发电机端部引线振动可能引发的故障及应对方案

熊炎林

摘 要 介绍发电机端部引线振动监测系统和其引线振动可能引发的故障及其处理方案。

关键词 引线振动；故障；发电机

中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0174-01

1 概述

发电机定子绕组端部承受着正常运行时的交变电磁力作用和突然短路时的巨大电磁力冲击，是承受应力最高的部件之一。随着发电机单机容量的增大，发电机定子绕组端部振动磨损问题日益突出，将直接威胁着机组的安全和电网的稳定。因此田湾核电站大修期间在一期工程两台机组发电机定子绕组端部安装了振动监测系统，本文介绍了发电机端部引线振动监测系统和其引线振动可能引发的故障及其处理方案。

2 田湾核电站发电机端部引线及其端部振动监测系统介绍

田湾核电站发电机是由俄罗斯电力联合制造厂生产的TBB-1000-2у3型三相同步汽轮发电机，其发电机的定子绕组是一个三相的含有两个并联支路，双层，短距，线棒类型的绕组。绕组的末端是篮状的，绕组的相位连接是双星型。发电机定子绕组的始端和终端都是通过出线端子引出的，发电机有A、B、C三相，三相出线端子C4、C5、C6固定在定子外壳励磁机侧末端部分的底部，六个中性出线端子1C1、1C2、1C3、2C1、2C2和2C3则固定在定子外壳励磁机侧末端部分的顶部。

田湾核电站采用VibroSystem公司生产的FOA-100型光纤加速度传感器，此传感器由陶瓷与PPO Noryl材料制成，无金属材质，是一种非导电、抗电磁干扰的振动测量传感器，其光信号处理技术可确保传感器与测量仪表之间极好的电绝缘状态（大于27kVrms），是危险环境中测量冲击和振动的理想装置。

3 发电机端部引线振动可能引发的故障分析及应对措施

通过田湾核电站两台机组发电机端部振动监测系统投运后的运行经验，一般在出现振动幅值连续恶化或是频率特性发生变化时，不久就出现由于引线处出现裂纹而导致发电机氢气泄漏入定子冷却水系统的缺陷，所以关注端部振动监测对漏氢有很好参考的意义。发电机端部引线振动恶化除了会引发漏氢之外，还可能引发许多大的故障，现总结如下。

1）引线材料出现裂纹，故障点处于正压区域，导致发电机漏氢。

端部引线振动高引起绝缘磨损及振动疲劳，可能导致引线材料出现裂纹，导致氢气向定子冷却水侧泄漏。故障现象：通过氢气捕集器可以看到泄漏产生的气泡，并且定子冷却水系统显示的氢气浓度将上涨，发电机氢气泄漏率增加，而且定子冷却水系统的氧含量开始下降。当氢气泄漏到定子冷却水时有如下规定（发电机规程内相关内容）：在发电机运行时，氢气捕集器内氢含量允许达到3%，通过接上的气体分析仪自动连续测量。测量检查应该通过实验室方法，一周一次。当氢气捕集器内氢含量大于3%时，必须密切监视发电机：当气体分析仪一直投入时用可移动仪表或实验室方法每小时测量一次氢气捕集器内氢含量，监视线棒温度和发电机是否有水，确保氢压比定冷水入口压力高不小于0.0196 MPa。发电机如果可能应该停运，但是最迟不超过5天，以查明和消除氢气泄漏原因。如果每小时一次取样分析氢气捕集器内氢含量大于20%，发电机应该立即降负荷停运并转维修。

2）引线材料出现裂纹，故障点处于负压区域，导致冷却水轻微泄漏到发电机膛内。

端部引线振动高引起绝缘磨损及振动疲劳，可能导致引线材料出现裂纹，导致定子冷却水向氢气侧泄漏。故障现象：发电机内氢气湿度将上涨，发电机转子绝缘值可能下降。当定子冷却水泄漏到发电机内部时有如下规定：在工作压力发电机内氢气露点温度（湿度），应低于氢冷器冷却水入口温度，并不高于15℃。为了正常运行，建议保持氢气湿度不超过25%，不小于0.9%。当湿度超过30%时，必须确定湿度增加原因并采取措施消除故障，必要时用干燥的新氢气更频繁地吹扫发电机。氢气湿度大于25%，不超过30%时，允许发电机运行，但每年不超过3次，每次持续时间不超过3天。

3）引线材料突然断裂形成破口，导致定子冷却水泄漏到发电机膛内。

端部引线振动高引起绝缘磨损及振动疲劳，导致引线材料突然断裂，形成破口，导致定子冷却水泄漏到发电机膛内。故障现象：发电机内氢气湿度迅速将上涨，发电机转子绝缘值可能下降，发电机膛内可能出现液位报警。当发电机内出现液位时处理如下（发电机规程内相关内容）：当发电机窥视孔有很多水（大约每班500 cm3）时，必须通过疏水阀疏水并加强监视发电机。如果水还积聚，那必须通过供氢管线疏水阀来判断水的来源。如果水来自氢冷器，那么必须尽可能消除氢冷器泄漏，在堵漏结束之前通过疏水阀定期疏水。当氢冷器漏水量超过每班500 cm3时，应切除氢冷器，发电机降功率到60%额定值。在不超过24小时前提下，尽可能停运发电机，消除氢冷器泄漏点或更换备用氢冷器。如果查明水是从定冷水系统漏到发电机壳体内，发电机应该立即降功率并与电网解列。发电机内定冷水系统密封性监视，通过测量定冷水发电机定子冷却水系统的氢气捕集器内的氢气含量。

4）某相软连接全部断裂，从而导致发电机某相开路或者接地，电气保护会动作。

端部引线振动高引起绝缘磨损及振动疲劳，导致某相软连接全部断裂，从而导致发电机某相开路，发电机负序过负荷保护启动跳闸。如果开路后伴随着接地，则发电机差动及定子接地保护均会动作。当发电机纵差保护及负序过负荷动作时，则发电机出口开关跳闸，500 kV系统开关跳闸，汽轮机停机，切换厂用电至220 kV系统供电。当发电机横差及定子接地保动作时，发电机出口开关跳闸，汽轮机停机，反应堆自动降功率至40%。

4 总结

发电机端部振动监测系统在保证发电机安全稳定运行方面具有重要的意义，该系统能够实现实时监测分析发电机端部的振动情况，并能够及时发现引线状态发生的突变情况，提前准备相应的方案和对策，保障机组的正常运行。

参考文献

[1]房何，茆秋华，秦贯洲.发电机端部振动监测系统在田湾核电的应用与实践.endprint