聶勇智

（廣東國華粵電臺山發(fā)電有限公司，廣東 江門 529228）

現(xiàn)代大型汽輪發(fā)電機定子繞組由于采用水冷方式，設計電流密度選取值很大，例如國產600WM汽輪發(fā)電機定子繞組設計電流密度：8.1/mm2，下層線棒為10.1A/mm2。而早年生產的老式氫外冷氣輪發(fā)電機定子繞組設計電流密度只有2.8-3.2A/mm2左右，顯然對水冷汽輪發(fā)電機定子繞組及其冷水系統(tǒng)提出了極高的要求。

由于種種原因，使發(fā)電機定子繞組及其內冷水系統(tǒng)發(fā)生異常運行情況，最終造成發(fā)電機定子繞組絕緣破壞的故障時有發(fā)生，對此，國家電網(wǎng)公司頒發(fā)的《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》中，針對水冷汽輪發(fā)電機定子繞組及其內冷水系統(tǒng)的安全運行提出了明確的要求。

一、異常運行分析及處理

A發(fā)電廠＃2發(fā)電機是上海電機廠制造的600MW汽輪發(fā)電機其定子繞組為水內冷

1 定子繞組異常運行情況簡介

1.1 2004年7月16日投產前作短路試驗時，線棒間出水溫差高達15℃.投產后，在額定負荷下線棒間溫差長期在12℃以上。并有時隨運行時間增長而溫差增大的趨勢。其中以＃9下和＃39上線棒最為嚴重。

1.2 在60%額定負荷左右時，各線棒間出水溫差屬正常范圍，當負荷增加到額定負荷的80%以上時，個別線棒的出水溫度開始與負荷的增加成正比升高，此時與其對應的線棒溫度也升高，使線棒間溫差達6℃以上，其中以＃9下和＃39上線棒表現(xiàn)最為突出。

1.3 出水溫度偏高的線棒全都在定子繞組水平中心以下位置，其中以上層線棒;:＃34、＃37、＃39、＃40和下層線棒＃5、＃7、＃8、＃9的出水溫度為最高，其它位于定子繞組水平中心以下的線棒的出水溫度也全都偏高。

1.4 投產運行至今近三個月以來，定子繞組進出口內冷水壓差與長期穩(wěn)定不變的特點。

2 異常運行情況分析處理

2.1 從上述異常運行情況的各種表現(xiàn)可斷定，該發(fā)電機從168試運前短路試驗時開始，定子繞組個別線棒已經與機械雜質堵塞，從定子近出口水壓差能長期保持穩(wěn)定不變這一事實，更說明是個別線棒堵塞。

2.2 運行中切換濾網(wǎng)，投入從未運行過的濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)期內部有較多細顆粒狀機械雜質和體積較大（約1.2×1.5×2.0mm）數(shù)量較少，質地柔韌的深褐色不規(guī)則形狀雜物，另外，還有從濾網(wǎng)破損脫落下來的毛絨狀纖維物。

停機后，首先作熱水流試驗，發(fā)現(xiàn)各線棒出水降溫曲線分散性較大，但與運行中出水溫度偏高的線棒無明顯對應關系。在進行定子繞組整體正向沖洗前后檢查濾網(wǎng)時，發(fā)現(xiàn)有少量細顆粒狀機械雜質。在進行反向沖洗后檢查濾網(wǎng)時，發(fā)現(xiàn)有很多細顆粒狀機械雜質和較多大塊貌似氧化皮狀雜物，其中最大的體積約0.3×4×5mm.經化驗認為這些雜物的主要成分是氧化銅和四氧化三鐵生成的。焊后這些氧化物沒有徹底清除，運行中銅導體與氧化層之間產生膨脹差，最終使氧化層脫落被水沖走至濾網(wǎng)里或卡滯在線棒空心導線內。另外，還有發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)破損脫落下來碎片及毛絨狀纖維物，其中最大的碎片體積約2×5×12mm。

拆開發(fā)電機，對出水溫度的個別線棒單根分別用氮氣、凝結水、氮氣加凝結水（即水錘法）先后進行反復數(shù)次正反向沖洗，直至雜質異物徹底清除和水流量測試合格為止。這些個別線棒的槽號分別是:上層＃33、＃34、＃37、＃39和下層＃5、＃7、＃8、＃9共8根線棒。

恢復繞組線棒水路后，發(fā)電機進行整體正反向沖洗，檢查濾網(wǎng)未發(fā)現(xiàn)異物和雜質，然后作熱水流試驗，發(fā)現(xiàn)各線棒出水溫度下降曲線比較集中一致。

發(fā)電機重新投入運行后，在50%負荷時，線棒間出水溫差達5℃左右，屬不正常現(xiàn)象，當在額定負荷時，線棒間出水溫差：上層＃39與＃6之間達10℃，下層＃9與＃39之間達7℃，其它各線棒溫度及線棒間溫差，線棒出水溫度及線棒間出水溫差分布情況與停機處理前的分布情況有較大變化，即有的原來溫度低的溫度變高了，溫差也變大了，也有原來溫度高的溫度變低了，溫差也變小了。唯獨不變的是原來出水溫度偏高的上層＃39線棒和下層＃9線棒的溫度仍然偏高。可是上層＃39線棒間出水溫差由本次處理前的13℃減小到10℃，而下層＃9線棒則由本次處理前的13℃減小到7℃，它們的溫差比較對象即槽號都變了。

該發(fā)電機于投產前，定子繞組及其內水系統(tǒng)中存在機械雜質異物，運行中隨著水循環(huán)進入并堵塞個別線棒，使這些被堵塞的線棒不斷加重堵塞和可能產生其它新的被堵塞的線棒。這就是隨著運行時間的增長，線棒及線棒出水溫度和溫差有所升高趨勢的成因。

由于該型式發(fā)電機定子繞組兩側匯流管上的總進出口水管是設計在最高頂點處，這樣一來，內冷水中的雜質異物在匯流管內是自上而下的漂浮沉降，而定子繞組水平中心的線棒端部都位于水平中心以上，易接收雜質異物而被堵塞，所以，實際上，凡是出水溫度偏高的線棒基本上都位于定子繞組水平中心一下。

發(fā)電機定子繞組及其內冷水系統(tǒng)一旦有雜質異物，且線棒已經有個別堵塞現(xiàn)象情況出現(xiàn)后，經驗證明，只靠正反沖洗，不可能徹底解決此問題，這時必須要整臺繞組線棒單根正反沖洗才能湊效，同時還要徹底清掃檢查內冷水系統(tǒng)，否則只單根正反向沖洗溫度異常偏高的個別幾根線棒，即使達到了目的，那么，當定子繞組及其內冷水系統(tǒng)裝復后，做整體正反向沖洗時或投入運行內冷水進入循環(huán)狀態(tài)時，由于沒進行單根正反向沖洗的大多數(shù)線棒內雜質異物的存在，還可能使業(yè)已吹掃干凈的單根線棒重新被堵塞或將來本能通暢的線棒產生新的堵塞，因此，對已經被雜質異物堵塞和污染的定子繞組，建議要施以整臺線棒單根正反向沖洗方法，才能收到確切的徹底清掃效果。

二、防止定子繞組及其內冷水系統(tǒng)異常運行的防范措施

在認真貫徹落實國家電網(wǎng)公司頒發(fā)的《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》中針對型汽輪發(fā)電機定子繞組及其內冷水系統(tǒng)運行的補充意見，融進“重點要求”中，作為防范措施供參考。

1 定子繞組內冷水箱上方加裝氫氣含量在線監(jiān)測裝置，防止因主絕緣磨損，空心導線磨損漏水或定子繞組其它原因的漏水故障發(fā)展擴大成為繞組短路事故。

2 嚴格控制定子繞組進口內冷水壓力與發(fā)電機間的壓差，即氫氣壓力比內冷水壓力高0.03-0.05Mpa，為此內冷水壓力表應安裝在位于發(fā)電機定子繞組進水匯流管水平中心線的標高處。

3 發(fā)電機定子繞組內冷水箱充氮裝置和水封裝置必須保證連續(xù)正常投入運行，防止內冷水過高溶氧而加速氧化腐蝕定子繞組。

4 定子繞組內冷水的水質應按照∕801-2002《大型發(fā)電機內冷水質及系統(tǒng)技術要求》，嚴格控制規(guī)定范圍，為減緩銅空心導線的氧化腐蝕，必須控制pH值在7.0-9.0之間。

5 加強對內冷水泵維護檢修，禁止使用石棉盤根，采用可靠的機械密封，杜絕因動靜部分磨損下來的粉末雜物進入定子繞組的故障發(fā)生。

6 完善定子繞組內冷水反沖洗系統(tǒng)，定期進行反沖洗，經實際運行考察，若認為現(xiàn)用的濾網(wǎng)沒有確定的可靠性，就要更換比原來數(shù)目大的激光打孔的不銹鋼板制成的新型濾網(wǎng)，防止濾網(wǎng)破碎進入定子繞組。

7 完善定子繞組內冷水進出口旁路管道，凡在發(fā)電機外部內冷水系統(tǒng)進行解體大修后，內冷水必須首先經旁路管道循環(huán)12h以上，確認水質合格后，方可使內冷水進入定子繞組。

8 擴大發(fā)電機內部兩側匯流排污口徑，并安裝不銹鋼法蘭，以便檢查和清除匯流管中的雜質，特別是其下部的沉積雜質和異物。

9 內冷水系統(tǒng)中原是橡膠密封墊圈的應全部更換成聚四氟乙烯墊圈，防止橡膠密封墊圈老化龜裂掉渣而堵塞定子繞組的故障發(fā)生。

10 大修時，或必要時應對定子繞組線棒分路做單根水流量試驗，以檢查有無雜質異物堵塞故障。

11 發(fā)電機定子繞組線棒作單根水流量試驗，要用穩(wěn)壓水源裝置（自行設計制作），試驗用水源壓力和測取流量時間按廠家規(guī)定統(tǒng)一執(zhí)行，試驗時所用管道口徑和長度一致，以便作歷次試驗分析比較。

12 運行中，對定子繞組線棒層間測溫元件之間的溫差和對定子繞組線棒同層（上層的或下層的）的出水溫差，要加強監(jiān)視。

溫差控制值應按制造廠的規(guī)定，制造廠無明確規(guī)定的，應按以下限額執(zhí)行：定子繞組線棒層間最高與最低溫差達8℃或定子繞組線棒出水溫差達8℃時報警，應及時查明原因，此時可將低負荷。定子繞組線棒溫差達14℃或定子繞組線棒出水溫差達12℃，或任一定子繞組線棒槽內層間測溫元件溫度超過90℃，或任一定子繞組線棒出水溫度超過85℃時，在確認測量元件無誤后，應立即停機處理。

[1]萬書亭，李和明，許兆風，李永剛.定子繞組匝間短路對發(fā)電機定轉子徑向振動特性的影響[J].中國電機工程學報，2004，24（04）.

[2]屠黎明，胡敏強，肖仕武，等.電機定子繞組內部故障分析方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2001，25（17）.

[3]田慶，林湘寧，劉沛.高壓發(fā)電機內部故障仿真研究[J].中國電機工程學報，2006，26（05）.

[4]屠紅梅，于存湛,王健軍.綏中發(fā)電有限責任公司1號發(fā)電機定子繞組水流堵塞故障分析[J].東北電力技術，2004.

[5]王云飛，王燕明,賈玉峰.發(fā)電機內冷水故障分析[J].華北電力技術，2003（05）.