蔡潤(rùn)鋒

【摘 要】廣東省潮州市鳳凰水電廠A站#6F機(jī)于2006年7月31日發(fā)生定子接地事故，機(jī)組事故停機(jī)，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行，也影響了我廠的安全生產(chǎn)。我們經(jīng)過資料查找和圖紙分析并結(jié)合檢修情況，找到了原因，并進(jìn)行了處理。

【關(guān)鍵詞】短路事故；絕緣電阻；磁極線圈；絕緣擊穿

0.概述

廣東省潮州市鳳凰水電廠位于廣東省潮安縣北部山區(qū)，由鳳凰水庫、一級(jí)電站和二級(jí)電站A站、B站組成。鳳凰水庫建成于1968年，集雨面積164km2，多年平均徑流量24403萬m3，水庫正常蓄水位高程332.0m，相應(yīng)庫容5170萬m3。一級(jí)電站為壩后式電站，裝配2臺(tái)1600KW發(fā)電機(jī)。二級(jí)電站位于潮安縣歸湖鎮(zhèn)，為引水式電站，引水渠道全長(zhǎng)15.6km，最大流量12m3/s，設(shè)計(jì)水頭250.8m，其中A站建成于1968年，裝配4臺(tái)2000KW發(fā)電機(jī)和4臺(tái)3000KW發(fā)電機(jī)， B站建成于2004年，裝2臺(tái)12000KW發(fā)電機(jī)，全廠設(shè)計(jì)發(fā)電量1.3億KW.h，是潮州市的骨干發(fā)電廠，為粵東地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和穩(wěn)定發(fā)揮了重要的作用。

該廠A站#6F機(jī)投產(chǎn)于1970年11月，于2006年7月31日發(fā)生定子接地事故，機(jī)組不能正常運(yùn)行，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行，也影響了我廠的安全生產(chǎn)。

為保證A站#6F機(jī)能夠正常運(yùn)行，我們經(jīng)過查找有關(guān)定子的書籍、圖紙等技術(shù)資料并到潮州市匯能電機(jī)廠請(qǐng)教后進(jìn)行處理，完成后投入運(yùn)行正常。

1.主要技術(shù)參數(shù)

1.1水輪機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

型 號(hào)：CJ-W-117/2×12.7

額定出力： 3200KW

設(shè)計(jì)流量：1.65m3/s

設(shè)計(jì)水頭：250.8m

額定轉(zhuǎn)速： 500r/min

1.2發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

型 號(hào)：TSW213/64-12

額定容量：4000KVA

額定電壓：6300V

功率因數(shù)：0.8

2.定子的構(gòu)成和工作原理

2.1定子的構(gòu)成

定子由機(jī)座、鐵芯、線圈繞組、上下齒壓板、拉緊螺桿、端箍、端箍支架、基礎(chǔ)板和引出線等部分組成，機(jī)座主要用于固定鐵芯，采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，具有一定的剛度，能防止變形和運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)，并能承受發(fā)電機(jī)短路時(shí)的最大扭矩，鐵芯由0.4mm厚導(dǎo)磁性能好的扇形硅鋼片疊壓而成，其作用是構(gòu)成磁路，安放線圈，線圈繞組用帶有絕緣的扁銅線繞制而成，其作用是在磁場(chǎng)的作用下感應(yīng)產(chǎn)生電勢(shì)，形成電路，上下齒壓板和拉緊螺桿是用來將定子鐵芯在軸向壓緊的部件，端箍也叫支持環(huán)或扎線環(huán)，由支座、支架、端箍及絕緣綁帶等組成，定子通過基礎(chǔ)板固定在廠房基礎(chǔ)混凝土上，引出線與母線連接。

2.2水輪發(fā)電機(jī)組的基本工作原理

水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子主要由磁極與勵(lì)磁繞組組成，勵(lì)磁繞組靠同軸旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁機(jī)所發(fā)出的直流電提供勵(lì)磁電流，定子是在定子鐵芯內(nèi)圓均勻著槽，在槽中嵌放著三相對(duì)稱繞組，當(dāng)轉(zhuǎn)子在水輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，由轉(zhuǎn)子磁極線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)同樣也旋轉(zhuǎn)起來，旋轉(zhuǎn)著的磁場(chǎng)切割定子線圈上的繞組后就在定子線圈內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生電勢(shì)，并通過引出線向電網(wǎng)輸送電量，即將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。

2.3水輪發(fā)電機(jī)組的基本技術(shù)要求

水輪發(fā)電機(jī)組的基本技術(shù)要求是發(fā)電機(jī)的端電壓等于電網(wǎng)電壓；發(fā)電機(jī)的頻率等于電網(wǎng)頻率；發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的相應(yīng)相的電壓應(yīng)同相位；發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的相序要相同；發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的電壓波形要相同；當(dāng)電網(wǎng)或水輪機(jī)偶然發(fā)生的微小擾動(dòng)消失后發(fā)電機(jī)應(yīng)能回到原來狀態(tài)繼續(xù)同步運(yùn)行。

3.事故過程

#6F機(jī)于7月28日凌晨開機(jī)短路烘干，至7月29日檢查絕緣電阻R15/R60=390MΩ/550MΩ，溫度45℃，吸收比=1.41。于當(dāng)天早上并列，一直帶3200KW負(fù)荷運(yùn)行，事故發(fā)生前沒有任何異?，F(xiàn)象。7月31日上午，#6機(jī)正帶3200KW負(fù)荷運(yùn)行，當(dāng)時(shí)無功功率為2400kvar，定子電流為360A，定子電壓為6000V，轉(zhuǎn)子電壓為68V，轉(zhuǎn)子電流為250A。10時(shí)45分，#4機(jī)表計(jì)盤出現(xiàn)“Ⅱ段機(jī)組母線接地”光字牌并響鈴，查6.3kvⅡ段母線電壓，UAO=UBO=3700v，UCO=0，值班人員檢查Ⅱ段母線和各臺(tái)機(jī)（#5～#8機(jī)）情況。10時(shí)51分，將#6F機(jī)解列，故障信號(hào)即消除，測(cè)Ⅱ段母線三相電壓正常，至此，判定故障在#6機(jī)內(nèi)部，停機(jī)后檢查，發(fā)現(xiàn)焦臭味最重之處在#6機(jī)靠#7機(jī)一側(cè)。

4.檢查情況

停機(jī)后，對(duì)#6F機(jī)進(jìn)行全面檢查，分別測(cè)試定子回路各部分的絕緣電阻，查出線電纜和各電流互感器等的絕緣電阻均在500MΩ以上，定子繞組A、B相對(duì)地為R15/R60=800MΩ/1500MΩ，而C相對(duì)地絕緣電阻為零，用萬用表測(cè)C相對(duì)地電阻只有3Ω，判斷為金屬性接地。拆開前端蓋檢查，發(fā)現(xiàn)C相靠#7機(jī)一側(cè)在勵(lì)磁機(jī)端的端部三匝線圈有弧光燒傷痕跡，懷疑此三匝線圈與定子端部固定鐵環(huán)之間的絕緣擊穿。用絕緣板將此三匝線圈與該鐵環(huán)隔開，測(cè)C相對(duì)地絕緣電阻仍為零。又拆開發(fā)電機(jī)后端蓋，發(fā)現(xiàn)定子腔內(nèi)有熔化的細(xì)小銅末，其中靠#7機(jī)一側(cè)分布較多。因懷疑C相線圈在端部與二個(gè)固定鐵環(huán)之間的絕緣擊穿，松開螺絲后，用絕緣板將這二個(gè)鐵環(huán)與定子外殼（地）隔開，測(cè)C相絕緣電阻仍為零。為弄清真相，決定抽出轉(zhuǎn)子細(xì)查。抽出轉(zhuǎn)子后檢查，發(fā)現(xiàn)故障在C相第29-31槽。其中，靠勵(lì)磁機(jī)一側(cè)端部，這三條槽的槽楔因發(fā)熱向內(nèi)脹出，且有被轉(zhuǎn)子擦傷的痕跡；查轉(zhuǎn)子的對(duì)應(yīng)部位，在第4個(gè)磁極也有輕微擦傷的傷痕。靠水輪機(jī)側(cè)第3條通風(fēng)溝處，在29-30槽之間及周圍附有熔銅的銅珠和銅末；在30-31槽之間有一塊約1cm2大小的鉛色凝塊，屬熔銅與絕緣層的混合物。定子腔內(nèi)散落的熔銅粒，最大的一塊約0.8cm2。至此，證實(shí)C相此三匝線圈在此處與定子鐵芯擊穿并發(fā)熱熔化。

5.處理情況

將C相此三匝線圈進(jìn)行全面清理干凈后用玻璃絲帶包扎，并刷絕緣漆，然后用酚醛樹脂層壓板壓緊，對(duì)三條槽的槽楔因發(fā)熱向內(nèi)脹出部分絕緣板進(jìn)行更換，用綁帶綁扎固定，然后定子線圈整體重新噴漆，最后機(jī)組按設(shè)備檢修規(guī)程進(jìn)行大修，并于10月8日早上開機(jī)進(jìn)行短路烘干，至第二天檢查定子繞組三相對(duì)地絕緣電阻為R15/R60=470MΩ/640 MΩ，定子線圈溫度為48℃，吸收比=1.36，符合機(jī)組運(yùn)行要求，于當(dāng)天下午并列系統(tǒng)運(yùn)行正常，當(dāng)時(shí)有功功率為3200KW、無功功率為2300kvar，定子電流為354A，定子電壓為6000V，轉(zhuǎn)子電壓為66V，轉(zhuǎn)子電流為247A。

6.結(jié)語

A站 #6機(jī)自1970年投產(chǎn)，已運(yùn)行30多年，服役年限遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)運(yùn)行年限，發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子絕緣嚴(yán)重老化，停機(jī)后絕緣下降速度快，停機(jī)超過24小時(shí)需進(jìn)行烘干，運(yùn)行中易因絕緣不足而擊穿，C相線圈就是因?yàn)榻^緣性能下降而產(chǎn)生漏電造成對(duì)槽底短路，進(jìn)而產(chǎn)生弧光熔化銅線，擴(kuò)展為金屬性接地。這為我廠的安全運(yùn)行帶來了極大的安全隱患，對(duì)我們的運(yùn)行生產(chǎn)、檢修和管理來說是一種很大的挑戰(zhàn)，我們要努力提高我廠的運(yùn)行檢修管理水平。

當(dāng)前，老電站普遍存在機(jī)電設(shè)備絕緣老化、服役年限已超過設(shè)計(jì)年限、設(shè)備和技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、事故發(fā)生頻率較高等問題，因此，提高電站的運(yùn)行管理水平有著非常重要的作用。

【參考文獻(xiàn)】

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