汽轮发电机运行故障诊断与预防

王韧

（哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨150040）

汽轮发电机运行故障诊断与预防

王韧

（哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨150040）

在火力发电的过程中经常受到汽轮发电机事故或故障的影响，在并网运行大容量汽轮发电机以后，在运行监测、系统安全、维护检修等方面都会出现一定的不足和缺陷，正式运行火力发电以后会因为损坏设备导致出现大面积停电问题，从而严重影响国家经济发展，也会严重危害电网运行的安全。为了能够及时有效地解决上述问题，应该不断归纳总结先进经验，不断完善发电机结构，充分考虑日常维护和检修方面的可靠性和安全性。

汽轮发电机；故障；诊断预防

国内主要发电方式是煤炭发电，随着不断改变发电方式，逐渐投产运行高参数火电发电机组，促使我国进入新的火力发电阶段，比较重要的构成部分就是汽轮发电机，也是正常运行火力发电的主要设施。正常发展火力发电过程中经常受到汽轮发电机事故或故障的影响，在并网运行大容量汽轮发电机以后，监测、系统安全、维护检修等方面都会出现一定的不足和缺陷，正式运行火力发电以后会因为损坏设备导致出现大面积停电问题，从而严重影响国家经济发展，也会严重危害电网运行的安全。为了能够及时有效解决上述问题，应该不断归纳总结先进经验，不断完善发电机结构，充分考虑日常维护和检修方面的可靠性和安全性。

1　汽轮发电机运行故障诊断

汽轮发电机运行的时候因为存在比较复杂的引发原因和比较容易发生故障部位，导致出现很多种类汽轮发电机运行故障，但是不同种类故障存在一定严重性和多发性区别。基于此，下文主要分析以下几种汽轮发电机运行故障。

1.1定子绕组故障

现阶段，大部分大型汽轮发电机经常使用的冷却方式都是水-氢-氢形式，也就是定子铁心氢冷、转子绕组氢内冷、定子绕组水内冷，因为制造工艺和设计比较落后，促使不能严格管理检验维修、生产流程、控制工序的质量，导致会由于热应力、机械应力等因素影响发电机运行，从而促使定子绕组短路故障和接地故障。一般情况下都是在绕组端部出现定子绕组故障。可以分为以下几方面：一是，不良焊接工艺初始损坏接头。二是，定子引线和线板铜体出现疲劳断裂。三是，定子绕组漏水。四是，磨损端部紧固件。五是，定子绕组上遗留金属异物。六是，堵塞定子绕组冷却水回路。七是，定子绕组出现绝缘故障。

1.2定子铁芯故障

由于装配工艺和制造工艺的限制和影响，例如，变层绝缘漆厚度和硅钢片厚度偏差、两端压指的高度偏差、铁芯压装中冷热压次数、铁芯压装中压力大小、去边缘和冲剪毛边工艺，此外在长期处于交变电磁力影响下的电机铁芯，会导致定子铁芯出现整体松弛或者局部松弛问题，从而严重破坏铁芯绝缘能力，导致铁芯芯片出现局部过热和断路，严重的会导致出现定子绕组故障，从而会在一定程度上影响发电机安全运行。

1.3转子绕组故障

绕组故障基本上主要包括烧损集电环-电刷设备、热变形、匝间短路故障以及对地绝缘故障等。从以下几方面来分析转子绕组匝间短路和接地故障，转子绕组中进入焊渣、金属异物、导电粉尘；冷却器漏水；过热的转子绕组导致严重损坏绝缘；堵塞水内冷却转子绕组，促使出现局部过热问题，从而烧损匝间绝缘；由于机械应力和热应力损坏设备绝缘；粗糙的制造工艺促使出现局部缺陷。汽轮发电机运行时因为机械作用和受热膨胀导致出现塑性形变，也就是所说的热变形或者残余变形。随着不断积累残余变形，导致损坏转子端部绝缘以及绕组槽部绝缘，从而导致设备出现接地故障或者匝间短路，甚至出现断裂绕组的现象。针对有刷汽轮发电机来说，保证电机能够安全正常运行基础就是电刷和集电环之间的可靠接触。如果上述两部分出现不良接触，会导致严重损坏集电环绝缘、烧毁刷架、刷握等，从而出现接地故障。

1.4负序电流烧损转子

一般情况都是在三相对称负荷状态下运行汽轮发电机。但是如果出现不对称发电机或者电力系统故障点的时候，可以暂时运行在不对称三相负荷状态中。

如果电力系统运行的过程中出现两相短路、单项接地故障以及系统单相重合闸的时候，此外，在发电机正常出口或者故障情况下不能同时在三相负荷中断开和切入相关操作过程。不对称运行发电机，除了电子绕组总正序电压和电流以外，还会出现零序和负序电压和电流。负序电流形成的反向旋转磁场，可以在转子铁芯、阻尼绕组、励磁绕组中形成耳背电流，从而导致出现铁耗和铜耗，以至于会严重降低发电机运行效率，甚至烧毁设备转子。负序电流有可能导致定子振动和转矩脉动。虽然是短暂不对称运行，如果不能及时正确处理故障或者动作，会导致烧毁发电机，出现安全事故。

2　汽轮发电机运行故障的预防

2.1定子绕组故障预防措施

改变定子绕组成型工艺和线棒胶化技术，提高径向和切向固定以及端部渐开线。焊接完线棒接头以后需要及时检测是否合格，合格以后需要整形处理导线，并且应该光滑过度接头。利用超声波流量计或者热水流实验来检测是否堵塞定子水路，必要的时候应该严格控制符合实际运行需求的内冷水质，保证能够正确进行水冷检温指示。在进行定期维修的时候，应该及时加固紧固件、检查定子端部线区，查看是否出现磨损绝缘或者松动。此外，需要及时、有针对性地更换紧固件。2.2定子铁芯故障预防措施

监测制造的时候需要进行严格监控，对冲压以后的硅钢片进行去边毛处理。叠压制造的时候，应该尽可能合理控制压装力度，避免损坏绝缘，保证安装定子芯片质量。大修机组的过程中应该及时检查穿心螺杆以及定位螺杆是否出现松动现象，并且依据损耗试验和铁芯温升来对定子铁芯进行故障检查，还可以依据红外热像仪来及时检测定子内部铁芯温度分布情况。

2.3转子绕组故障预防措施

适当改变转子绕组通风实际结构，及时检测是否堵塞风孔。对于转子绕组铜线上出现的金属颗粒以及毛刺应该及时去除。改变运行过程中明转子灭磁作用，避免出现影响转子运行的过电压现象。改变绕组端内部匝间绝缘技术。绕组设备进行大修的时候，应该及时分析绝缘老化问题，提高维护运行力度，从而可以在一定程度上避免长期运行出现过热转子绕组或者振动的问题。依据微分探测线圈技术来检测转子绕组是否出现短路，保证能够平稳接触电刷和集电环，以至于确保能建立光洁表面的氧化碳薄膜层。

2.4负序电流烧损转子预防措施

设备上应该合理安装负序保护装置，以便于能实时监测负序电流稳定状态，并且也应该安装一定报警设备。实际运行的时候应该及时控制断路器质量，并且还需要及时检查是否全部断开或者闭合三相断路器，适当的安装一定失灵保护设备。如果出现不能同时闭合或者断开三相断路器的时候，应该尽可能降低发电机励磁电流和汽轮机输出功率，然后最大限度降低负序电流，定期检测灭磁开关卡涩问题，必要的时候及时更换设备器件。

3　结语

随着国家经济的不断发展，逐渐出现能源紧张问题，为了能够及时解决供应能源问题，应该不断改进发电方式，现阶段，火力发电已经逐渐成为比较重要的发电方式，汽轮发电机是火力发电中主要的构成部分，是否能够可靠运行会极大程度上影响系统稳定性和安全性，并且也会在一定程度上影响用户用电经济性和用电安全性。

［1］汤蕴，史乃.电机学［M］.北京：机械工业出版社，2014.

［2］蒲莹.汽轮发电机故障在线综合诊断系统的研究［D］.北京：华北电力大学，2012.

［3］李天波.汽轮发电机运行故障诊断与预防［J］.科技信息，2013，（17）：185.

［4］张国强.汽轮发电机故障分析与诊断［D］.北京：华北电力大学，2015.

Fault diagnosis and prevention of generator operation

WANG Ren
（Harbin Electric Machinery Co.，Ltd.，Harbin 150040，China）

The process of thermal power generation is often affected by accidentor failure of turbonator，and therewill be some shortcomings and deficiencies in aspects of operation monitoring，system security and maintenance after grid-connected operation of large-capacity turbine generator.A large area outage due to equipment damagewill seriously affect the country'secono mic developmentand willseriously endanger the safety ofgrid operation.In order to promptly and effectively solve the above problems，itshould continue to summarize the advanced experience，and constantly improve the structure of the generator，and give full consideration to reliability and security of routinemaintenance.

Turbonator；Fault；Diagnosisprevention

TM 311

B

1674-8646（2016）18-0034-02

2016-07-21