論文-發(fā)電機(jī)定子接地處理及原因分析

中國(guó)華能集團(tuán)公司2017年技師考評(píng)申報(bào)材料（論文）申報(bào)單位：華能九臺(tái)電廠姓名：趙麗麗工種：電氣試驗(yàn)工專(zhuān)業(yè)：電氣檢修發(fā)電機(jī)定子接地處理及原因分析華能吉林發(fā)電有限公司九臺(tái)電廠趙麗麗摘要：發(fā)電機(jī)是電力之源，作為火力發(fā)電廠主要設(shè)備，發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子繞組絕緣和接頭由于電、熱和機(jī)械振動(dòng)影響會(huì)逐漸老化和接觸不良，運(yùn)行中易產(chǎn)生事故。發(fā)電機(jī)在日常生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，它的健康運(yùn)行與否直接關(guān)系到發(fā)電廠能否經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生接地故障時(shí)，對(duì)事故發(fā)生原因進(jìn)行分析和判斷,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)動(dòng)作及設(shè)備情況及時(shí)分析原因,準(zhǔn)確判斷出是一次設(shè)備還是二次設(shè)備造成,并快速消除設(shè)備隱患,保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文介紹了我廠發(fā)電機(jī)定子接地故障的查找過(guò)程、處理經(jīng)過(guò)、原因分析及防范措施等。關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)絕緣定子接地直流耐壓故障分析1、機(jī)組概述我電廠2號(hào)發(fā)電機(jī)組為670MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，汽輪發(fā)電機(jī)（QFSN-670—2型）由哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司制造。機(jī)組型式為水-氫-氫冷670MW發(fā)電機(jī)組。本型發(fā)電機(jī)為三相交流隱極式同步發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)采用整體全密封、內(nèi)部氫氣循環(huán)、定子繞組水內(nèi)冷、定子鐵芯及端部結(jié)構(gòu)件氫氣表面冷卻、轉(zhuǎn)子繞組氣隙取氫氣內(nèi)冷的冷卻方式。定子電壓20KV，定子電流21.49KA。該機(jī)組于2009年12月6日投運(yùn)至今，曾發(fā)生過(guò)勵(lì)側(cè)主引線并聯(lián)環(huán)上下接頭處漏氫已處理好，本次故障發(fā)生前機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，已持續(xù)運(yùn)行一年多。2、機(jī)組運(yùn)行方式及動(dòng)作情況故障前，我廠1號(hào)、2號(hào)機(jī)組正常雙機(jī)運(yùn)行，1號(hào)發(fā)電機(jī)有功功率540MW,2號(hào)發(fā)電機(jī)有功功率465MW,頻率50Hz。，2號(hào)發(fā)電機(jī)組于2014年08月22日19時(shí)06分跳閘，發(fā)變組保護(hù)正確動(dòng)作，廠用電切換正確。主機(jī)聯(lián)跳2號(hào)爐機(jī)組打閘停機(jī)，500KV開(kāi)關(guān)場(chǎng)內(nèi)5021、5022斷路器跳閘，檢查發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作報(bào)告為：2014-08-2219:06:22:111,01000ms，定子零序電壓，01005ms，定子零序電壓高段。查看發(fā)變組保護(hù)起動(dòng)后1至2個(gè)周波內(nèi)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓UA1=16.67V，UB1=82.24V，UC1=89.28V，發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓值72.18V，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓值40.12V。（詳見(jiàn)附圖1）附圖1.#2發(fā)變組故障錄波器錄波故障發(fā)生后，因保護(hù)動(dòng)作正確，檢修人員立即把2號(hào)發(fā)電機(jī)出線軟連接處解開(kāi)，并測(cè)試發(fā)電機(jī)繞組絕緣，三相對(duì)地絕緣為零，對(duì)離相母線A、B、C三相分別搖測(cè)絕緣為3000MΩ以上，拆除發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)軟連接，經(jīng)測(cè)量A相對(duì)地絕緣0MΩ，B、C相對(duì)地絕緣均為637MΩ。初步可以斷定為2號(hào)發(fā)電機(jī)A相定子內(nèi)部接地故障。3、接地故障點(diǎn)查找3.1當(dāng)具備條件時(shí)，檢修人員打開(kāi)發(fā)電機(jī)兩側(cè)氫氣冷卻器的人孔門(mén)，進(jìn)入發(fā)電機(jī)定子膛內(nèi)進(jìn)行初步外觀檢查，并未發(fā)現(xiàn)放電現(xiàn)象和故障點(diǎn)。3.2中性點(diǎn)引出線拆開(kāi)后測(cè)量發(fā)電機(jī)定子三相繞組對(duì)地的絕緣電阻，其中B相對(duì)地絕緣電阻R15=0.64GΩ，R60=0.87GΩ，吸收比K為1.36，C相對(duì)地絕緣電阻R15=1.85GΩ，R60=3.34GΩ，吸收比K為1.8，而A相定子繞組對(duì)地絕緣電阻為0MΩ，可以初步斷定發(fā)電機(jī)定子A相線棒接地。當(dāng)拆除發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)兩側(cè)上端蓋和內(nèi)護(hù)板，做進(jìn)一步測(cè)量，A相對(duì)地絕緣電阻值仍為0MΩ，B相對(duì)地絕緣電阻R15=0.40GΩ，R60=1.66GΩ，吸收比K為4.20，C相對(duì)地絕緣電阻R15=0.46GΩ，R60=1.96GΩ，吸收比K為4.26。通過(guò)測(cè)試結(jié)果，可以判斷為發(fā)電機(jī)定子A相繞組線棒接地。3.3定子接地點(diǎn)具體部位的查找在查找接地點(diǎn)部位前，因發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在定子膛內(nèi)，故拆除發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)兩側(cè)上端蓋和內(nèi)護(hù)板及定轉(zhuǎn)子之間風(fēng)區(qū)隔板，利用內(nèi)窺鏡來(lái)初步檢查，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)在汽側(cè)2號(hào)槽處，鐵芯片間短路過(guò)熱，燒壞定子A相#2槽線棒主絕緣,造成接地故障保護(hù)正確動(dòng)作跳閘，進(jìn)一步分析應(yīng)是鐵芯松動(dòng)，片間絕緣損壞而引起。為了進(jìn)一步查找故障點(diǎn)，我們采用電容器放電法來(lái)進(jìn)行，用一個(gè)10kV電容器、電容量為20μF，運(yùn)用直流沖擊法進(jìn)行故障點(diǎn)確認(rèn)，并在汽側(cè)、勵(lì)兩側(cè)不同部位派專(zhuān)人觀察具體放電點(diǎn)。試驗(yàn)中直流沖擊法利用直流耐壓試驗(yàn)裝置對(duì)電容器進(jìn)行充電，當(dāng)電壓達(dá)到2.0kV時(shí)，用絕緣放電桿對(duì)定子線棒A相進(jìn)行放電，在第一次放電過(guò)程中，在汽側(cè)2號(hào)槽位置上聽(tīng)到了放電聲音，并觀察到了放電火花，因與內(nèi)窺鏡觀察故障點(diǎn)與試驗(yàn)查找結(jié)論一致，這樣就確定了接地點(diǎn)的準(zhǔn)確部位。3.4當(dāng)抽出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)入定子膛內(nèi)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，在汽側(cè)2號(hào)槽處，鐵芯松動(dòng)并燒損嚴(yán)重，詳見(jiàn)附圖2。附圖22號(hào)發(fā)電機(jī)側(cè)2號(hào)槽故障點(diǎn)圖片搶修過(guò)程中經(jīng)哈爾濱電機(jī)廠技術(shù)人員對(duì)故障點(diǎn)處進(jìn)行絕緣處理，試驗(yàn)人員進(jìn)一步測(cè)試后，滿足了電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程的要求。4、故障原因分析我廠2號(hào)發(fā)電機(jī)定子繞組接地的主要原因是機(jī)組長(zhǎng)周期高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，定子鐵芯硅鋼片松動(dòng)，松動(dòng)的鐵芯硅鋼片在電動(dòng)力的作用下發(fā)生振動(dòng)，振動(dòng)的硅鋼片與相鄰硅鋼片相互磨擦，造成硅鋼片片間絕緣磨損，引起硅鋼片片間放電以及短路，燒損硅鋼片，硅鋼片短路環(huán)流和放電引起的發(fā)熱，進(jìn)一步造成定子鐵芯過(guò)熱現(xiàn)象加劇，由于發(fā)電機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行，最終導(dǎo)致汽側(cè)2號(hào)槽外絕緣發(fā)生磨擦，引起其絕緣強(qiáng)度下降，在鐵芯過(guò)熱條件的作用下，最終主絕緣熱擊穿接地。5、試驗(yàn)項(xiàng)目及修復(fù)前后數(shù)據(jù)5.1試驗(yàn)項(xiàng)目在機(jī)組的修復(fù)過(guò)程中，電機(jī)廠技術(shù)人員徹底處理了發(fā)電機(jī)定子燒損鐵芯和邊段鐵芯松動(dòng)部位，并進(jìn)行了定子槽楔全部敲打緊固，依據(jù)電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定，對(duì)我廠發(fā)電機(jī)進(jìn)行了相關(guān)預(yù)防性試驗(yàn)，其中主要試驗(yàn)項(xiàng)目有，（1）測(cè)量定子和轉(zhuǎn)子繞組絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)；（2）測(cè)量定子繞組泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)；（3）定子和轉(zhuǎn)子繞組交流耐壓試驗(yàn);（4）測(cè)量定子繞組槽部線圈防暈車(chē)對(duì)地點(diǎn)位;（5）測(cè)量定子繞組端部手包絕緣施加直流電壓;（6）測(cè)量定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻;（7）測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組的交流阻抗和功率損耗;（8）定子鐵芯試驗(yàn);（9）發(fā)電機(jī)定子繞組端部振動(dòng)特性試驗(yàn)各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果表明，該機(jī)組已具備啟動(dòng)運(yùn)行條件，啟機(jī)試驗(yàn)合格，各項(xiàng)參數(shù)運(yùn)行正常。5.2絕緣電阻及吸收比試驗(yàn)修前絕緣和吸收比試驗(yàn)日期2014.8.25溫度（℃）28濕度（%）32相別R60/R15（GΩ）吸收比標(biāo)準(zhǔn)值U相對(duì)W、V相及地0各分支差值不小于最小值的100%≥1.6V相對(duì)W、U相及地2.47/1.461.69W相對(duì)V、U相及地2.42/1.411.72修前絕緣和吸收比（抬出U相故障線棒后）試驗(yàn)日期2014.9.01溫度（℃）28濕度（%）32相別R60/R15（GΩ）吸收比標(biāo)準(zhǔn)值U相對(duì)W、V相及地2.46/1.501.64差值不小最小值的100%≥1.6V相對(duì)W、U相及地2.35/1.341.75W相對(duì)V、U相及地2.62/1.511.74修后絕緣和吸收比試驗(yàn)日期2014.9.18溫度（℃）30濕度（%）30相別耐壓前耐壓后標(biāo)準(zhǔn)值R60/R15（GΩ）吸收比R60/R15（GΩ）吸收比絕緣電阻吸收比U相對(duì)W、V相及地1.96/1.161.701.96/1.101.78差值不小于最小值的100%≥1.6V相對(duì)W、U相及地1.95/1.141.712.21/1.311.69W相對(duì)V、U相及地1.93/1.061.821.93/1.101.765.3直流電阻試驗(yàn)修前直流電阻試驗(yàn)日期2014.8.30溫度（℃）30濕度（%）30相別直流電阻（mΩ）最大差值(%)標(biāo)準(zhǔn)值（1%）U1--U21.0340.58小于1%V1--V21.037W1--W21.031修后直流電阻試驗(yàn)日期2014.9.18溫度（℃）30濕度（%）30相別直流電阻（mΩ）最大差值(%)標(biāo)準(zhǔn)值（1%）U1--U21.0450.38小于1%V1--V21.048W1--W21.0495.4直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)修前直流及泄漏試驗(yàn)試驗(yàn)日期2014.8.27溫度（℃）30濕度（%）30相別電壓0.5Ue1.0Ue1.5Ue2.0Ue2.5UeU相對(duì)W、V相及地泄漏電流（μA）V相對(duì)W、U相及地58173041W相對(duì)V、U相及地587193142標(biāo)準(zhǔn)值各相泄漏電流差別不大于最小值的100%修后直流及泄漏試驗(yàn)試驗(yàn)日期2014.9.18溫度（℃）28濕度（%）32相別電壓0.5Ue1.0Ue1.5Ue2.0Ue2.5UeU相對(duì)W、V相及地泄漏電流（μA）611151732V相對(duì)W、U相及地710131835W相對(duì)V、U相及地610141537標(biāo)準(zhǔn)值各相泄漏電流差別不大于最小值的100%5.5新線棒下線前交流耐壓試驗(yàn)按廠家要求加壓50KV試驗(yàn)試驗(yàn)日期2014.9.6溫度（℃）28濕度（%）33耐壓前絕緣（GΩ）耐壓電壓（KV）耐壓時(shí)間（S）耐壓后絕緣（GΩ）結(jié)論3505060358合格6、經(jīng)驗(yàn)結(jié)論發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生接地故障后，在確定保護(hù)正確動(dòng)作后，首先應(yīng)拆除各部位連接，有效隔離故障點(diǎn)，拆除發(fā)電機(jī)定子引出線，拆除發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)連接母排，拆除雙Y型定子接線繞組各分支連接。用兆歐表測(cè)量故障繞組絕緣電阻，初步判斷故障性質(zhì)。進(jìn)一步采用直流脈沖法，用電容器放電來(lái)查找定子接地的故障點(diǎn)位置。針對(duì)此次事故，我們制定了以下防范措施（1）對(duì)我廠發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)裝置加強(qiáng)管理，制定詳盡的管理制度，定期開(kāi)展在線監(jiān)測(cè)裝置的巡視，對(duì)局部放電量數(shù)據(jù)及波形進(jìn)行存儲(chǔ)記錄，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超過(guò)報(bào)警值時(shí)應(yīng)該及時(shí)匯報(bào)并查明原因。（2）運(yùn)行值班人員應(yīng)加強(qiáng)定子鐵芯及定子繞組出水溫度的監(jiān)測(cè)，依據(jù)《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》：“定子線棒層間最高與最低溫度間的溫差達(dá)到8℃或定子線棒引水管出水溫差達(dá)8℃時(shí)應(yīng)報(bào)警，應(yīng)及時(shí)查找原因，此時(shí)可根據(jù)相應(yīng)事故預(yù)想等降低負(fù)荷運(yùn)行，定子線棒溫差達(dá)到14℃或定子引水管出水溫差達(dá)12℃，或任一定子槽內(nèi)層間測(cè)溫元件溫度超過(guò)90℃或出水溫度超過(guò)85℃，在確定測(cè)溫元件無(wú)誤后，應(yīng)立即停機(jī)檢查處理。（3）在機(jī)組小修期間或長(zhǎng)期停備期間，把汽、勵(lì)兩側(cè)人孔門(mén)打開(kāi)，進(jìn)入定子膛內(nèi)檢查端部緊固件有無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象，必要時(shí)可以打開(kāi)第一段風(fēng)區(qū)隔板，檢查定