大型发电机检运中的常见问题及对策探讨

2014-03-06鲍尖措贺小明

机电信息 2014年12期

鲍尖措贺小明

（韶关发电厂，广东韶关512132）

0 引言

随着国民经济的发展，电力能源在现代社会经济中的地位越来越重要，无论是居民的日常生活，还是工厂的生产活动，都需要电力的支持，因此保障供电安全十分重要。而大型发电机则是电厂的主要工作设备，一旦发电机出现故障，就会对供电产生重大影响，因此定期检查发电机的运行状态，及时发现存在的问题并加以解决，从而确保发电机不出现重大事故，是一项重要的任务。

1 发电机定子常见问题及对策

在发电机的日常运行中，定子最常见的问题主要是槽楔松动和线圈绝缘老化，且槽楔松动是定子线圈绝缘老化的重要原因。

1.1 定子槽楔松动及处理对策

大型发电机在运行过程中，定子线棒受到100Hz交变电磁力的作用发生振动，长时间运行会导致绝缘层磨损，电腐蚀现象加剧，绝缘层击穿，甚至引发停机［1］。为了减弱振动对定子线棒的影响，现代大型发电机使用槽楔加波纹板来固定线棒，但是随着运行时间的增长，机械因素加上振动量的积累，会造成定子槽楔松动，引发事故。

发电机的定子电流强度决定着定子线棒所受的电磁力，定子气隙磁通决定着定子铁芯的受力大小，线棒和铁芯在这2种力的互相作用下发生运动，引发线棒振动。如果发电机的功率有限，那么定子线棒与定子铁芯所受的力会相对较弱，对绝缘层的破坏相对较弱，而在大型发电机中，定子线棒的振动作用比较明显，在日常的检修中需要特别注意。

槽楔松动的传统检测方法是人工敲击槽楔，以听到的声音和手指感觉到的振动作为判断依据［2］。2010年5月，华南地区某电厂一台135MW机组要进行检修。在对发电机进行拆解后，使用人工敲击法检查定子槽楔的松动情况。经过检查，发现发电机的42个槽锲中约50%有松动现象。槽锲结构属于斜锲结构，该电厂本着连续3块槽锲松动即需要更换的原则，用环氧层压板材质的槽锲进行了更换，对于松动程度较轻的槽楔用垫板进行加固处理。

1.2 定子线圈绝缘老化及处理对策

定子线圈绝缘老化主要是电气、机械和热因素复合作用的结果［3］。其中，环氧树脂作为定子线圈绝缘的主要材料，随着时间的推移会不断老化，加上大型发电机内部的机械摩擦震动发热等因素的影响，会进一步造成线圈的绝缘能力下降，如果不能够在运行和检测中及时发现老化线圈并加以替换，最终会造成绝缘击穿，引发事故。

检测定子线圈的性能一般有以下几种方法：（1）测试极化指数。一般来讲，随着线圈的不断老化，极化指数会越来越低，因此可以根据极化指数的变化来判断绝缘线圈的性能和寿命。随着定子线圈绝缘性能的下降，绝缘体的内部会不断出现气体缝隙，而且会不断增加。绝缘体内的电流和这些气体缝隙密切相关，因此在对定子线圈进行检测时，可以进行交流电测试，从而检查判断出绝缘体内部的气体缝隙分布情况，并据此掌握线圈的老化情况。（2）局部放电测量。在高电压的条件下，绝缘体内的气体缝隙会发生局部放电，从而严重影响绝缘体的性能，人们可以根据对局部放电的检测情况来判断线圈的绝缘性能。在具体的运行监测中，电压不断加大，局部放电电量随之增大。一般来讲，绝缘性能良好要求局部放电量小于11nC；如果大于25nC，则表明定子线圈的老化程度比较严重，需及时处理。

华南地区某电厂一台300MW发电机组已经运行了13年，1年约启停6次，检测其定子线圈的老化程度，取得了如表1、表2所示的数据。

表1 绝缘测试结果

表2 局放量测试数据

通过表中的数据可以看出，极化指数的数值已经比较低，而局部放电测试表明，与上一期的测量值相比，局部放电量有了很明显的增大。结合机组的运行年限和时间，可以判断出该发电机组的定子线圈绝缘性能已经出现下降，在未来1～2年应及时进行处理。

2 发电机转子常见问题及对策

转子接地是大型发电机组非常容易出现的问题，如果处理不当会造成较大的危害，尤其表现在金属性接地，一点接地后如不能及时处理，就有可能导致两点接地。如果仅仅是发电机转子一点接地，励磁回路对地电压将有所升高。如励磁回路的一端发生金属性接地故障，另一端对地电压将升高为全部励磁电压值，比正常电压值高出一倍，导致匝间短路，这时出现的过大电流将会超过发电机转子自身的承受能力，最终可能导致转子被烧毁。与此同时，出现匝间短路还会导致电磁转矩发生异常，引发电机组剧烈震动，损坏电机，因此及时发现和预防转子接地事故十分重要。

华南地区某电厂一台300MW机组于2011年9月先后出现了2次转子一点接地警报。为避免事故扩大，防止由一点接地升级为两点接地，该发电厂决定进行停机修检。结果发现励磁机碳刷除了大量的污物，主要是碳粉和铁屑，大轴的表面也出现了粉尘，不光滑，因此当发电机处于运转状态时，由于转子转速极快，这些导电的碳粉和铁屑也随着飞扬起来，当达到一定条件后产生导电层，最终引发转子接地现象。据此，修理人员对碳刷和大轴进行了彻底的清洗，再次运转后机器没有出现转子一点接地警报。

3 发电机漏氢现象及对策

氢冷发电机的漏氢部位归纳起来讲有2部分：一是氢冷发电机内部本体结构部件漏氢，二是发电机外部附属系统漏氢［4］。一般来讲，漏氢的重点部位有机壳接合面、密封油系统、氢气冷却器等。其中机壳接合面的结构比较复杂，而且对组装的工艺要求较高，特别是对起密封作用的材料品质有严格的要求。一般来讲，多用橡胶作为密封条，但是橡胶容易老化，特别是在高温高压的条件下，一定要经常检查，确保密封的性能。密封瓦座与端盖的垂直结合面也是经常发生氢气泄漏的部位，在日常检修中应该注意。密封瓦座与端盖相结合时，应该注意接缝，保证对接完整，防止因为接口不严导致漏氢。氢气冷却器也是容易发生漏氢的重点部位。氢气冷却器一般结构较为复杂，因此一般的常规检查不会对其进行大规模的拆解，所以发生氢气泄漏时容易被忽视。在检查中，要仔细认真，不能因为麻烦而放松对每一个螺丝、每一根铜管的检查。检查时应该进行水压试验，无渗漏方为合格。如果在检查中发现了铜管漏氢，要在渗漏的端口进行封堵，完成后进行检测。华南某发电厂一台300MW发电机组于2010年进行常规检修及试验，在对氢气冷却器进行解体后发现，其内部存在大量污垢，不少部位的板框出现了凹陷，板框的表面严重不平。针对此情况，检修人员利用清洁工具对冷却器内部的污垢进行了仔细的清洁。针对板框表面不平影响密封的情况，使用机器进行了磨光找平。另外，对密封垫也进行了更换，采用了稍厚的进口密封垫，增加机器的密封性。经过此次检修，该发电机组运行至今未发生漏氢现象。