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        水泵水輪發(fā)電機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
        水電站機電技術 2017年12期
        關鍵詞:線棒端部環(huán)氧樹脂

        董錦川,孟祥軍,楊旭靜

        (國網(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)電機定子線棒燒損原因分析與處理

        董錦川,孟祥軍,楊旭靜

        (國網(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)實際分析水泵水輪發(fā)電機定子繞組在運行中,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,提出通過技術監(jiān)督等手段盡早發(fā)現(xiàn)問題并采取相應措施正確處理。

        水泵水輪發(fā)電機;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80年代我國首次全套引進國外機電設備的抽水蓄能電廠,是在已建成的潘家口水庫壩后式廠房內(nèi)安裝3臺意大利ABB公司單機90 MW的抽水蓄能機組。上水庫庫容29.3億m3,下水庫為蓄能機組的日調(diào)節(jié)水庫,庫容0.5億m3。1991年7月,2號機組投產(chǎn)發(fā)電,1993年底全部工程竣工,是全國第1座混合式水力發(fā)電站。

        潘家口電廠裝有3臺90 MW抽水蓄能機組。其中發(fā)電電動機為ABB公司生產(chǎn)的立軸、懸式、三相、50 Hz、空冷、可逆式同步發(fā)電電動機,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扇軸向混合通風冷卻方式,中性點接地方式為經(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)的單臺容量為100 MVA的220 kV強迫油循環(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、帶勵磁調(diào)壓分接開關的電力變壓器,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)電電動機—變壓器組單元接線,分別經(jīng)發(fā)電電動機出口斷路器連接主變壓器,升壓后與系統(tǒng)連接。電站共設有兩條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號機組水泵工況運行,有功功率-91 MW。05:46,3號機組差動保護動作跳閘,正確跳開3主變高壓側(cè)2203開關及3號機組斷路器。保護盤保護動作情況:PG31模件電動機差動I段跳閘、PG33電動機工況縱聯(lián)差動保護、定子90%接地。故障錄波顯示:機組定子繞組A、B相短路,最大短路電流為21 kA,短路持續(xù)時間59.4 ms。

        3號機變組跳閘后,運行值班人員現(xiàn)場檢查,發(fā)現(xiàn)3號發(fā)電機組滑環(huán)處有煙霧,立即啟動發(fā)電機著火現(xiàn)場處置方案,關閉3號機組上導、推力油槽供油閥門,啟動主廠房風機進行排煙,并立即通知廠領導及生產(chǎn)值班人員到達現(xiàn)場,運行人員進行3號發(fā)電機組安全隔離措施。

        為防止設備次生事故的發(fā)生和保證人身安全,待3號機組風洞內(nèi)煙霧排凈后,開始進行發(fā)電機蓋板吊裝工作,14:30發(fā)電機蓋板吊裝完畢。15:00打開3號發(fā)電機外殼上端擋風板檢查,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燒損痕跡。見圖1、圖2。

        3 處理過程

        2011年9月11日下午,3號發(fā)電機轉(zhuǎn)子整體吊出后,進一步檢查確認: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)電機線棒外觀未見明顯損壞痕跡。檢查發(fā)電機轉(zhuǎn)子,未見明顯損壞痕跡。推力、上導、下導軸承、集電環(huán)、空氣冷卻器及發(fā)電機風洞內(nèi)其他設備均正常。事件發(fā)生后,我廠立即組織了搶修工作,更換了4根端頭燒損嚴重的線棒,并對其余線棒進行檢查,更換長方形盒62個,Z形盒25個,條形盒21個,并完成了環(huán)氧樹脂澆注。

        圖1 3號機定子線棒238槽相間短路故障點

        圖2 3號機需進行更換、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。原施工單位在進行定子線棒絕緣接頭盒澆注環(huán)氧樹脂時,盒內(nèi)填料不滿,氣泡過多、過大,導致放電,經(jīng)長期運行,造成定子線棒接頭盒絕緣老化,性能降低。

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

        (3)設備技術監(jiān)督工作管理不到位。針對定子線棒接頭盒絕緣性能檢測,只是停留在符合規(guī)程的標準上,對試驗數(shù)據(jù)運行分析不夠深入。除采用線棒端部表面的電位測量和絕緣泄漏電流測量方法外,缺乏有效的、能夠及時發(fā)現(xiàn)設備隱患的技術檢測手段。

        6 防止對策

        (1)針對3臺機組投產(chǎn)運行近20年的情況,結(jié)合3號機組暴露出的定子端部絕緣盒環(huán)氧樹脂老化問題,參照有關規(guī)程規(guī)定,進行定子絕緣盒絕緣老化檢測,全面認真分析,進一步解決2號和4號機組定子線棒端部接頭盒絕緣性能老化的隱患。

        (2)立即對2號機組、4號機組定子線棒端部絕緣接頭盒進行全面排查,掌握設備狀況,及時發(fā)現(xiàn)并消除設備隱患。增加對絕緣盒日常外觀檢查的頻次,及時進行預防性試驗。

        (3)加強技術監(jiān)督管理工作。通過設備預防性試驗,加強對試驗數(shù)據(jù)的運行分析,研究、探討由于氣泡放電造成環(huán)氧樹脂絕緣老化的檢測方法,在絕緣未擊穿前,及時發(fā)現(xiàn)并處理,預防類似事故的發(fā)生。

        7 結(jié)束語

        本文針對潘家口蓄能電廠水泵水輪發(fā)電機組定子相間短路原因及相應的檢查處理過程進行了介紹??梢钥闯?,發(fā)電機定子上、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、設備維護管理不到位、設備技術監(jiān)督工作管理不到位等問題,針對此問題,該電廠迅速采取了幾項應對措施加強日常設備管理,同時,針對3臺機組投產(chǎn)運行近20年的情況,結(jié)合3號機組暴露出的定子端部絕緣盒環(huán)氧樹脂老化問題,將3臺機組的定子改造列為儲備項目,并計劃于2017~2019年間全部進行技術改造升級更換。

        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)運行、維護、檢修管理工作。

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