励磁钢母线间软连接断裂故障原因分析与处理

董锦川

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山064309）

励磁钢母线间软连接断裂故障原因分析与处理

董锦川

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山064309）

主要是结合生产实际分析水泵水轮发电机在水泵工况运行过程中，由于软连接在两端钢母线交变应力作用下发生局部“脆断”，形成间隙瞬间放电现象，造成转子接地保护动作。通过认真分析研究决定更换辫式软连接，最终彻底消除此隐患。为抽水蓄能电站今后的运行和设备维护方面提供了借鉴。

水泵水轮发电机；励磁；钢母线；软连接；断裂

1 电厂概况

潘家口蓄能电厂位于河北省唐山市迁西县洒河桥镇桃园村，是20世纪80年代我国首次全套引进国外机电设备的抽水蓄能电厂，是在已建成的潘家口水库坝后式厂房内安装3台意大利ABB公司单机90 MW的抽水蓄能机组。上水库库容29.3亿m3，下水库为蓄能机组的日调节水库，库容0.5亿m3。1991年7月，2号机组投产发电，1993年底全部工程竣工，是全国第一座混合式水力发电站。

潘家口电厂装有3台90 MW抽水蓄能机组。其中发电电动机为ABB公司生产的立轴、悬式、三相、50 Hz、空冷、可逆式同步发电电动机，定子绕组额定电压13.8 kV，额定转速125 r/min和142.8 r/min。冷却方式为无外加风扇轴向混合通风冷却方式，中性点接地方式为经二次侧带接地电阻的接地方式。主变压器选用ABB公司生产的单台容量为100 MW的220 kV强迫油循环水冷有载调压变压器。变压器型式为户外油浸、铜线、双绕组、带励磁调压分接开关的电力变压器，调压范围为220±11×1.4%kV，高压侧额定电压220 kV，低压侧额定电压13.8 kV，连接方式YO/△。接线方式为发电电动机—变压器组单元接线，分别经发电电动机出口断路器连接主变压器，升压后与系统连接。发电电动机出口断路器为阿海法公司制造。电站共设有2条220 kV线路接入系统，分别为潘遵I回线、潘遵II回线。

2 事件经过

2016年03月29日12:36:55，潘家口电厂4号机组抽水工况带-60 MW稳态运行中，计算机监控系统报“4号机组定子或转子接地保护动作”，监控系统启动自动停机流程，4号机组抽水转停机。监控系统报警信息见图1、图2。

图1 励磁钢母线之间软连接在转子9号磁极附近熔断及绝缘垫块烧灼图

图2 融化物在转子10号磁极附近2块绝缘垫块处产生的烧灼痕迹

3 处理过程

将转子10号磁极处烧黑的绝缘垫块进行更换；对软连接融化产生的熔融物进行彻底清理。组织对4号机组甩负荷以后的转动部件、励磁系统、水机部分进行检查；对类似的软连接部件进行了全部检查，未发现其他异常。短时间内因无软连接备品备件，咨询发电机设备厂家采用临时使用铜排替代断裂的软连接，使机组在24 h内恢复备用。图3为临时铜排安装完成后情况。最终备件于3月30日上午到货，在下午的检查中进行更换，完成设备缺陷的最终处理。更换完毕后，对转子进行电气性能试验，对更换后的软连接接触电阻及绝缘测试，试验测试合格。电气试验通过后，对机组进行空转、零起升压及空载试验。在试验完毕后再次对风洞内、发电机内部进行检查，检查正常。与华北调度沟通协调将4号机组缺陷情况进行说明，对2号机组、3号机组相关部件的检查，未发现异常情况。见图4、图5。

图3 临时铜排安装完成后图片

图4 最终更换的辫式软连接

图5 最终更换的辫式软连接

4 原因分析

一是软连接在最初安装、制造时已经存在应力集中点，该应力集中点为软连接圧接根部。二是软连接运行年限已达24年，运行时间长，存在老化现象。三是软连接在运行中因通流产生发热现象，软连接所用的铜材质在受热时，易氧化，物理性能发生变化，脆性增加，随氧化程度的增加，在机组转动部件应力作用下产生脆裂现象。四是软连接在长期运行过程中承受周期性交变外力的作用，也是其产生脆裂的原因之一。故障中软连接熔断原因分析，从图1和图6中可以看出，软连接在两端钢母线交变应力作用下发生局部“脆断”，软连接上流过的电流全部由剩余连接部分承载，造成软连接通流能力降低，温度升高，使铜金属不断老化。当软连接脆断间隙逐渐增大，形成间隙瞬间放电现象，放电使得软连接断口熔化，造成转子接地保护动作。

图6 17号磁极附近励磁钢母线间软连接裂痕情况

5 暴露问题

各级管理人员存在思想重视程度不足的问题，施工工艺及管理要求不严，未实现检修质量监督有效闭环管理。运维人员定期工作、检修项目执行标准不严、转子连接部件设备检查不到位、不细心。设备运转中存在交变应力，软连接在运行过程中承受周期性外力，设备改进措施跟踪不够。

6 防止对策

一是从管理环节上加强闭环监督管理，提高思想认识，深刻借鉴典型事故经验教训，做到举一反三，深刻查找设备问题。二是完善作业手册，制定定检及日常维护标准工作卡，严格落实检修质量责任追踪制度，落实各级人员责任，形成有效闭环管理。三是加强运维人员专业技能、业务水平的培训，强化设备主人责任意识。四是联系设备制造厂家讨论在磁极软连接设计方面的不足，分析交变应力产生的原因，研究改进软连接方式。

7 结束语

本文针对潘家口蓄能电厂水泵水轮发电机组在水泵工况运行过程中，由于软连接脆断形成间隙瞬间放电现象进行了认真分析及相应的检查处理。可以看出，原因是软连接在两端钢母线交变应力作用下发生局部“脆断”，软连接上流过的电流全部由剩余连接部分承载，造成软连接通流能力降低，温度升高，使铜金属不断老化。当软连接脆断间隙逐渐增大，形成间隙瞬间放电现象，放电使得软连接断口熔化，造成转子接地保护动作。针对此问题该电厂立即采取了临时措施尽早恢复了机组的运行，同时，与相关厂家技术人员研究使用更换辫式软连接，通过近一段时间的机组运行情况看，取得了比较满意的效果。

TV734.2

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1672-5387（2017）12-0039-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.015

2017-11-01

董锦川（1965-），男，工程师，从事抽水蓄能电站安全生产运行、维护、检修管理工作。