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        水泵水輪發(fā)電機(jī)定子線棒燒損原因分析與處理

        2017-12-28 07:46:53董錦川孟祥軍楊旭靜
        水電站機(jī)電技術(shù) 2017年12期
        關(guān)鍵詞:線棒端部環(huán)氧樹脂

        董錦川,孟祥軍,楊旭靜

        (國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠,河北唐山064309)

        水泵水輪發(fā)電機(jī)定子線棒燒損原因分析與處理

        董錦川,孟祥軍,楊旭靜

        (國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠,河北唐山064309)

        結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析水泵水輪發(fā)電機(jī)定子繞組在運(yùn)行中,由于定子上、下層線棒上端部接頭盒環(huán)氧樹脂絕緣老化發(fā)生相間短路故障的原因,提出通過技術(shù)監(jiān)督等手段盡早發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施正確處理。

        水泵水輪發(fā)電機(jī);定子;線棒;短路;燒損

        1 電廠概況

        潘家口蓄能電廠位于河北省唐山市遷西縣灑河橋鎮(zhèn)桃園村,是20世紀(jì)80年代我國(guó)首次全套引進(jìn)國(guó)外機(jī)電設(shè)備的抽水蓄能電廠,是在已建成的潘家口水庫(kù)壩后式廠房?jī)?nèi)安裝3臺(tái)意大利ABB公司單機(jī)90 MW的抽水蓄能機(jī)組。上水庫(kù)庫(kù)容29.3億m3,下水庫(kù)為蓄能機(jī)組的日調(diào)節(jié)水庫(kù),庫(kù)容0.5億m3。1991年7月,2號(hào)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電,1993年底全部工程竣工,是全國(guó)第1座混合式水力發(fā)電站。

        潘家口電廠裝有3臺(tái)90 MW抽水蓄能機(jī)組。其中發(fā)電電動(dòng)機(jī)為ABB公司生產(chǎn)的立軸、懸式、三相、50 Hz、空冷、可逆式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī),定子繞組額定電壓13.8 kV,額定轉(zhuǎn)速125 r/min和142.8 r/min。冷卻方式為無外加風(fēng)扇軸向混合通風(fēng)冷卻方式,中性點(diǎn)接地方式為經(jīng)二次側(cè)帶接地電阻的接地方式。主變壓器選用ABB公司生產(chǎn)的單臺(tái)容量為100 MVA的220 kV強(qiáng)迫油循環(huán)水冷有載調(diào)壓變壓器。變壓器型式為戶外油浸、銅線、雙繞組、帶勵(lì)磁調(diào)壓分接開關(guān)的電力變壓器,高壓側(cè)額定電壓220 kV,低壓側(cè)額定電壓13.8 kV。接線方式為發(fā)電電動(dòng)機(jī)—變壓器組單元接線,分別經(jīng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)出口斷路器連接主變壓器,升壓后與系統(tǒng)連接。電站共設(shè)有兩條220 kV線路接入系統(tǒng),分別為潘遵I回線、潘遵II回線。

        2 事件經(jīng)過

        2011年9月8日01:26,3號(hào)機(jī)組水泵工況運(yùn)行,有功功率-91 MW。05:46,3號(hào)機(jī)組差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘,正確跳開3主變高壓側(cè)2203開關(guān)及3號(hào)機(jī)組斷路器。保護(hù)盤保護(hù)動(dòng)作情況:PG31模件電動(dòng)機(jī)差動(dòng)I段跳閘、PG33電動(dòng)機(jī)工況縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、定子90%接地。故障錄波顯示:機(jī)組定子繞組A、B相短路,最大短路電流為21 kA,短路持續(xù)時(shí)間59.4 ms。

        3號(hào)機(jī)變組跳閘后,運(yùn)行值班人員現(xiàn)場(chǎng)檢查,發(fā)現(xiàn)3號(hào)發(fā)電機(jī)組滑環(huán)處有煙霧,立即啟動(dòng)發(fā)電機(jī)著火現(xiàn)場(chǎng)處置方案,關(guān)閉3號(hào)機(jī)組上導(dǎo)、推力油槽供油閥門,啟動(dòng)主廠房風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙,并立即通知廠領(lǐng)導(dǎo)及生產(chǎn)值班人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng),運(yùn)行人員進(jìn)行3號(hào)發(fā)電機(jī)組安全隔離措施。

        為防止設(shè)備次生事故的發(fā)生和保證人身安全,待3號(hào)機(jī)組風(fēng)洞內(nèi)煙霧排凈后,開始進(jìn)行發(fā)電機(jī)蓋板吊裝工作,14:30發(fā)電機(jī)蓋板吊裝完畢。15:00打開3號(hào)發(fā)電機(jī)外殼上端擋風(fēng)板檢查,發(fā)現(xiàn)定子238槽內(nèi),上、下層線棒上端部之間接頭盒絕緣擊穿,上、下層線棒接頭有相間短路放電燒損跡象,相鄰部分定子線棒接頭及接頭盒有受高溫?zé)龘p痕跡。見圖1、圖2。

        3 處理過程

        2011年9月11日下午,3號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子整體吊出后,進(jìn)一步檢查確認(rèn):定子238槽上層線棒、245槽下層線棒上端部接頭有明顯短路燒損痕跡,需更換;定子238槽周邊229~249槽內(nèi)定子線棒上端部接頭及絕緣接頭盒因高溫影響絕緣損壞需處理。其他發(fā)電機(jī)線棒外觀未見明顯損壞痕跡。檢查發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,未見明顯損壞痕跡。推力、上導(dǎo)、下導(dǎo)軸承、集電環(huán)、空氣冷卻器及發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)其他設(shè)備均正常。事件發(fā)生后,我廠立即組織了搶修工作,更換了4根端頭燒損嚴(yán)重的線棒,并對(duì)其余線棒進(jìn)行檢查,更換長(zhǎng)方形盒62個(gè),Z形盒25個(gè),條形盒21個(gè),并完成了環(huán)氧樹脂澆注。

        圖1 3號(hào)機(jī)定子線棒238槽相間短路故障點(diǎn)

        圖2 3號(hào)機(jī)需進(jìn)行更換、處理的定子線棒、絕緣接頭盒

        4 原因分析

        通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析,由于定子238槽內(nèi)上、下層線棒上端部接頭盒環(huán)氧樹脂絕緣老化、氣泡過多、過大導(dǎo)致放電,致使A、B兩相端部接頭盒過熱,引起定子相間短路,短路產(chǎn)生的高溫使得故障點(diǎn)周邊線棒接頭及其塑料接頭盒變形損壞,其環(huán)氧樹脂絕緣材料受高溫作用碳化。

        5 暴露問題

        (1)定子線棒絕緣接頭盒環(huán)氧樹脂澆注工藝不良。原施工單位在進(jìn)行定子線棒絕緣接頭盒澆注環(huán)氧樹脂時(shí),盒內(nèi)填料不滿,氣泡過多、過大,導(dǎo)致放電,經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行,造成定子線棒接頭盒絕緣老化,性能降低。

        (2)設(shè)備維護(hù)管理不到位。針對(duì)定子線棒端部接頭盒絕緣性能老化安全隱患,設(shè)備分析不全面、不深入,只是停留于每年的春秋檢時(shí)段進(jìn)行外觀檢查和預(yù)防性試驗(yàn)。

        (3)設(shè)備技術(shù)監(jiān)督工作管理不到位。針對(duì)定子線棒接頭盒絕緣性能檢測(cè),只是停留在符合規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)上,對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)行分析不夠深入。除采用線棒端部表面的電位測(cè)量和絕緣泄漏電流測(cè)量方法外,缺乏有效的、能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患的技術(shù)檢測(cè)手段。

        6 防止對(duì)策

        (1)針對(duì)3臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行近20年的情況,結(jié)合3號(hào)機(jī)組暴露出的定子端部絕緣盒環(huán)氧樹脂老化問題,參照有關(guān)規(guī)程規(guī)定,進(jìn)行定子絕緣盒絕緣老化檢測(cè),全面認(rèn)真分析,進(jìn)一步解決2號(hào)和4號(hào)機(jī)組定子線棒端部接頭盒絕緣性能老化的隱患。

        (2)立即對(duì)2號(hào)機(jī)組、4號(hào)機(jī)組定子線棒端部絕緣接頭盒進(jìn)行全面排查,掌握設(shè)備狀況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)備隱患。增加對(duì)絕緣盒日常外觀檢查的頻次,及時(shí)進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。

        (3)加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督管理工作。通過設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn),加強(qiáng)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的運(yùn)行分析,研究、探討由于氣泡放電造成環(huán)氧樹脂絕緣老化的檢測(cè)方法,在絕緣未擊穿前,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理,預(yù)防類似事故的發(fā)生。

        7 結(jié)束語

        本文針對(duì)潘家口蓄能電廠水泵水輪發(fā)電機(jī)組定子相間短路原因及相應(yīng)的檢查處理過程進(jìn)行了介紹??梢钥闯?,發(fā)電機(jī)定子上、下層線棒端頭由于端部接頭盒環(huán)氧樹脂絕緣老化、線棒絕緣接頭盒澆注環(huán)氧樹脂盒內(nèi)填料不滿,氣泡過多、過大,導(dǎo)致放電,引起的短路事件,暴露出環(huán)氧樹脂澆注工藝不良、設(shè)備維護(hù)管理不到位、設(shè)備技術(shù)監(jiān)督工作管理不到位等問題,針對(duì)此問題,該電廠迅速采取了幾項(xiàng)應(yīng)對(duì)措施加強(qiáng)日常設(shè)備管理,同時(shí),針對(duì)3臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行近20年的情況,結(jié)合3號(hào)機(jī)組暴露出的定子端部絕緣盒環(huán)氧樹脂老化問題,將3臺(tái)機(jī)組的定子改造列為儲(chǔ)備項(xiàng)目,并計(jì)劃于2017~2019年間全部進(jìn)行技術(shù)改造升級(jí)更換。

        TM312

        B

        1672-5387(2017)12-0034-02

        10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.013

        2017-11-01

        董錦川(1965-),男,工程師,從事抽水蓄能電站安全生產(chǎn)運(yùn)行、維護(hù)、檢修管理工作。

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