趙明珠

(大唐蘇州熱電有限責任公司，江蘇 蘇州 215214)

0 引言

大唐蘇州某燃機電廠一期建設(shè)規(guī)模為2×200 MW級(E級)燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組。1號燃機發(fā)電機為QFR－135－2J型，其主要參數(shù)如下:額定容量135 MW;額定電壓13.8 kV;額定電流6646 A;額定頻率50 Hz;功率因數(shù)0.85(滯后);勵磁方式為自并勵。1號燃機發(fā)電機定子出廠到穿入轉(zhuǎn)子到做交接試驗，在建設(shè)單位停留了23天。

1 事件經(jīng)過

2013年3月12日，在1號發(fā)電機轉(zhuǎn)子穿入后的第18天，對該發(fā)電機定子進行交接性的耐壓試驗。測量發(fā)電機三相絕緣良好后，進行定子繞組泄漏電流和直流耐壓試驗，實測發(fā)電機A相泄漏電流偏大為68 μA，B相合格，C相電壓升至28.8 kV時，定子內(nèi)部出現(xiàn)了明顯的放電聲音，試驗儀器電源跳閘。降壓后測量C相絕緣下降至950 MΩ。該廠技術(shù)人員隨即向上級公司領(lǐng)導進行匯報，并讓制造廠派人來現(xiàn)場協(xié)助檢查。與此同時該廠技術(shù)人員查閱發(fā)電機出廠試驗報告，報告顯示該發(fā)電機定子耐壓試驗(三倍額定電壓)結(jié)論為合格。2013年3月15日電機制造廠技術(shù)人員趕到現(xiàn)場，打開發(fā)電機兩側(cè)端蓋再次對定子繞組C相進行泄漏電流和直流耐壓試驗。在電壓升至18.5 kV時，檢查發(fā)現(xiàn)勵端定子繞組5點半方向出現(xiàn)明顯放電現(xiàn)象。放電位置在距離端部不遠處，基本可以看見放電跡象。初步判斷應(yīng)為26～31上層線棒出槽口處放電。為了進一步確認和處理擊穿點，通知施工單位清理場地，拆除燃機外罩殼，檢修平臺吊裝就位，軸瓦、轉(zhuǎn)子集電環(huán)罩吊離，于2013年03月21日抽出1號燃機發(fā)電機轉(zhuǎn)子，經(jīng)檢查確認C相29槽口3 cm處被擊穿，故障情形見圖1。

由于擊穿點內(nèi)側(cè)有部分疑似受潮生銹痕跡，電機制造廠技術(shù)人員認為，該發(fā)電機定子線棒在電廠期間受潮導致絕緣性能下降可能是致使絕緣擊穿的主要原因。

圖1 故障情形

2 原因分析

2.1 設(shè)備的監(jiān)造情況分析

1)監(jiān)造過程缺失

大唐蘇州某電廠委托北京某工程咨詢有限公司對主機和主要輔機設(shè)備制造過程進行監(jiān)造，并有常駐工程師對汽輪發(fā)電機組及燃氣輪發(fā)電機組進行監(jiān)造。從2012年5月起開始，設(shè)備監(jiān)理工程師依據(jù)技術(shù)協(xié)議和供貨合同、技術(shù)協(xié)議中的有關(guān)條款和大唐集團[2009]33號文件“中國大唐集團公司工程項目發(fā)電設(shè)備監(jiān)理管理辦法”，參照電力、機械兩部頒發(fā)的[1995]37號文件《大型電力設(shè)備質(zhì)量監(jiān)造暫行規(guī)定》的要求和《駐大型電力設(shè)備制造廠總代表組工作條例》的規(guī)定，對該機組的設(shè)備的制造過程進行了質(zhì)量監(jiān)造。

在發(fā)電機設(shè)備監(jiān)造總結(jié)中，駐廠監(jiān)理工程師對設(shè)備制造過程的文件、工藝、過程實施文件見證(R點)、現(xiàn)場見證(W點)和停止點見證(H點)、無損檢測(I點)。

發(fā)電機定子監(jiān)造點見表1。

表1 發(fā)電機定子監(jiān)造點

查閱發(fā)電機出廠試驗報告，未見繞組端部手包絕緣電位外移試驗項目。詢問制造廠人員，告知可能未進行此項試驗，回復稱通常僅對容量200 MW及以上機組要求進行繞組端部手包絕緣電位外移試驗，但監(jiān)造報告中見證項目表卻對此項試驗描述為現(xiàn)場見證點(W點)。確認沒有進行該項試驗。

2)設(shè)備出廠試驗不夠完善

監(jiān)造報告要求，確認檢驗和試驗的操作、過程是否符合檢驗和試驗規(guī)程，駐廠監(jiān)造師應(yīng)在試驗報告上簽字確認。但出廠試驗報告上無駐廠監(jiān)造師對此試驗項目的確認簽字，可以確認未進行此項試驗。

從現(xiàn)場試驗情況以及以往存在較多絕緣缺陷的情況分析，采用交、直流泄漏及耐壓試驗法存在一定的局限性。當端部絕緣出現(xiàn)局部缺陷時，由于其與鐵心距離較遠，如端部接頭等處，則施加電壓到此處絕緣中的電位大大下降，不易被查出。故應(yīng)增加定子繞組端部手包絕緣電位外移試驗，對發(fā)電機組定子線圈端部、引線處絕緣缺陷進行檢查?？梢赃@樣假設(shè)，如果該定子線棒存在先天潛在絕緣制造缺陷，而又沒有進行繞組端部手包絕緣電位外移試驗，因此此缺陷是無法監(jiān)測或檢查出來的。

2.2 原因分析

圖1中疑似受潮生銹部位(27～30槽)，該發(fā)電機定子從出廠到現(xiàn)場安裝僅有23天時間，而定子始終在燃機發(fā)電機廠房之中，受潮生銹機率極小。但從銹跡上無法判斷生銹時間及地點。所以制造和監(jiān)造工作不容忽視。

2.3 試驗數(shù)據(jù)比對

3月12日交接試驗數(shù)據(jù)見表2～表6。

表2 試驗時的環(huán)境溫度及濕度

表3 用戶絕緣吸收試驗數(shù)據(jù)

表4 制造廠絕緣吸收出廠報告

表5 用戶直流泄漏及耐壓試驗數(shù)據(jù)

表6 制造廠直流泄漏及耐壓試驗數(shù)據(jù)

現(xiàn)場進行試驗C相電壓升至28.8 kV時，定子內(nèi)部出現(xiàn)放電聲音，隨即擊穿。A相繞組在交接試驗時，3Un直流試驗中泄漏電流在68 μA，遠大于出廠試驗報告泄漏電流值。對A相繞組進行外觀檢查后，未發(fā)現(xiàn)明顯絕緣破損。再次試驗時，加到1Un時泄漏電流達到100 μA。為保證安全，試驗未再繼續(xù)進行。協(xié)商后先按受潮情況處理，在A相繞組中接入2臺直流電焊機，因現(xiàn)場條件限制，只能通入600 A電流，同時在定子膛內(nèi)懸掛4只250 W紅外線燈泡和4只1000 W碘鎢燈進行48 h烘干處理。處理后再行試驗，直流耐壓前測試絕緣電阻、吸收比及極化指數(shù)均滿足規(guī)程要求。但直流耐壓加至0.5 Un時泄漏電流達到63 μA，1 Un時泄漏電流達到 186 μA 且有上升趨勢，停止直流耐壓試驗，再測A絕緣電阻明顯下降。規(guī)程要求在規(guī)定試驗電壓下，各相泄漏電流的差別不應(yīng)大于最小值的100%;最大泄漏電流在20 μA以下者，相間差值與歷次試驗結(jié)果比較，不應(yīng)有顯著的變化?，F(xiàn)場試驗與出廠試驗出入較大的原因可能是試驗數(shù)據(jù)有假，且制造廠未注明試驗儀器讓我們對試驗數(shù)據(jù)留有懷疑。

3 結(jié)語

1)對照發(fā)電機監(jiān)造報告，見證項目表所列項目的見證點存在漏項，未能逐一落實，對設(shè)備的生產(chǎn)及試驗監(jiān)造不到位。制造廠對于現(xiàn)場見證點發(fā)電機定子繞組端部手包絕緣電位外移試驗項目未進行，為先天存在缺陷的出廠形成漏洞。

2)該臺發(fā)電機A、B、C三相分相試驗過程中，可知絕緣吸收比完全合格。根據(jù)絕緣干燥時的吸收比應(yīng)大于2，而受潮后的吸收比約等于1。如果測試品受潮，那么在測試時，吸收電流不僅在起始時就減小，同時衰減也非?？?，吸收比的比值會有明顯不同。所以通過測量吸收比可以判斷絕緣是否受潮，故可完全排除因受潮造成絕緣損傷。且C相線棒表面的絕緣爆破處無外力受損痕跡，從絕緣爆破出明顯可以看出絕緣是由內(nèi)向外爆破、炸裂，定子槽部及轉(zhuǎn)子表面均無明顯放電痕跡。查閱出廠試驗報告，耐壓試驗雖然合格但直流泄漏值偏大(28 μA)。據(jù)此分析，此次故障原因極可能是該線棒絕緣擊穿處應(yīng)存在先天性的絕緣缺陷，如絕緣層間可能存在氣泡、裂紋或雜質(zhì)、絕緣層剝離等。試驗中空間電荷主要分布在正負電極附近的絕緣中，它對電場的影響主要發(fā)生在電極附近的介質(zhì)中，可使電極附近的介質(zhì)中最大電場強度比平均電場強度高5～6倍。在出廠的耐壓試驗過程中，雖未造成絕緣擊穿，但電離出來的電子、正負離子在絕緣內(nèi)部氣隙進一步侵蝕、破壞絕緣，最終導致該處絕緣在交接直流耐壓試驗中擊穿。