600MW汽轮发电机励磁与稳定探讨

柯元丰

(浙江大唐乌沙山发电有限责任公司,浙江宁波 315722)

600MW汽轮发电机励磁与稳定探讨

柯元丰

(浙江大唐乌沙山发电有限责任公司,浙江宁波 315722)

600MW汽轮发电机励磁与稳定对电网运行安全稳定有着重要的作用。本文以600MW汽轮发电机励磁系统原理以及应用为基础,结合600MW 汽轮发电机运行时常见故障以及处理措施,对600MW汽轮发电机的运行进行了探讨。该研究对优化我国600MW汽轮发电机励磁与稳定的应用有一定的参考作用。

600MW 汽轮发电机 励磁 稳定

伴随着社会经济的发展,电能所具有的作用非常重要。对于大型机组来说,其本身有着比中小型机组显著的优越性,但是这就使得大型机组在容量增大、结构、参数以及运行特性等方面都存在着极大的变化,因而也会给其本身的运行带来一定的影响[1]。从这个层面出发,本文对600MW汽轮发电机励磁与稳定进行探讨。

1 汽轮发电机励磁系统原理以及应用

600MW汽轮发电机组在工作的过程中,励磁系统有着重要的作用。其作用主要体现在对600MW汽轮发电机组电力系统的电压控制方面。伴随着我国电力系统的不断发展,电网规模呈逐渐扩大的发展趋势,这就使得电网运行所具有的安全性与稳定性变的更为关键[2]。从600MW汽轮发电机组励磁系统原理的层面来看,励磁系统本身是作为调节机端电压的重要工具存在的,其作用主要是提高电力系统的稳定性与可靠性。在我国现有的励磁系统的组成原理中主要包括励磁功率单元、励磁调节器、发电以及机组共同组成的反馈控制系统,该系统是复合的[3]。汽轮发电机励磁系统主要有两类,一类是他励交流励磁机励磁系统,另外一类是自励与自复励静止励磁系统。其中他励交流励磁机励磁系统本身是现有的600MW汽轮发电机机组中采用较多的系统,其优势主要体现在对励磁功率的控制效果较高,具有较高的可靠性,不易受到其它极端护短问题所造成的不利影响。自励与自复励静止励磁系统在应用中又进一步分为常规励磁系统、快速励磁系统以及高起始励磁系统。直流励磁机励磁系统通过一定的处理后能够接近或者达到高起始励磁系统。

对于电力系统来说,确保其能够安全与稳定运行与计算的重点在于运动中能否建立精准的数学模型,还包括能够采用和实际系统需求相吻合的可利用模型参数。这就使得在我国现有的在600MW汽轮发电机励磁系统中励磁系统建模方面的工作非常关键,对提高汽轮发电机的稳定性有着不可取代的作用[4]。在这种情况下,对运行中600MW汽轮发电机组的电力系统稳定应进行精确的计算,进而促使系统稳定性与安全性的提升。这就涉及到600MW汽轮发电机励磁系统的建模,建模工作包括搜集励磁系统建模所需要的发电机资料与励磁机资料,还需要建立励磁系统的原始模型参数,一般需要对调节器的各个环节参数与各限幅值进行实测。简而言之,结合600MW汽轮发电机组励磁系统所具有的特殊性,通过不断提高模型参数辨识方面的工作,进而提高发电机励磁系统的准确性,促使600MW汽轮发电机组励磁系统能够提高其应有的性能,推动600MW汽轮发电机组的安全性与稳定性的发展。

2 600MW汽轮发电机运行时常见故障以及处理措施

600MW汽轮发电机运行中能否确保应有的稳定,受多种因素的影响[5]。600MW汽轮发电机在运行过程中可能发生的故障较多,本文仅对其在运行中常见的故障进行分析,并针对分析结果提出相应的处理措施。

2.1 600MW汽轮发电机运行时常见故障分析

600MW汽轮发电机运行时常见故障主要有定子绕组故障、转子绕组故障以及定子铁芯故障等等。

从定子绕组故障的层来看,我国现有使用的600MW 汽轮发电机中所采用的冷却方式受我国现有的设计能力、制造水平、工艺环境、维修水平、保养能力以及运行管理水平等方面情况的限制,还存在一定的问题[6]。如定子绕组接地以及短路方面的问题经常会存在,同时此类问题一般都发生在绕组端部,这方面的问题一般表现为定子冷却水其自身的回路出现堵塞问题;定子绕组存在漏水方面的问题;由于焊接方面质量差造成接头存在损坏;定子绕组上留有金属的异物等等。

从转子绕组故障的层面来看,600MW汽轮发电机运行时转子绕组的常见故障主要表现为匝间短路问题、集电刷-电环装置烧毁故障、热变形与对地绝缘等等情况,对于造成转子绕组发生匝间短路与对地绝缘等方面的问题多数是因为存在金属异物以及焊渣等方面的物质进入到了汽轮发电机的转子绕组中;对于发电机来说水内冷转子绕组在存在堵塞的情况下,局部的热量会发生集中,进而造成匝间绝缘出现烧毁的问题;汽轮发电机的转子绕组如果热量过高就会造成绝缘出现损坏;制造中如果存在质量方面的不足就会容易造成汽轮发电机运行的不稳定;600MW汽轮发电机的系统在运行中,如果所受到的机械应力与受热应力存在强度过大方面的问题,就容易导致对绝缘的破坏。600MW汽轮发电机绕组在运作的过程中,如果存在的塑性变形较多,就会导致对端部与槽部绝缘的破坏,进而导致匝间短路与接地方面问题的存在,严重的甚至还会导致绕组出现断裂。

从定子铁芯故障的层面来看,因为受600MW汽轮发电机在装配工艺与制造方式等方面诸多因素的限制,在运行过程中会存在两端压指的高度偏差、铁芯装压中存在的冷热压次数以及压力大小等方面的故障,对于电机来说,其铁芯是需要持续性的处于交变电磁力本身的动态作用的,因而在这种情况下600MW汽轮发电机的定子铁芯叠片在应用的过程中就较易发生整体松弛或者局部松弛方面的问题,600MW汽轮发电机自身的有效铁芯片间如果存在绝缘方面的损坏,就会使得局部热量出现过大,甚至会造定子绕组出现连锁故障。

2.2 600MW汽轮发电机运行时常见故障处理措施

针对上文对600MW汽轮发电机运行时常见故障的分析,本文确定以下处理措施。

从定子绕组故障的处理来看,可以通过超声波流量或者热水流这两项试验的方式,来明确汽轮发电机的定子水路是否存在堵塞方面的问题,保证冷水在质量方面能够满足技术要求,确保水冷系统检温计应有的准确性;改善接头结构,提高焊接作业的质量标准,确保定子绕组鼻部与定子绕组端部能够稳定与牢固,提高对空心铜线质量的检测,优化定子绕组在绝缘引水管方面的布局;在定子绕组焊接后还应对其进行质量方面的检测,保证应有的质量,确保导线能够经过一定的整形处理,并且确保接头应具有符合要求的光滑性;上下层渐开线线棒间隙等比较重要的地方应做好检查工作与清理工作,保证内部不存在螺母等金属方面的异物;优化定子绕组线棒在成型与胶化方面的相关工艺,提高鼻部与端部渐开线在径向与切向等方面的固定性;通过监测系统的应用,实现对局部放电量的实时监测,进而能够有效的对定子绕组在绝缘性能方面进行及时判断[7]。

从转子绕组故障的处理来看,在转子应用的过程中,需要不断优化转子回路所具有的灭磁效果,只有这样才能保障转子绕组绝缘设备应具有的过电压;关注对汽轮发电机运行中的维修工作与保养工作,对于汽轮发电机来说,转子绕组是不应该在激烈的振动与温度过高的情况下进行时间较长的连续运作的;改善转子绕组在通风方面的结构,对导体通风孔的堵塞与错位方面的情况进行定期的检查;在设备大修的状态下应对转子绕组绝缘情况进行检查;在并联的运行中应保障电刷电流能够均匀分布;把内部可能存在的金属异物或者杂物等应及时进行清理;确保集电环与电刷滑动接触在稳定度上符合需要,环表面必须干净整洁而且还应有薄膜层;把转子滑环所具有的碳粉应及时进行清理,定期对滑环正负极性进行改变;对转子绕组在匝间短路方面的障碍可以利用微分探测线圈法进行处理;从预防油污到集电环小室内的层面出发,需要配有专业在线监测方面的设备。

从定子铁芯故障的处理来看,需要关注定子铁芯的制造过程以及关注对其的监测,在冲压硅钢片做好以后,应去除掉边缘毛刺;在对整个600MW机组大修的情况下,应对穿心螺杆以及定位筋螺杆的螺母进行检查,确定是否存在松动的情况,通过损耗试验等方法对是否存在故障进行检查,还可以通过红外热像仪的应用来对内膛铁芯表面的情况进行检查,进而确定存在问题的点;叠压的情况下,应控制好压装力度,进而提升铁芯所具有的压装质量。

3 结语

600MW汽轮发电机机组因为本身具有体积庞大、荷载大以及轴系长等方面的特点,这就决定了其在励磁与稳定有着特殊的要求[8]。这就需要应结合此类发电机机组的实际情况,确定相应的处理措施,通过切实可行的检修方案的制定与实施,不断的优化工程质量水平。从确保我国国产大型汽轮机组能够安全稳定运行的层面出发,需要把机组在安装、检修以及运行中所存在的消极因素彻底的消除,只有这样才能从根本上确保600MW 汽轮发电机的正常运行。

[1]刘立.发电机励磁系统保护误动的原因与处理[J].中国设备工程,2014,(3)：43-44.

[2]刘闯,宋大伟.600MW 汽轮发电机组的励磁调节器[J].科技创业家,2012,(7)：146.

[3]张谦,王广,代泽兵,董绿荷.基于典型600MW汽轮发电机组的汽机基础评价规范的对比[J].武汉大学学报(工学版),2013,(10)：166-169.

[4]李伟清.600MW汽轮发电机组扭振损坏原因浅析[J].东北电力技术,2013,(4)：11-12.

[5]关海平,焦晓亮,乔增熙,万杰.600MW汽轮发电机组运行状况的调研分析[J].节能技术,2011,(1)：57-59.

[6]师诚,刘笑驰,祝艳平,廖松涛.某引进型600MW汽轮发电机振动分析及对策[J].中国电业(技术版),2012,(9)：53-55.

[7]李伟清.汽轮发电机故障检查分析及预防(第二版)[M].北京：中国电力出版社,2010：78-79.

[8]栾国元.600MW 汽轮发电机组安装工艺改进[J].科技致富向导,2011,(11)：243.