500 kW发电机定子线圈烧毁原因分析

2020-01-06赵恩灵

水电站机电技术 2020年1期

赵恩灵

（海委引滦局，天津300393）

1 机组概述

1.1 机组基本情况

机组额定功率500 kW，卧式水轮发电机组，机组型号SFW500-6/850，定子额定电压400 V，定子额定电流902 A，定子采用B级绝缘，转子两侧装有风扇，自循环空气冷却，于1994年10月并网发电。由于引水管路较长，水能沿程损失较大，机组最大带有功400 kW运行。机组通过10 kV线路送到地区变电站。

1.2 机组更新改造

2018年6月，对机组二次部分及出口开关进行更新改造，完成了发电机出线柜、发电机控制柜、发电机励磁柜3面盘柜的更新，以及机组调速及控制系统、励磁系统、发电机同期、保护、计量、出口开关等改造，改造后机组运行正常。

机组更新改造后，发电机保护配置情况为：过电流Ⅰ段保护，整定动作电流为105%额定值，延时5 s；过电流Ⅱ段保护，整定动作电流为110%额定值，延时2 s；过电压保护，整定动作电压为120%额定值，延时0.5 s；保护动作结果为：电气事故停机，跳发电机出口开关及励磁开关，发电气事故信号。

2 事故经过

2.1 机组运行方式

由于上游水位低，机组有功270 kW，功率因数0.90，机组正常运行，各系统投入正常。调速系统自动运行，励磁系统恒电压方式运行。

2.2 事故经过

2019年1月13日09：42，机组事故停机，现地检查显示事故信号为“励磁故障，低励”，信号复归正常，各部检查正常后，开机并网继续运行。19：30，机组水机事故停机，机房内充满浓烟。经现场检查测量，发现定子线圈严重烧毁，经测量转子对地绝缘500 MΩ，定子对地绝缘为0 MΩ。需对定子线圈及铁心进行整体更换。

3 事故原因分析

3.1 机组结构、安装位置原因

此类机组为主轴卧式安装，两侧以滚珠轴承支撑，轴承加注润滑脂。转子端部装有冷却风扇，转子转动后，转子与定子间隙形成风道对定转子进行冷却。机组长时间运行，润滑脂汽化后经风道进入到定转子间隙内，附着在铁心表面，长时间累积，会造成铁心表面积垢，冷却效果变差，绝缘降低。

机组安装在厂房一侧，空间受限，通风较差，夏季空气湿度较大，也会造成绝缘降低。长时间运行的累积效应，造成定子绝缘老化。

3.2 机组未及时进行系统检修

小容量机组日常运行及检修费用投入严重不足，重建轻管现象严重，只重视经济效益，对机组的日常检修不重视。机组于1994年10月并网发电，已经运行20多年，期间未对发电机组部分进行过大修，未及时发现定子绝缘老化的隐患。规程规定机组运行半年进行一次小修，4年进行一次大修。此机组长时间运行，只有发生故障，机组检修时机组才停机，检修故障部位，对其他部位不进行系统检查，安全隐患不能及时发现处理。

3.3 综合控制器功能不完善

此次改造更新综合控制器，采用CPU集成控制，将机组的保护、控制功能集合在一起，完成机组操作、保护所有功能，但记录、查询功能不完善。此次事故定子电流的变化曲线无记录，机组事故停机是过流保护动作跳出口开关，还是机组短路后出口开关过流保护动作跳闸，无法分析判断。

3.4 出现故障信号后，没引起足够重视

此机组上午09：42事故停机，此次是励磁故障，低励动作，反映出机组励磁有问题，造成低励事故原因很多，如发电机组定子出现绝缘损坏，势必造成发电机电流增大，电压降低，由于励磁系统采用恒压方式运行，进而引起励磁电压升高，电流降低，从而引起机组励磁低励事故。发“低励”信号，应对机组励磁系统和定转子进行检查，不应该复归信号，检查未发现问题就开机，不能体现“四不放过”原则。

4 避免事故发生的预防措施

通过对水轮机组长时间运行的状态分析，并结合机组实际，应该从以下几个方面加强管理，避免事故的发生。

4.1 加强设备检修管理

根据规程，结合机组运行状态及运行时间，决定检修方式。发现机组出现异常，运行噪音增大，应及时检修。同时做好机组运行技术档案管理，及时填写机组运行过程的问题，便于决定机组检修方式及检修时间。

类似型式的小容量机组较多，应加强管理，进行全面检查和检修，确保设备安全运行。对每次机组检修的部位及内容进行登记，形成完整的设备技术档案。

4.2 加强人员培训

鉴于小容量机组运行实际情况和人员职责的单一，运行和检修应逐渐实行运检一体化。加强人员培训，从检修和运行角度提高人员技术素质，及时发现问题，解决问题。如发电机端部灰尘较厚，运行和检修人员应知道灰尘较厚会造成绝缘降低，冷却效果变差，不利于定子散热。设备更新后，应及时组织人员培训，从基本原理入手，掌握机组保护及控制系统。