勞文杰 高炎

摘 要：通過(guò)一起燃機(jī)發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中解列停機(jī)事故，系統(tǒng)的分析轉(zhuǎn)子燒損原因，對(duì)導(dǎo)電螺桿、軸向引線、端部墊塊、匝間絕緣結(jié)構(gòu)及相應(yīng)工藝措施進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，有效的保證設(shè)備的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī);導(dǎo)電螺桿;軸向引線;端部絕緣墊塊;槽絕緣

Abstract：Based on the analysis of the rotor burning loss and the shutdown accident during operation of a gas turbine generator， the conductive screw， axial lead， end pad， inter-turn insulation structure and corresponding technological measures are optimized and improved to effectively ensure the continuous and stable operation of the equipment.

Key words：Generator? Conductive screw? The axial lead? End insulation cushion block? Slot insulation

燃機(jī)發(fā)電機(jī)組由低熱值燃?xì)廨啓C(jī)、燃機(jī)發(fā)電機(jī)、煤氣壓縮機(jī)等組成，汽端對(duì)接燃機(jī)，勵(lì)端拖動(dòng)離心式煤氣壓縮機(jī)。因廠房布置緊湊，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子抽穿檢修困難，自投運(yùn)以來(lái)未進(jìn)行過(guò)離線檢修。在并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓突升，燃機(jī)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列。

一、發(fā)電機(jī)保護(hù)配置

發(fā)電機(jī)保護(hù)采用兩套GE G60組成雙重化保護(hù)，配置有發(fā)電機(jī)差動(dòng)、接地、過(guò)電壓、低電壓、過(guò)頻、過(guò)電流、失磁、負(fù)序、定時(shí)限過(guò)流等保護(hù)，沒(méi)有配置轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。

（1）發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)

發(fā)電機(jī)采用靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)，勵(lì)磁裝置為ELIN公司的THYN5系列。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器內(nèi)的主要參數(shù)：

最大勵(lì)磁電流限制（延時(shí)）? ? ? 800A

勵(lì)磁電流限制時(shí)間常數(shù)? ? ? ?5000

最大勵(lì)磁電流限制（無(wú)延時(shí)）? ? 1219A

最小勵(lì)磁電流限制? ? ? ? 191A

（2）發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)的阻抗，如果繼電保護(hù)裝置發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)阻抗低于瞬時(shí)電抗，將觸發(fā)整機(jī)跳閘動(dòng)作。為了使保護(hù)參數(shù)與發(fā)電機(jī)負(fù)載相匹配，繼電保護(hù)裝置提供了按30%或更高的發(fā)電機(jī)負(fù)載值進(jìn)行整定和可適應(yīng)任何種類的負(fù)載的2種設(shè)定方式。

（3）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)

轉(zhuǎn)子接地保護(hù)通過(guò)ELIN勵(lì)磁柜內(nèi)的DRS-MMT實(shí)現(xiàn)。DRS-MMT通過(guò)電橋平衡原理測(cè)量直流勵(lì)磁正負(fù)對(duì)地的絕緣，設(shè)置了兩極，第一級(jí)為50kΩ動(dòng)作，第二級(jí)為5kΩ動(dòng)作，兩級(jí)均為報(bào)警，沒(méi)有跳閘功能。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子保護(hù)接線原理見(jiàn)圖1：

二、故障過(guò)程DCS曲線（見(jiàn)圖2、圖3）

三、轉(zhuǎn)子解體后情況

（1）端部墊塊固定方式采用絕緣膠木塊頂部與NOMEX紙鉚釘固定，NOMEX紙?jiān)僬辰Y(jié)在端部線圈頂部（見(jiàn)圖4）。部分線圈端部墊塊松動(dòng)（見(jiàn)圖5），拔掉護(hù)環(huán)后，部分端部墊塊在NOMEX紙上的粘結(jié)劑干化以后掉落。

（2）轉(zhuǎn)子徑向?qū)щ娐輻U外套絕緣墊塊和鎖緊螺母，通過(guò)鎖緊螺母將導(dǎo)電螺桿與軸向引線壓緊以確保其導(dǎo)電性，接觸部位采用表帶式多觸點(diǎn)襯套導(dǎo)電，軸向引線為剖分式中間夾絕緣板結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖6）。轉(zhuǎn)子徑向?qū)щ娐輻U與軸向引線接觸部位燒蝕，徑向螺桿與轉(zhuǎn)子磁極線圈連接的Ω引線斷裂。

（3）轉(zhuǎn)子上有鐵塊熔化物和鐵渣吸附，磁化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，最內(nèi)側(cè)磁極線圈槽絕緣燒損，槽口小齒燒融。

四、原因分析

根據(jù)DCS曲線及轉(zhuǎn)子解體后情況分析，事故的發(fā)生主要可分為4個(gè)時(shí)間階段。

（1）該發(fā)電機(jī)組采用鋼鐵企業(yè)焦?fàn)t煤氣燃燒發(fā)電，受生產(chǎn)約束運(yùn)行于較頻繁啟停工況。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子徑向?qū)щ娐輻U的固定螺母無(wú)防松結(jié)構(gòu)易松動(dòng)，螺桿晃動(dòng)失位導(dǎo)致磁極Ω引線出現(xiàn)部分疲勞斷裂，繼而出現(xiàn)電接觸不良、電阻異常等情況。同時(shí)松動(dòng)造成導(dǎo)電螺桿與軸向引線導(dǎo)電接觸不良引起螺桿與表帶式觸點(diǎn)襯套放電發(fā)生電腐蝕。

（2）事故發(fā)生前，發(fā)電機(jī)出口電壓有跌落現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流升高，勵(lì)磁電壓隨之升高，而此時(shí)已部分?jǐn)嗔褟较蚵輻U磁極Ω引線無(wú)法承受強(qiáng)勵(lì)電流，導(dǎo)致徹底斷裂。磁極Ω引線斷裂后，轉(zhuǎn)子線圈開(kāi)路，在繞組中產(chǎn)生千伏級(jí)的高電壓擊穿轉(zhuǎn)子最內(nèi)側(cè)線圈槽絕緣，形成線圈接地;而徑向螺桿斷裂處也發(fā)生放電拉弧現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子形成兩點(diǎn)接地，轉(zhuǎn)子槽口小齒燒熔，轉(zhuǎn)子被磁化。

（3）因該機(jī)組無(wú)兩點(diǎn)接地保護(hù)裝置，轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地后，線圈僅有8匝通電，其余6匝被隔斷，線圈安匝數(shù)只有原來(lái)的4/7，轉(zhuǎn)子線圈勵(lì)磁安匝數(shù)不夠，定子端電壓下降，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器開(kāi)始強(qiáng)勵(lì)。超過(guò)強(qiáng)勵(lì)允許時(shí)間10s后，定子端電壓繼續(xù)下降，在故障持續(xù)進(jìn)行的13min時(shí)間段內(nèi)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不斷地加勵(lì)磁電流，以維持發(fā)電機(jī)出口電壓，然后跌落，不斷重復(fù)加勵(lì)磁電流、再跌落的過(guò)程，直至發(fā)電機(jī)出口電壓無(wú)法維持。

（4）發(fā)電機(jī)出口電壓降低后，廠用電系統(tǒng)電壓受到影響隨之變低，引發(fā)副泵保護(hù)動(dòng)作，輔助系統(tǒng)跳機(jī)，最終導(dǎo)致發(fā)電機(jī)最后解列停機(jī)。

五、改進(jìn)對(duì)策

（1）優(yōu)化端部絕緣墊塊裝配結(jié)構(gòu)

將原端部絕緣墊塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，采用扇形墊塊兩側(cè)斜面與端部線圈圓角撐緊，確保長(zhǎng)期運(yùn)行不松動(dòng)（見(jiàn)圖9）。

（2）優(yōu)化徑向?qū)щ娐輻U和軸向引線裝配結(jié)構(gòu)

將原螺母鎖緊式導(dǎo)電螺桿、表帶式觸點(diǎn)襯套結(jié)構(gòu)優(yōu)化為導(dǎo)電螺桿與軸向引線螺紋旋緊，避免松動(dòng);將原剖分式軸向引線結(jié)構(gòu)優(yōu)化為整體式絕緣筒，延長(zhǎng)絕緣壽命（見(jiàn)圖10）。

（3）優(yōu)化匝間絕緣結(jié)構(gòu)

采用無(wú)縫拼接組合式匝間絕緣結(jié)構(gòu)，與銅排等寬設(shè)計(jì)，匝間絕緣與銅排間采用耐高溫的粘結(jié)材料，清潔房?jī)?nèi)進(jìn)行整體嵌線，有效防止轉(zhuǎn)子匝間短路，提高轉(zhuǎn)子運(yùn)行可靠性（見(jiàn)圖11）。

（4）增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)裝置和相關(guān)監(jiān)測(cè)裝置，如轉(zhuǎn)子匝間短路監(jiān)測(cè)裝置和局部放電監(jiān)測(cè)裝置。

（5）按照國(guó)家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T1766.1-2017及DL/T838-2003相關(guān)規(guī)范執(zhí)行發(fā)電機(jī)設(shè)備的檢修計(jì)劃和檢修項(xiàng)目。

六、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)一起燃機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子燒損事故的系統(tǒng)分析和優(yōu)化改進(jìn)，解決了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上的隱患，保證了設(shè)備的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊貴恒.發(fā)電機(jī)組維修技術(shù).北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2017

[2]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).DL/T1766.1-2017 水氫氫冷汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)檢修導(dǎo)則

[3]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).DL/T838-2003 發(fā)電企業(yè)設(shè)備檢修導(dǎo)則