流会大大超过额定值，必须立即紧急停机，否则会将转子绕组烧损。

运行中针对上述故障，要求值班人员按规程周期通过绝缘监视表测量一次励磁回路绝缘电阻，发现绝缘电阻低于0.5MΩ时，必须及时采取措施。若已经发生转子一点接地故障，则应立即设法消除故障，努力避免其发展成两点接地故障。

2.2.6 发电机定冷水系统

山西阳光发电厂四台发电机组均为水氢氢冷却方式的发电机，其定子采用清洁纯净的凝结水进行冷却，对供水系统的要求是:

(1)定子冷却水应有良好的介质，为此，应装设离子交换器和过滤器。

(2)管道运行畅通，具有高度可靠性。

(3)具有良好的密封性，特别在发电机内不允许泄露，故保持一定的氢、水压差。

例如对山西阳光发电厂1#机组发电机曾发生的定冷水泄露问题的处理过程:

在1#机定冷水压试验中先后发现了两个漏点，分别在励侧的24号线棒和汽侧的24号线棒的绝缘盒部位，通过观察发现在0.4MPa的水压下三个绝缘盒部位有明显的漏水现象，水压也在短时间内明显下降。在敲开绝缘盒后打压观察，励侧的24号线棒和汽侧的24号线棒的漏点都是沿24号上层线棒中间向端部渗水。

在更换了24号上层线棒后，定冷水系统再次打压0.5MPa，检查处理的漏点无渗漏，在保压过程中，压力随时间逐渐下降，在排除了温度对压力的影响下，怀疑还有漏点，再次检查发现与打压设备连接的定冷水排污门门杆部位渗水，更换排污门后恢复定冷水0.5MPa压力保压，在一个小时保压时间里温度上升了1.5℃，压力上升为0.504MPa，随后对定冷水系统充入 0.5MPa氟利昂查漏，无漏点。接着对定冷水做流量试验，一切正常。

2.3 发电机运行注意事项及日常维护工作

(1)发电机组的运行中注意监视有无震动、有无杂音、有无异常气味，检查各部分温度是否过高、有无漏油、漏水、漏气现象。

(2)注意监视励磁装置中励磁机的换向器以及发电机滑环上有无过多的火花。

(3)注意发电机各相电压要保持基本平衡，且数值要维持在规定范围内。发电机的频率应按规程保持在50HZ左右。

(4)经常保持厂房和机组的清洁，定期加添轴承及各活动部分的润滑油脂。

(5)检查发电机内部，不应有积水、油或金属碎屑。

(6)运行时严禁将无关物件放在发电机进风口，以免影响散热，引起温升过高。

3 电缆的检修方法

3.1 电缆概述

输电线路和电缆是电力系统的重要组成部分，在现代工业生产和人们生活中，输电线路和电缆需要进行长距离输电，这使的它们的故障检测极其困难和复杂。发电厂中的主要维护设备是电缆。

电缆结构主要由线芯、绝缘层、保护层构成。线芯有铝芯、铜芯，用于导电。其中圆形导线有稳定性好，表面电场均匀、制造工艺简单等优点，所以高压电缆的线芯大多是为圆形。电缆绝缘层应符合以下条件:耐压强度高，介质损耗低，耐电晕性能好，化学性质稳定，耐热性能好，耐低温，使用寿命长，机械加工性能好，价格便宜。电缆保护层的好坏对电缆的绝缘性能和使用寿命影响很大，保护层通常有铅护套、铝护套、橡皮护套、塑料护套等。

3.2 电力电缆检修工艺要求

(1)电力电缆运行中不应有过热现象。正常运行和系统短路时电缆的允许温度、载流量应符合《电力电缆运行规程》的要求。

(2)电力电缆是否有绝缘或护套破损、是否有油或化学药品服腐蚀、是否受水浸泡及是否受盐雾污损。

(3)主要的电力电缆设备应每年进行一次红外成像试验。

(4)电缆的附属设施应齐全、完整、无损坏。

(5)电力电缆的敷设符合要求。

3.3 电缆常见故障

3.3.1 主要原因

电缆故障最直接的原因是绝缘降低而被击穿，有长期超负荷运行，将使电缆温度升高，绝缘老化，以致击穿绝缘。

(1)电气方面有电缆头施工工艺达不到要求，电缆头密封性差，潮气侵入电缆内部，电缆绝缘性能下降;辐射电缆时未能采取保护措施，保护层遭破坏，绝缘降低。

(2)腐蚀:保护层长期受到化学腐蚀或电缆腐蚀，致使保护层失效，绝缘降低。

3.3.2 电缆故障的种类与探测方法

电缆的故障率很低，但维修复杂耗时。电缆故障可分为开路故障、低阻故障和高阻故障三种类型。维护时对电缆故障的探测方法取决于故障的性质，可选用零电位法，低压脉冲测试法，直流高压闪络法进行探测。

描述电缆故障和探测方法的相关资料很多且均类似故不再详述。

4 结束语

发电厂一次电气设备会受到运行环境、地域和气候、操作和维护的影响而发生一定的缺陷和故障，同时，一次电气设备是电厂中长期工作的最关键设备，其故障造成的损失、后果和影响对发电厂和电力系统均是非常严重的。对一次电气设备进行科学的检修与维护是保证其正常运行的手段，而通过不断的总结经验和相互交流，以便更加全面地了解设备在不同环境、地域中的状态，总结出一套更全面、规范的设备检修与维护方法指导生产是本文的希望和目的。