淺析大容量發(fā)電機(jī)絕緣故障預(yù)防

1、淺析新建大容量發(fā)電機(jī)組絕緣故障預(yù)防摘要:本文以國內(nèi)某大型發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家匯總近年系統(tǒng)內(nèi)各廠發(fā)生的發(fā)電機(jī)絕緣故障數(shù)據(jù)為依據(jù),分析了新建發(fā)電機(jī)組安裝前后能夠影響發(fā)電機(jī)絕緣的幾處關(guān)鍵點(diǎn)，針對(duì)兄弟單位即將上馬的350MW發(fā)電機(jī)組，以建設(shè)單位角度從技術(shù)管理以及現(xiàn)場(chǎng)工藝管理等不同層面,對(duì)該類型發(fā)電機(jī)的絕緣故障預(yù)防等提出了些許建議。關(guān)鍵字:新建 發(fā)電機(jī) 絕緣 故障 1.前言 為防止發(fā)生發(fā)電機(jī)的損壞事故，根據(jù)國家電力公司防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求、原水利電力部(86)電生火字193號(hào)發(fā)電機(jī)反事故技術(shù)措施、防止200、300MW汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組端部發(fā)生短路的技術(shù)改進(jìn)措施（能源部、機(jī)電部電發(fā)19918

2、7號(hào)）等各項(xiàng)規(guī)定，針對(duì)兄弟單位即將上馬的350MW發(fā)電機(jī)實(shí)際情況，結(jié)合近期臨沂某廠同類型機(jī)組在建設(shè)施工中發(fā)現(xiàn)的問題，在本文中進(jìn)行說明，旨在分析發(fā)電機(jī)安裝及初期運(yùn)行階段的絕緣故障原因，探求新安裝發(fā)電機(jī)絕緣故障預(yù)防的一系列方法。2.發(fā)電機(jī)絕緣故障統(tǒng)計(jì)與分析2.1國內(nèi)某生產(chǎn)商匯總產(chǎn)品故障數(shù)據(jù) 根據(jù)上級(jí)公司下發(fā)加強(qiáng)國內(nèi)某廠生產(chǎn)300MW以上主機(jī)設(shè)備監(jiān)督管理通知內(nèi)容，并根據(jù)通知中有關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)該廠生產(chǎn)的300MW以上發(fā)電機(jī)的故障問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，見下表主要問題典型案列原因歸屬發(fā)電機(jī)定子端部緊固件松動(dòng)脫落、磨損絕緣信陽3、4號(hào)，許昌3號(hào)，七臺(tái)河3號(hào)，潮州1號(hào)，呂四港3號(hào)，景泰1號(hào)，寧德3號(hào)等24臺(tái)機(jī)組制造廠施

3、工工藝發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子引線不銹鋼墊條斷裂所有機(jī)組制造廠設(shè)計(jì)定子槽楔松動(dòng)均不同程度存在轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)下分區(qū)隔板松動(dòng)許昌4號(hào)、馬三2號(hào)制造廠施工工藝發(fā)電機(jī)定子端部過渡引線燒損烏沙山1號(hào)，金竹山1、2號(hào)設(shè)計(jì)、安裝、制造發(fā)電機(jī)定子線棒絕緣損壞寧德3號(hào)、金竹山2號(hào)制造廠施工工藝*發(fā)電機(jī)氫冷器漏氫王灘1號(hào)，信陽3號(hào)制造問題*發(fā)電機(jī)部件焊縫運(yùn)行中開裂烏沙山轉(zhuǎn)子引線開焊變形，運(yùn)城2號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子線圈韓芬裂紋設(shè)計(jì)制造*發(fā)電機(jī)端部定子線棒水電接頭焊口開裂許昌禹龍3號(hào)、信陽華豫的3號(hào)機(jī)制造廠施工工藝根據(jù)以上數(shù)據(jù)，按“最高、較高、一般、較低”劃分四個(gè)檔次，統(tǒng)計(jì)劃分各部位故障機(jī)率，見下表故障部位故障表現(xiàn)故障原因故障機(jī)率定子槽楔槽楔松動(dòng)

4、、定子繞組損壞新機(jī)投產(chǎn)后振動(dòng)、溫度、負(fù)荷變化等原因。最高定子端部定子端部緊固件松動(dòng)脫落、磨損絕緣組裝或修復(fù)工藝問題，造成緊固件緊力不夠或適形材料浸膠不充分。較高部件焊縫部分焊接焊縫運(yùn)行中開裂（電焊、銀焊）焊接工藝存在問題。一般轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)護(hù)環(huán)內(nèi)隔板松動(dòng)新機(jī)投產(chǎn)后振動(dòng)、溫度、負(fù)荷變化等原因。一般*氫冷器漏氫制造工藝存在問題或安裝施工過程中損傷或運(yùn)行過程中誤操作較低*冷卻水管引線燒損設(shè)計(jì)圖紙及安裝施工問題較低2.2故障分析 根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可見，定子槽楔及定子端部故障成為發(fā)電機(jī)高發(fā)性故障，發(fā)生的原因主要由設(shè)計(jì)制造、安裝工藝等造成。一方面，基本在所有發(fā)電機(jī)上均存在定子槽楔故障（槽楔、繞組松動(dòng)），以許昌禹

5、龍、張家口熱電、景泰等廠機(jī)組發(fā)生的情況來看，不論是新裝機(jī)組或是已投產(chǎn)運(yùn)行機(jī)組，均存在不同程度的松動(dòng)現(xiàn)象，并且由于波紋板等彈性材料的老化等問題，無法對(duì)該類故障一次性解決，成為影響發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的一個(gè)最主要隱患。該類故障一旦發(fā)生，搶修工藝復(fù)雜，搶修工期長(zhǎng)，對(duì)發(fā)電公司造成的損失非常大。另一方面，發(fā)電機(jī)的端部絕緣故障成為影響發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的另一大隱患，國產(chǎn)大型發(fā)電機(jī)組定子繞組多采用水內(nèi)冷方式，該種冷卻方式造成工藝上的難度加大。在發(fā)電機(jī)定子故障中，定子繞組端部絕緣引起的事故占較大比例，國產(chǎn)300 MW及以上系列發(fā)電機(jī)曾多次發(fā)生過定子繞組端部固定結(jié)構(gòu)及端部絕緣工藝不良，運(yùn)行中振動(dòng)大引發(fā)的線棒與固定部件松動(dòng)

6、、絕緣磨損，鼻部空心導(dǎo)線漏水，造成接地和相間短路故障的發(fā)生。 其它故障，例如焊接問題、氫冷器漏氫、冷卻水管等故障發(fā)生概率不高，并且故障原因主要以生產(chǎn)廠家的制作、安裝工藝為主，關(guān)于發(fā)電機(jī)端部及定轉(zhuǎn)子繞組等制作工藝的改進(jìn)及新工藝、新技術(shù)的采用在本文不再說明。 經(jīng)過對(duì)有關(guān)故障情況了解后，分析定子槽楔及定子端部故障發(fā)生的主要原因主要有以下幾點(diǎn)：（1）生產(chǎn)廠家在端部絕緣在制造過程中，主要為人工制作方式，制作工藝存在問題，如下圖所示，手工制作部分(A圖4、6、7、11、12等部位及B圖槽楔、波紋板)涉及到緊力和浸膠等關(guān)鍵性工藝，類似部位容易發(fā)生緊力不夠、浸膠不充分等現(xiàn)象，目前新機(jī)出廠的有關(guān)試驗(yàn)無法對(duì)該類缺

7、陷進(jìn)行有效檢測(cè)，形成技術(shù)漏洞；A圖B圖（2）新機(jī)出廠后經(jīng)過運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、安裝振動(dòng)、環(huán)境溫度變化以及運(yùn)行投產(chǎn)后的振動(dòng)均可造成緊固件和手工綁扎部位的松動(dòng)。過程描述存在變化量對(duì)發(fā)電機(jī)影響出廠裝車定轉(zhuǎn)子第一次整體起吊剛性變化，影響鐵芯緊力長(zhǎng)途運(yùn)輸路途車輛顛簸振動(dòng)堅(jiān)固件松動(dòng)、到場(chǎng)存儲(chǔ)定轉(zhuǎn)子第二次整體起吊現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)環(huán)境溫、濕度變化絕緣材料受潮程度及溫差變化導(dǎo)致的熱脹冷縮現(xiàn)場(chǎng)安裝定轉(zhuǎn)子第三次整體起吊安裝振動(dòng)、誤碰堅(jiān)固件松動(dòng)、絕緣損傷（3）在新建發(fā)電機(jī)組施工過程中發(fā)電機(jī)的安裝存在特殊性,電建公司是由汽機(jī)專業(yè)與電氣專業(yè)分工完成發(fā)電機(jī)的安裝工作,在施工過程中兩個(gè)專業(yè)交叉施工項(xiàng)目較多，在具體施工過程中容易發(fā)生推諉及驗(yàn)收

8、等問題。并且施工單位一般以DL/T 5210.3-2009電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及證價(jià)規(guī)程（第三部分 汽輪發(fā)電機(jī)組）和DL/T5161.7-2002電氣裝置安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)及評(píng)定規(guī)程（第七部分 旋轉(zhuǎn)電機(jī)）執(zhí)行具體施工，該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)發(fā)電機(jī)定子的波紋板試驗(yàn)未進(jìn)行強(qiáng)制規(guī)定，僅以廠家提供意見為準(zhǔn)，并且對(duì)于發(fā)電機(jī)定子端部檢查內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)不也不十分明確，造成檢查、驗(yàn)收流于形式。（4）經(jīng)過對(duì)臨沂某廠建設(shè)監(jiān)督中發(fā)現(xiàn)，由于生產(chǎn)廠代表駐場(chǎng)一般為1至2人，主要為機(jī)務(wù)專業(yè)人員，所以新機(jī)部分重要的電氣檢測(cè)、試驗(yàn)項(xiàng)目（例如：定子的鐵損試驗(yàn)和波紋板試驗(yàn)）在出廠前完成，新機(jī)安裝后不再進(jìn)行類似試驗(yàn)，造成了無法對(duì)運(yùn)輸、安裝工藝等過

9、程的試驗(yàn)監(jiān)控，存在管理漏洞。3.故障預(yù)防建議3.1工程管理預(yù)防3.1.1加強(qiáng)發(fā)電機(jī)監(jiān)造力度。對(duì)于發(fā)電機(jī)的前期監(jiān)造工作應(yīng)嚴(yán)格按照公司監(jiān)造標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，監(jiān)造前期應(yīng)收集、熟悉設(shè)備有關(guān)的法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、合同等資料文件、技術(shù)條件、主要工藝方法以及管理程序等文件。駐廠監(jiān)造實(shí)施過程中應(yīng)對(duì)制造過程的質(zhì)檢點(diǎn)（W點(diǎn)、H點(diǎn)）進(jìn)行見證（如有條件可拍照或錄像），對(duì)過程中發(fā)生的不符合項(xiàng)應(yīng)全程進(jìn)行跟蹤，按照程序要求對(duì)不同類別不符合項(xiàng)進(jìn)行見證處理、關(guān)閉和簽字確認(rèn)。監(jiān)造過程中還應(yīng)參加制造廠有關(guān)工藝和技術(shù)修改的審查等會(huì)議，并且定期編制監(jiān)造報(bào)告，及時(shí)向公司反映制造過程中存在的問題、處理情況以及對(duì)設(shè)備制造質(zhì)量、交付進(jìn)度、經(jīng)費(fèi)等可能產(chǎn)生

10、的影響。 出廠驗(yàn)收階段一方面應(yīng)按合同和驗(yàn)收相關(guān)程序要求，清點(diǎn)交工資料文件，審查其合格性，檢查裝箱文件等，對(duì)發(fā)電機(jī)出廠有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)。另一方面還應(yīng)對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行硬件驗(yàn)收和有關(guān)零部件、備品備件的檢查和清點(diǎn)等工作。3.1.2 嚴(yán)格前期管理文件審批。對(duì)于電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及證價(jià)規(guī)程、電氣裝置安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)及評(píng)定規(guī)程中的部分施工驗(yàn)收等級(jí)確認(rèn)時(shí)，應(yīng)將可能存在絕緣故障隱患的施工項(xiàng)目適當(dāng)提高驗(yàn)收級(jí)別， 并加入現(xiàn)場(chǎng)旁站鑒證等內(nèi)容，防止出現(xiàn)虛假、模糊數(shù)據(jù)。要求發(fā)電機(jī)試運(yùn)前必須按照標(biāo)準(zhǔn)要求，完成必要的電氣試驗(yàn)和物理試驗(yàn)，建議將發(fā)電機(jī)所有試驗(yàn)項(xiàng)目均列為H點(diǎn)驗(yàn)收。例如：發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子氣密試驗(yàn)、波紋板試驗(yàn)等試驗(yàn)項(xiàng)

11、目按電力行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為三級(jí)驗(yàn)收（施工單位、監(jiān)理單位、生產(chǎn)廠家），在施工過程中應(yīng)適當(dāng)增加驗(yàn)收級(jí)別至四級(jí)或五級(jí)（建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位），該項(xiàng)工作需在開工前的施工驗(yàn)收等級(jí)審核表中體現(xiàn)，提前將驗(yàn)收等級(jí)進(jìn)行修改。3.1.3加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工驗(yàn)收。現(xiàn)場(chǎng)安裝施工過程中，施工單位電氣專業(yè)和汽機(jī)專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人在各重要結(jié)點(diǎn)的安裝時(shí)應(yīng)全程在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)施工，防止出現(xiàn)施工藝錯(cuò)誤或降低標(biāo)準(zhǔn)的問題。對(duì)于發(fā)電機(jī)H點(diǎn)的驗(yàn)收工作，建議施工技術(shù)人員、監(jiān)理、建設(shè)單位代表到場(chǎng)全程鑒證，試驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)間過長(zhǎng)的應(yīng)在試驗(yàn)旁站后進(jìn)行抽檢，以復(fù)核試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。3.1.4充分發(fā)揮廠代、監(jiān)理職能。在發(fā)電機(jī)定子安裝完畢后，可向發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家要求臨時(shí)增加電氣專業(yè)

12、廠代，對(duì)發(fā)電機(jī)相關(guān)部位進(jìn)行二次緊固檢查。在建設(shè)施工過程中，應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化監(jiān)理職能，以提高建設(shè)單位設(shè)備安裝質(zhì)量為根本目的，對(duì)于涉及發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵芯、繞組等較重要施工項(xiàng)目時(shí)，建議監(jiān)理全程監(jiān)控。3.1.5強(qiáng)化設(shè)備定期檢修管理。嚴(yán)格按照DL/T838-2003發(fā)電企業(yè)設(shè)備檢修導(dǎo)則要求，新裝發(fā)電機(jī)組應(yīng)在規(guī)定期限內(nèi)進(jìn)行各個(gè)等級(jí)的檢修工作，并且介于該生產(chǎn)廠家發(fā)電機(jī)發(fā)生的類似絕緣故障的先例，建議在前兩次B級(jí)檢修項(xiàng)目中增加“發(fā)電機(jī)抽轉(zhuǎn)子檢查”內(nèi)容，主要目的是對(duì)發(fā)電機(jī)定子槽楔、波紋板、發(fā)電機(jī)端部等進(jìn)行試驗(yàn)、檢查。3.2施工技術(shù)預(yù)防3.2.1嚴(yán)格按照DL/T 5210.3-2009電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及證價(jià)規(guī)程（第三

13、部分 汽輪發(fā)電機(jī)組）和DL/T5161.7-2002電氣裝置安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)及評(píng)定規(guī)程（第七部分 旋轉(zhuǎn)電機(jī)）等有關(guān)建設(shè)安裝施工標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，對(duì)于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中未明確數(shù)據(jù)的驗(yàn)收項(xiàng)目建議采用詳細(xì)描述與影像資料的方式進(jìn)行工程資料備案。3.2.2建議發(fā)電機(jī)定子安裝完畢后，增加定子鐵損試驗(yàn)（第二次）、波紋板試驗(yàn)（第二次）、端部檢查（第二次）等涉及到發(fā)電機(jī)絕緣故障有關(guān)的試驗(yàn)項(xiàng)目，以達(dá)到對(duì)運(yùn)輸、安裝過程的監(jiān)控。3.2.3提前完成內(nèi)冷水系統(tǒng)的安裝、調(diào)試工作，待發(fā)電機(jī)定子安裝及有關(guān)壓力試驗(yàn)合格后，及時(shí)投入內(nèi)冷水，防止發(fā)電機(jī)定子受潮；發(fā)電機(jī)定子安裝后應(yīng)在汽、勵(lì)兩側(cè)用專用蓬布遮擋（如有條件可投入加熱裝置），轉(zhuǎn)子到場(chǎng)后應(yīng)以塑

14、料布包裹密封。3.2.4對(duì)于歷次停機(jī)檢修中，機(jī)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的松動(dòng)、黃粉等異?，F(xiàn)像，應(yīng)提高異常判斷的標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到預(yù)防絕緣故障發(fā)生的目的。3.3運(yùn)行監(jiān)控預(yù)防3.3.1按規(guī)定投停發(fā)電機(jī)有關(guān)保護(hù)。例如發(fā)電機(jī)定子過電壓、接地保護(hù)，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)、兩點(diǎn)接地等保護(hù)的投入除要按照有關(guān)保護(hù)投停規(guī)定外，還應(yīng)充分考慮到本廠發(fā)電機(jī)運(yùn)行的實(shí)際情況，防止出現(xiàn)設(shè)備無保護(hù)或缺保護(hù)狀態(tài)下運(yùn)行。3.3.2密切監(jiān)視發(fā)電機(jī)絕緣過熱監(jiān)測(cè)裝置（或局部放電監(jiān)測(cè)裝置）情況。一般情況下，在新安裝機(jī)組試運(yùn)初期，絕緣過熱監(jiān)測(cè)裝置容易發(fā)生誤報(bào)問題，對(duì)于裝置報(bào)警問題應(yīng)從兩個(gè)方面考慮。一方面聯(lián)接管路的安裝、操作方式、氣流量以及溫度、濕度都會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)裝置產(chǎn)生影響，從而

15、發(fā)生誤報(bào)；這時(shí)可以從故障曲線進(jìn)行判斷，曲線變化規(guī)律若果是幅值變化不大、波形較為均勻，排除溫濕度的影響外，一般有可能是放大器故障等裝置故障導(dǎo)致。同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)該裝置在試運(yùn)行期間報(bào)警十分頻繁，在試運(yùn)后期逐漸好轉(zhuǎn)，懷疑是否還存在發(fā)電機(jī)絕緣材料在制作時(shí)的工況與發(fā)電機(jī)充氫后的工況差別大，機(jī)內(nèi)生成一定量的絕緣介質(zhì)所引起，隨著機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，故障曲線會(huì)向著平穩(wěn)的趨勢(shì)發(fā)展。另一方面，還應(yīng)考慮到發(fā)電機(jī)內(nèi)部絕緣材料確實(shí)由于某種原因受到了破壞，這種情況下，裝置故障曲線應(yīng)向著波動(dòng)越來越大的趨勢(shì)發(fā)展。發(fā)電機(jī)絕緣過熱故障報(bào)警為早期預(yù)報(bào)，從第一次報(bào)警到故障的明朗化需要有一個(gè)發(fā)展過程，應(yīng)隨時(shí)注意保留歷次報(bào)警的

16、詳細(xì)資料，建立故障檔案，為故障分析提供科學(xué)的依據(jù)。在故障報(bào)警判斷的同時(shí)，還應(yīng)以氣體色譜分析結(jié)果和廠家技術(shù)人員的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)為判斷依據(jù)，盡快對(duì)裝置報(bào)警問題進(jìn)行調(diào)查定性。3.3.3 防止軸承潤(rùn)滑油、密封油等進(jìn)入發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，線圈絕緣和半導(dǎo)體漆因受到油的侵蝕、溶解而使絕緣強(qiáng)度和防暈性能大大降低，汽輪機(jī)密封油、潤(rùn)滑油對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣材料有嚴(yán)重的不可逆損傷（即絕緣材料老化）。防止向發(fā)電機(jī)內(nèi)漏油應(yīng)從兩個(gè)方面入手，一是安裝、檢修后應(yīng)按規(guī)定調(diào)整內(nèi)油檔及密封油檔板的徑向間隙，停機(jī)檢修期間如發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)大軸密封瓦處軸頸有磨損的溝槽，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理；二是在機(jī)組運(yùn)行時(shí)（特別是開、停機(jī)期間）應(yīng)密切監(jiān)視發(fā)電機(jī)氫壓與油壓，并做好調(diào)節(jié)，防止向發(fā)電機(jī)內(nèi)漏油。4.結(jié)束語 綜上所述，新裝發(fā)電機(jī)絕緣故障屬于頻發(fā)性故障，一旦發(fā)生，將對(duì)建設(shè)單位造成很大損失，其發(fā)生原因除生產(chǎn)廠家的制作工藝外，還受到安裝