灯泡贯流式水轮发电机组常见故障分析及处理
2019-01-13彭建平
彭建平
(四川嘉陵江新政航电开发有限公司, 四川 仪陇 637600)
近年来全国发电机定子线圈故障时有发生,而定子线圈局部修理的可能性非常小,这样修理工期长势必会造成巨大的经济损失。为此,总结经验教训,分析定子线圈产生故障的原因,对保证发电机的安全运行,防止定子线圈损坏是非常有必要的。
一、灯泡贯流式机组的基本特点
贯流式水轮发电机组属于一种能够有效开发并有效利用低水头、大流量的水力资源与潮汐能源的良好畸形,由于其转轮的效果较高、过流量也比较大、发电机的尺寸较小,加之电站土建的开挖工程量小、建设的周期较短,所需花费的总体投资较少等特点,使其被广泛的应用于在20m或以下的水头段区大大中型水电站,几乎完全取代了传统轴轮式机组,效果比较明显。
二、灯泡贯流式机组常见的故障分析
(一)定子铁心出现位移或松动故障
定子铁心出现位移或松动属于灯泡贯流式机组比较常见且较严重的一种故障,而且各个生产厂家电机在铁心松动部位与形式也会有所不同。如南充南部的红岩子水电厂的发电机,其定子铁心则普遍出现压指变形与压指下铁心的叠片出现松动的情况,而且铁心分瓣组合接缝处的叠片外圆侧也极容易出现波浪形的变形。一般情况下,定子铁心出现位移或是松动现象极容易切割或是磨损线棒使其绝缘,从而使其在运行或是试验中极易被击穿,最终导致机组在运行时产生较大的电磁噪音。而机组出现定子铁心松动的原因主要有一个几个:(1)运行的温度太高。机组在运行时若温度太高,就会使定子铁心变形超出既定范围,进而使其出现翘曲变形现象;(2)铁心的压指刚度不够。定子铁心齿部压紧一般是依靠其端部的压指实现的,若压指刚度不够,一档温度上升,就会将压指顶弯并使其出现永久性的变形,最终造成齿部因压力不足而出现松动。
(二)定子线棒故障
通过试验找出并拆下#110上层故障线棒,发现线棒靠近端部有向内延伸的凹陷,最大凹陷深度0.8mm,且在棱角处有一明显的击穿点。正常的定子线棒,表面则是平整的。按照设计,正常的铁芯拉紧螺杆紧固螺母必须要有一个绝缘垫圈和一个金属垫圈。通过与其他没有故障的铁芯拉紧螺杆对比发现,故障铁芯的拉紧螺杆靠下游侧锁紧螺母只有一个绝缘垫圈,而没有金属垫圈。经过机组的长期运行和振动,在铁芯弹开力的作用下,绝缘垫圈不断受到螺母的挤压内孔变大变簿而裂开。
(三)转子阻尼条断裂与定子绝缘损坏故障
阻尼条断裂同样也是灯泡贯流式机组时常出现的一个故障,如广西贵港航运枢纽电厂4台机组就出现过阻尼条开裂或熔断的故障,且在检查中发现,按旋转的方向来看,位于磁极滑出边的阻尼条是受损最为严重的。而出现这种故障的原因主要有以下几个:(1)电磁设计的不合理。一般情况下,阻尼条尺寸、槽距等都是按照原有的经验公式进行计算设计的,而故障的不断出现也就说明了这些经验公式存在着较多不合理的抵地方,必须进行必要的修正与运行验证;(2)阻尼条松动了。当阻尼条在其槽内出现一定空隙时,因运转过程中出现的谐波电流就会使阻尼条在其槽内出现振动,而这些振动则极容易造成阻尼条的疲劳受损与即系磨损,亦或是在槽内形成火花,使阻尼条出现电话磨损现象;(3)负荷摆动较大,且系统电压太高。灯泡贯流式机组因其转子转动惯量较小,故系统负荷出现波动时其转子所产生的摆动通常都会比一般水轮发电机组要大很多,从而使阻尼绕组中产生较大的电流感应,而当系统的经过分析,发现造成定子绝缘损坏。
三、灯泡贯流式机组常见的故障处理方法
(一)处理灯泡贯流式机组常见的故障
因此,针对这种故障,必须定期检查定子铁心的端部叠片是否出现了位移,而铁性的表面是否出现了黄色铁锈粉,其齿部是否出现的松动、变色、变形以及断裂等迹象,并检查齿压板压指是否出现了松动与变形,而压指同铁心断片间手否出现了空隙,若在机组运行中发现机组出现异常振动情况并发出较大噪声,就需及时查明其原因,一旦发现异常现象就需及时处理,同时,由于机组定子出现故障的主要原因之一就是定子的运行温度过高而导致的,故在处理定子故障时,还必须切实解决定子的通风冷却问题。而且对于已经投入运行的发电机定子,需根据其发电机定子的具体结构及其存在的主要问题特点进行具体的分析,进而找出问题的症结所在,从而采取针对性的解决措施。如某水电站就直接将机组二次冷却系统改为了一次冷却,使得发电机的运行温度下降了15℃左右,结果发现改组后的发电机机组运行正常,再也没有出现定子因温度过高而出现故障的情况。
(二)故障处理
(1)针对定子线棒故障,进行了更换线棒处理,并通过了各项试验,(2)把好设备到货验收关,保证不让有制造缺陷的设备安装、投入运行。(3)加强机组检修过程技术监督管理,确保检修项目和预防性试验项目不漏项、不缺项。(4)加强机组运行中的巡检和监视,定期检测振动、摆度,及时发现并解决设备可能存在的问题,确保机组安全可靠运行。
(三)防治处理措施进行有效的处理
(1)使水轮机调速器或者是发电机功率调节尽量处于平稳状态,以最大限度的避免差落较大的负荷调节;适时调节机组升压变压器运行的档位,从而避免机组在低励磁的状态下运行,以最大限度减小其气隙磁场的畸变;(2)一旦发现阻尼条松动了,就需立即采取加固措施,如用冲子在阻尼的槽口部位对阻尼条进行挤压以增加其固定点,或是在阻尼槽内加入环氧树脂,减小其空隙,亦或是在阻尼环上加焊撒花姑娘固定块以有效阻止阻尼条的松动;(3)认真检查并清理定子与转子中可能存在的残留物,如锯片、钻头、电焊条与焊渣等,以有效防止这些物件破坏转子或定子的绝缘;在机组停机备用的时候,需采取加热、通风等措施有效防止发电机出现绝缘受潮情况,并最大限度的保证机组的防护网完好无损,从而有效避免异物进入到发电机的机膛内,从而对机组运行造成一定损害。
结束语
综上所述,灯泡贯流式机组同一般水轮机组相比有着表现出较多的优势,但是其自身也存在着一定的缺陷,加之外在各种因素的影响使其在实际的运行过程中出现这样或那样的故障,因此必须采取有效的措施对其进行解决,从而使得灯泡贯流式机组能够在我国得到更好的运用与安全稳定的运行,并在实际应用中将安全技术措施不断完善。这不仅要从设备技术层面加强和完善各项安全技术措施,还要不断加强人员安全思想教育,增强人员安全意识,落实人员安全责任,全面提高安全管理工作水平;只有这样才能有效保证灯泡贯流式机组的检修安全。为我国电力与经济建设作出更大的贡献。