发电机定子线圈测温电阻失效下的异常运行方案及改造更换手段

王鑫

（四川嘉陵江桐子壕航电开发有限公司，四川 广安 638400）

一、发电机参数

秀观电厂是嘉陵江渠化开发的第十四级梯级电站，位于四川省武胜县中心镇。安装有3台东方电机股份有限公司生产的灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量108MW，发电机型号为 SFWG36-72/7350，额定功率为36/39.13MW/MVA，额定电压10.5kV，额定电流 2153A，额定转速83.3 r/min，定子绕组接线方式Y型，三相，定子槽数Z为324，槽号编排由内圆向外展开顺时针方向，绝缘等级F级，发电机旋转方向从下游向上游看为顺时针方向。首台机组于 2003年初投产运行，是当时国内乃至亚洲最大的灯泡贯流式机组。

二、定子测温电阻概况

目前，国内发电机定子温度广泛地使用电阻温度计来测量，电阻温度计是利用金属电阻随温度的变化而变化的性质所制成的测温元件。在发电机制造过程中，预先放置在发电机定子绕组和铁心之间，用来测量该处的平均温度。按设计，秀观电站每台发电机定子线圈共预设有24个（PT100）测温电阻，其中定子线圈有18个，定子铁心有6个：定子线圈测温电阻分布在 6个槽，分别是第 10、57、121、168、223、279槽上，每槽3 个，布置在层间上部、中部、下部；定子铁心测温电阻分布在6个槽，分别是第1、48、112、159、214、270槽上，每槽1 个，布置在槽底中部。随着年限的增加，各电子元器件老化加速，特别是定子线圈内部测温电阻存在大量失效情况，个别机组测温电阻失效率已达55%，对运行人员造成极大困扰。但是该测温电阻预埋在线棒内，现场不具备更换条件，如需更换，需将定子返厂，将测温电阻所在槽号内的线棒抽出来后，重新装设。为此将大幅增加检修工期，影响发电效益，造成水资源浪费。

为了有效地监视发电机定子温度的变化，使运行人员更好掌握机组运行状况，同时又能节省检修周期，节约水资源。我电站在2017年1号机组大修期间，抱着试验的态度，利用在同一槽号三个不同位置的槽楔内线圈表面位置安装贴片式测温电阻的方式替换了1号机组部分损坏的测温电阻，通过近两年的观察运行，其所反应的实际温度与温升情况和未更换的原有测温电阻一致，能够有效反应定子线圈温度，从而解决了返厂检修所造成的检修工期浪费。

但因该机组为试验机组，目前我公司3号机组同样存在测温电阻大幅损坏失效，无法有效查看温度的情况，而该机组的大修周期将在2022年度，距今有三年时间，为此我司及早制定了相关异常运行方案，用以保障检修空窗期3号机组的安全稳定运行。

三、3号机组定子测温电阻失效下的异常运行方案

（一）3号机组现状

经统计，3号机组定子线圈总计24个测点目前只能监控其中13个。第2、3、4、5、10、11、12、16、19、20、22号总计11个测点均失效，无法查看温度，总失效率达46%。其中槽底中部6个测温点（1、5、9、13、17、21）中，位于第48槽W相5号测温点失效，故障率为16%。层间上部6个测温点（2、6、10、14、18、22）中，位于第10槽U相2号测点、第121槽V相10号测点、第279槽V相22号测点均已失效，失效率50%。层间中部6个测温点（3、7、11、15、19、23）中，位于第10槽U相3号测点、第121槽V相11号测点、第223槽W相19号测点均已失效，失效率50%。层间下部6个测温点（4、8、12、16、20、24）中，位于第10槽U相4号测点、第121槽V相12号测点、第168槽U相22号测点、第223槽20号测点均已失效，失效率67%。

（二）临时参考点

若有必要则按照如下原则参考测温失效点的温度，即：某一槽内全坏的测点通过相同相别的测点来参考温度；某一槽内非全坏的测点通过相邻层间测点来参考温度。如：3号机组V相层间上部10号和22号测点均处于损坏状态，则通过同在V相的23号层间中部测温点来进行参考，在此基础上监控系统原始采集数据查找规律，建议运行人员在23号层间温度基础上增加2-5℃左右。其他判断点如上表所示参考。如发现测点温度异常升高，则对3号机三相定子电流进行重点监测，额定负荷下，三相电流差不应超过20%，同时任一相不得超过额定值。如果发现电流失衡，且在运行过程中不平衡电流持续增大，可测点温度异常升高，则立即停机查找原因。

（三）硬件保障

依据秀观电厂十几年的运行经验来看，造成定子线圈温度过高主要是冷却风机故障停运或冷却水异常堵塞造成。一般某一台风机出现问题，相应一侧的定子线圈温度就比其他线圈温度偏高，或冷却水效果不佳造成定子线圈整体温度升高，故在定子线圈测温电阻大量失效过程中必须要对风机及冷却水进行重点关注。

1.关于冷却风机的监视运行

秀观电厂3号发电机定子线圈测点全坏或几乎全坏的第10槽、第121槽和第223槽，相邻的风机分别是2号、4号和6号风机，这三组风机在日常监测中需重点关注，出现问题立即更换，以保障测点失效处的风机稳定运行。

2.冷却水的监视运行

秀观电站发电机冷却水目前分为二次内循环水和一次外循环水两种，一次外循环冷却水装置是我司自主研发，通过抽取流道江水经过滤装置过滤后，进入冷却套循环冷却，降温效果出色。目前我司几乎全面采用一次外循环水方式进行机组冷却。在3号机测温电阻大量失效情况下，日常巡视时则重点查看冷却水压及电磁流量计显示情况。一次水运行时，取水口水压保持在0.1MPa-0.17MPa，冷却水泵出口水压0.2MPa-0.4MPa；Y型过滤器及滤水器前后压差小于0.1MPa；空冷器进口压力0.3MPa-0.4MPa；电磁流量计读数230-310m³/h，且空冷器前后端读数一致。若出现压力、流量、压差不满足标准，则在停机情况下对滤水器或进水口进行反冲水冲洗。

3.方案实施效果

按照上述方式，3号机组在测温电阻失效已达55%的情况下，已安全稳定运行多年。通过对三相电流及冷却风机和冷却水的重点监控和故障后的快速反应处置，3号机组运行在满负荷36MW状态下的线圈温度基本上维持在105℃左右，温度控制良好，无任何异常。

四、结语

发电机定子线圈测温电阻寿命不长的情况，几乎是大量水电站存在的共性问题。因其布置条件所限，不易更换，检修工期长，令很多单位极为头疼。但是定子线圈温度的监测对于机组正常稳定运行又极其重要。通过测温电阻失效下的异常运行方案可有效保障不具备检修条件的机组日常的运行监控。通过贴片式测温电阻的更换改造能有效简化更换流程，节省检修工期。