杜 剛，楊 揚(yáng)，王 超，羅 杰

(中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300)

棒電源發(fā)電機(jī)加熱帶燒毀原因分析及處理

杜 剛，楊 揚(yáng)，王 超，羅 杰

(中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300)

介紹了核電站棒電源系統(tǒng)的功能與設(shè)備組成，分析了造成棒電源發(fā)電機(jī)電加熱帶故障燒毀的原因。針對(duì)故障原因，從棒電源機(jī)組及加熱帶的工作方式、要求等方面進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)措施和預(yù)防對(duì)策，對(duì)提高棒電源機(jī)組的安全可靠運(yùn)行具有重要的意義。

棒電源；發(fā)電機(jī)；加熱帶；燒毀

0 引言

核電站棒電源系統(tǒng)的主要功能是為控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連續(xù)供電。每臺(tái)核電機(jī)組配置2套棒電源發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組包括：三相異步電動(dòng)機(jī)、三相同步發(fā)電機(jī)、電壓調(diào)節(jié)器和飛輪。2臺(tái)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，異步電動(dòng)機(jī)分別由2段母線供電。發(fā)電機(jī)型號(hào)為AP76B4，容量400 kVA，輸出電壓260 V，頻率50 Hz。為防止發(fā)電機(jī)定子繞組結(jié)露受潮，引起絕緣下降，在定子端部有3組單根功率80 W、電壓230 V的加熱帶，加熱帶并聯(lián)運(yùn)行。

1 故障現(xiàn)象

在某核電廠大修期間，對(duì)棒電源發(fā)電機(jī)組檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)加熱帶燒毀，定子線圈有輕微損傷。工作人員對(duì)棒電源發(fā)電機(jī)組進(jìn)行清潔與絕緣測(cè)量工作，測(cè)得電加熱帶直流電阻為無窮大，絕緣電阻為0。隨后對(duì)內(nèi)部引出線、接線端子等進(jìn)行外部檢查，并未發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)、發(fā)熱等現(xiàn)象，且發(fā)電機(jī)絕緣電阻、直流電阻也正常。據(jù)此，初步判定為電加熱帶出現(xiàn)故障。

將發(fā)電機(jī)解體，拆除發(fā)電機(jī)非出線側(cè)端蓋，發(fā)現(xiàn)電加熱帶燒穿、熔結(jié)約200 mm，并發(fā)現(xiàn)定子繞組端部過熱變黑，加熱帶燒壞情況如圖1所示。

2 故障原因分析

根據(jù)加熱帶故障現(xiàn)象，認(rèn)為故障原因如下。

(1) 溫控開關(guān)故障。溫控開關(guān)控制線路如圖2所示。加熱帶工作狀態(tài)由本體上的溫度控制器控制，溫控設(shè)置定值為：25 ℃(投入)/30 ℃(斷開)，加熱帶電源為一直閉合狀態(tài)，根據(jù)溫度判斷加熱帶是否投入工作。

在發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間，溫度達(dá)到限值時(shí)溫控器沒有斷開，導(dǎo)致加熱帶溫度過高而燒毀。

圖1 加熱帶燒壞情況

圖2 電加熱帶控制線路

(2) 加熱帶過長(zhǎng)。通過解體發(fā)現(xiàn)，加熱帶在定子端部纏繞1周后，仍有長(zhǎng)約100 mm的多余加熱帶重疊。重疊部分造成局部過熱，使加熱帶燒毀。

(3) 加熱帶質(zhì)量可靠性不高。解體發(fā)現(xiàn)，加熱帶制造工藝粗糙，端部綁扎不規(guī)范，無法滿足設(shè)備使用要求。

綜上所述，由于該加熱帶過長(zhǎng)，安裝時(shí)將多余長(zhǎng)度進(jìn)行了疊繞，同時(shí)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)溫控器失靈，未能將加熱帶工作電源斷開，最終導(dǎo)致疊繞部分高溫過熱而燒毀，發(fā)電機(jī)定子端部絕緣過熱發(fā)黑。

3 故障處理

(1) 加熱帶重新選型。根據(jù)JB/T 7836.1—2005《電機(jī)用電加熱器第1部分：通用技術(shù)條件》，加熱帶所需功率W(kW)的計(jì)算方法為：

W=DL/6.5。

在上式中：D為電機(jī)端蓋直徑，m；L為前后端蓋兩內(nèi)端面間的長(zhǎng)度，m；6.5為熱傳導(dǎo)系數(shù)，m2/kW。

原廠加熱帶的單根功率為80 W、長(zhǎng)度為1 800 mm?，F(xiàn)需在保持所需功率不變的情況下，調(diào)整加熱帶長(zhǎng)度。

國(guó)產(chǎn)BQ系列防潮加熱帶，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠、安裝方便，可作為替代品。因加熱帶在安裝時(shí)不應(yīng)重疊，長(zhǎng)度不應(yīng)小于周長(zhǎng)的90 %并至少小于周長(zhǎng)30 mm，最終確定加熱帶型號(hào)為BQ308AT。

加熱帶的主要參數(shù)為：電壓230 V，長(zhǎng)度1 600 mm，功率80 W，寬度14 mm，交流耐電壓2.5 kV，絕緣材料耐溫大于250 ℃。采用新型號(hào)的加熱帶，縮短了長(zhǎng)度，有效避免了因纏繞綁扎而重疊的情況。

(2) 發(fā)電機(jī)定子繞組在對(duì)應(yīng)于加熱帶燒毀處的絕緣層有不同程度的老化破損，存在一定安全隱患。

需拆除定子繞組，更換新繞組，且將定制的加熱帶安裝在發(fā)電機(jī)非出線側(cè)端部后，一并真空浸漆處理。

(3) 改進(jìn)加熱帶工作方式。發(fā)電機(jī)運(yùn)行以后，自動(dòng)斷開加熱帶電源，退出運(yùn)行，因發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)其本身產(chǎn)生的熱量已起到防止定子受潮的作用。同時(shí)，定期校驗(yàn)溫控器，以保證溫控器可靠運(yùn)行。

采取上述處理措施后，棒電源發(fā)電機(jī)運(yùn)行正常，可靠性大大提高。

4 防范措施

加熱帶選型是否合理、安裝是否得當(dāng)、運(yùn)行方式是否正確，都直接影響著棒電源發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全。為了更好地保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)高度關(guān)注設(shè)備加熱帶運(yùn)行狀態(tài)。為此，提出以下幾項(xiàng)防范措施：

(1) 定期對(duì)溫控開關(guān)進(jìn)行校驗(yàn)，保證溫控器動(dòng)作可靠；

(2) 加熱帶與電機(jī)不可同時(shí)工作，若機(jī)組運(yùn)行，則加熱帶必須停運(yùn)?？刂品绞娇梢耘c發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)聯(lián)鎖，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)斷開電源；

(3) 檢查加熱帶的選擇和安裝是否合理，安裝時(shí)禁止疊繞、折疊，避免承受拉力。

5 結(jié)束語

棒電源系統(tǒng)為核電廠重要電源之一，只有在換料大修時(shí)停運(yùn)，其余時(shí)間均保持運(yùn)行狀態(tài)，其可靠性要求十分高。通過本次故障缺陷的處理及對(duì)相同型號(hào)發(fā)電機(jī)加熱帶的更換，消除了加熱帶設(shè)計(jì)安裝時(shí)存在的缺陷和隱患，同時(shí)改進(jìn)了運(yùn)行方式，使設(shè)備能在安全穩(wěn)定狀態(tài)下可靠運(yùn)行。

1 哈爾濱大電機(jī)研究所.JB/T 7836.1-2005電機(jī)用電加熱器第1部分：通用技術(shù)條件[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

2 王麗娜，張建軍.加裝防潮加熱帶提高電動(dòng)機(jī)絕緣性能[J].電世界，2013，54(12)：9.

2017-02-25。

杜 剛(1981—)，男，工程師，主要從事核電站電機(jī)設(shè)備維護(hù)與管理等工作，email：dug@cnnp.com.cn。

楊 揚(yáng)(1986—)，男，工程師，主要從事核電站電機(jī)設(shè)備維護(hù)與檢修工作。

王 超(1985—)，男，工程師，主要從事核電站電機(jī)設(shè)備維護(hù)與檢修工作。

羅 杰(1985—)，男，工程師，主要從事核電站電機(jī)設(shè)備維護(hù)與檢修工作。