大型發(fā)電機狀態(tài)評估與檢修策略分析

1、大型發(fā)電機狀態(tài)評估與檢修策略分析趙耀（大唐淮南洛河發(fā)電廠安徽淮南232008 ）摘要 通過綜合分析大型發(fā)電機的各種狀態(tài)信息，對發(fā)電機的健康狀態(tài)進行評估，進 而探討對應不同發(fā)電機狀態(tài)的檢修策略。關鍵詞發(fā)電機狀態(tài)評估檢修策略Analysis of condition evaluation and maintenance strategies for large generatorsZHOU Jian-fang , ZHAO Yao , LIU Xiao-jie（Datang Huainan Luohe Power Plant , Anhui Huainan 232008 ）Abstract :By

2、 comprehensive analysis of a variety of state informations, health status of generators is assessed,further, maintenance strategies correspond to different states of generators is reserched. Key words: generators;condition evaluation; maintenance strategies0引言大型發(fā)電機是電力系統(tǒng)的心臟，對于電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)而言都是主要設備，在以往定期 預試

3、、計劃檢修的固定模式下，雖然對安全生產(chǎn)工作曾經(jīng)起到了很大的作用，但也日益暴 露出其缺陷，主要表現(xiàn)在：一是臨時性檢修頻繁；二是維修不足；三是維修過剩；四是盲 目維修。造成上述現(xiàn)象的主要原因就是由于現(xiàn)行檢修體制所存在的以下幾個弊端：純計 劃檢修的不科學性；設備檢修的不經(jīng)濟性；檢修過程的不持續(xù)性。因此，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，適時提出了對發(fā)電機進行狀態(tài)檢修，來確保檢修的及時 與必要，從而保證變壓器安全可靠運行。發(fā)電機狀態(tài)檢修是絕緣監(jiān)督領域中，在預防性試 驗的基礎上、從計劃檢修的模式下脫穎而出的一種新模式，它檢修的依據(jù)不局限于預防性 試驗的數(shù)據(jù)，而是在收集、掌握、分析發(fā)電機的各種狀態(tài)信息的基礎上，如：制造

4、質(zhì)量、 交接安裝驗收、預防性試驗、在線監(jiān)測、運行工況、檢修消缺記錄等信息，進行綜合判斷， 評估發(fā)電機狀態(tài)，從而指導發(fā)電機的檢修。1影響發(fā)電機狀態(tài)的幾個因素說到狀態(tài)檢修，就必須了解影響發(fā)電機狀態(tài)的幾個因素。這里所說的狀態(tài)，是一個連 續(xù)的系統(tǒng)性概念，指發(fā)電機設計、材料選用、組裝、運輸、現(xiàn)場施工、調(diào)試、運行的狀況 以及投運以來發(fā)生過的異常情況。如發(fā)電機組運行過程因故障產(chǎn)生過電流、過負荷等，都 會對設備的狀態(tài)產(chǎn)生影響。影響發(fā)電機狀態(tài)的因素有很多，但以下幾個主要因素是需要高 度重視：1）制造質(zhì)量如果發(fā)電機出廠前就存在嚴重的質(zhì)量不合格情況，勢必影響其投入運行后的安全可靠 性。2）安裝質(zhì)量出廠后，由于運輸過

5、程不當，及在安裝過程中由于安裝人員技術因素及現(xiàn)場安裝條件 的限制，工藝達不到標準的要求，這將對安全運行造成影響。3）運行工況投運后，運行工況調(diào)整不當會對發(fā)電機造成損害。例如，過電壓運行、過負荷運行， 將加速絕緣老化；冷卻水質(zhì)、氫氣濕度等不合格，也將危害設備健康。即使在正常運行中， 它也會不斷受到振動、發(fā)熱、電暈、化學腐蝕以及各種機械力的作用，使其部件逐漸老化 直至損壞。4）操作維護維護不當，引起缺陷，如潤滑油的變質(zhì)，使?jié)櫥阅芙档投疠S承損壞；操作不當， 如非同期并列會對發(fā)電機產(chǎn)生破壞。5）檢修的工藝標準這主要是指制定檢修工藝標準的水平，它受當時檢修條件及檢修人員技術水平等因素 的影響，與所

6、采用的檢修技術措施、檢修使用的材料及工具等諸多因素有關。6）發(fā)電機本身的壽命周期發(fā)電機有其自身壽命周期，處在不同壽命階段，其狀態(tài)是不相同的，故必須掌握發(fā)電 機的周期特性，針對其不同狀態(tài)采用不同的檢修方式。2發(fā)電機狀態(tài)評估發(fā)電機狀態(tài)評估就是在綜合分析收集到的發(fā)電機各種狀態(tài)信息的基礎上，對發(fā)電機的 健康狀態(tài)進行評價。發(fā)電機的狀態(tài)信息是整個發(fā)電機狀態(tài)評估的基礎，沒有正確、詳細的 狀態(tài)信息，評估的結果就不真實，就會導致錯誤的檢修策略，所以我們必須做好狀態(tài)信息 的收集。2.1 狀態(tài)信息發(fā)電機狀態(tài)信息包括：發(fā)電機的制造質(zhì)量、交接安裝驗收、預防性試驗、在線監(jiān)測、 運行工況、檢修消缺記錄。其中試驗數(shù)據(jù)包括運用

7、停電、帶電、在線、離線的方法獲得的 試驗數(shù)據(jù)。其具體內(nèi)容包括：1）制造質(zhì)量：結構設計、制造工藝、原材料及組件、質(zhì)量保證體系、出廠試驗一次性合格率、有無提高發(fā)電機絕緣水平的措施、有無提高發(fā)電機抗 短路強度措施、有無適應調(diào)峰運行的措施、運輸防沖撞措施、發(fā)電機防潮、補氫措施等。 2）交接安裝驗收：交接試驗報告、發(fā)電機投運前復裝驗收報告、出廠試驗報告、型式試 驗報告、技術協(xié)議書等。 3）發(fā)電機預防性試驗和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)：歷年預防性試驗報告、 在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、帶電監(jiān)測試驗數(shù)據(jù)以及其他項目試驗報告。4）運行工況：發(fā)電機各部溫度、啟動次數(shù)、振動、噪音、有無過負荷情況（有功、無功、過負荷持續(xù)時間）、區(qū)外近 端短路

8、事故（短路電流穩(wěn)態(tài)值、第一個波峰值，短路持續(xù)時間、繼電保護動作情況）、過 電壓侵襲及避雷器動作情況、中性點接地電流、水氫氫冷卻系統(tǒng)的參數(shù)等。2.2 狀態(tài)信息評估根據(jù)現(xiàn)有的測試技術水平，發(fā)電機狀態(tài)信息的主要數(shù)據(jù)有6個方面：制造出廠報告;運行操作、2監(jiān)盤和巡視情況；預防性試驗報告；定期檢修報告；停備檢查和臨時性檢修 情況以及紅外測溫報告；其他在線監(jiān)測數(shù)據(jù)等。綜合以上信息可以將發(fā)電機狀態(tài)分為四個 等級：A級：正常狀態(tài)；B級：可疑狀態(tài)；C級：不良狀態(tài)；D級：危險狀態(tài)。對每級狀 態(tài)設定相應的條件進行對比，如果滿足該級狀態(tài)的必須條件，我們就認定發(fā)電機當前處于 對應的狀態(tài)級，從而按照相應的檢修策略進行檢修。

9、2.2.1 發(fā)電機正常狀態(tài)主要條件：正常狀態(tài)：指運行正常、試驗數(shù)據(jù)正常或其中個別試驗參數(shù)可疑，但數(shù)據(jù)穩(wěn)定。正常 狀態(tài)的發(fā)電機必須同時滿足如下條件：1）發(fā)電機制造、運輸質(zhì)量良好，符合技術協(xié)議及有關標準要求；在提高絕緣水平、 抗短路能力及適應調(diào)峰方面有措施，出廠試驗、交接安裝試驗一次性通過，發(fā)電機無任何 薄弱環(huán)節(jié)和缺陷等。2）定子繞組的絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)在周期內(nèi)保持穩(wěn)定且符合標準。3）發(fā)電機運行參數(shù)正常，機組振動、噪音及巡回檢查未發(fā)現(xiàn)異常，紅外測溫無局部 過熱現(xiàn)象。4）發(fā)電機各部溫度正常，定冷水導電率、PH值、氫氣純度和濕度正常，漏氫量不超標，油系統(tǒng)運行正常且油質(zhì)合格。5）空載特性、短路特

10、性、鐵芯損耗試驗、定子繞組及端部泄漏電流、耐壓試驗、 0.1Hz超低頻耐壓試驗合格。6）分支流量試驗、溫升試驗、冷卻風量測試、氣密性試驗等非電量檢查試驗合格。7）轉子繞組接地及匝間短路故障診斷無異常；定子繞組絕緣電腐蝕檢查試驗正常。8）運行中的發(fā)電機軸電壓測試正常；勵磁碳刷、汽側大軸接地碳刷無跳動、卡澀或 接觸不良現(xiàn)象。9）轉子繞組絕緣、軸承絕緣、密封支座及中間環(huán)絕緣、穿心螺桿絕緣、端部鐵芯及 軸瓦熱電偶絕緣、電阻測溫元件絕緣等測試合格。10）在經(jīng)受區(qū)外近端短路沖擊后，試驗未發(fā)現(xiàn)異常。11）未發(fā)生以下保護動作情況：反映定子繞組相間、匝間短路，單相接地等故障的保 護；反映發(fā)電機對稱、不對稱過負荷

11、、過電壓等異常工況的保護。2.2.2 發(fā)電機可疑狀態(tài)主要條件：可疑狀態(tài)：指在試驗、檢修周期內(nèi)，發(fā)現(xiàn)某些參數(shù)反映發(fā)電機內(nèi)部可能有異?，F(xiàn)象， 但仍有很多不確定因素。凡有下列諸因素之一均屬此狀態(tài)：1）在試驗周期內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)定子繞組絕緣下降到前次70%以下，但絕對值（20 c時）500M Q,極化指數(shù)”吸收比1.62）在試驗周期內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)轉子繞組絕緣、軸承絕緣、密封支座及中間環(huán)絕緣、穿心 螺桿絕緣、端部鐵芯及軸瓦熱電偶絕緣、電阻測溫元件絕緣等絕緣測試值較前次下降30%以上，但仍在標準限值以上。3）發(fā)電機各部溫度或者考核溫差不正常升高，并確認測量數(shù)據(jù)真實，但仍在報警限 值以內(nèi)，如線圈層間電阻測溫元件最高與

12、最低的溫差升高接近至8 C。4）發(fā)電機漏氫量異常增大，超過廠家期望值但仍在JB/T 6227-2005規(guī)定的合格范圍內(nèi)，例如600MW 發(fā)電機在額定氫壓、轉速下，漏氫量超過 11.3m 3/24h，但v 16 m3/24h 。5）定冷水導電率、PH值、氫氣純度和濕度等參數(shù)異常，超過期望值規(guī)定但仍小于報 警值；額定壓力下的定子冷卻水流量明顯降低，但仍在報警值以上。6）發(fā)電機軸振上升超過 0.08mm，但v 0.125mm ,現(xiàn)場巡檢發(fā)現(xiàn)噪音增大。7）發(fā)電機軸電壓較歷史數(shù)據(jù)不正常增大，但當U 1 （轉子兩端軸電壓） U 2 （軸承與機座間）時，U 2尚未低于U 1的10%以上，汽側大軸對地電壓不超

13、過10V 。8）定子繞組絕緣電腐蝕檢查發(fā)現(xiàn)：線棒出槽口處表面絕緣電阻增大，但仍v0.5M Q;線棒表面電位超過10V，但仍v 100V ;發(fā)電機運行中，反映線棒防暈層完好情況的測溫 元件感應電壓超過 6V但仍v 10V。9）定子繞組各相或各分支的直流電阻值，在校正了由于引線長度不同而引起的誤差 后相互間差別以及與初次（出廠或交接時）測量值比較，相對變化大于1%,但相差仍未大于最小值的1.5%。10）紅外測溫發(fā)現(xiàn)勵磁碳刷、大軸接地碳刷有過熱情況，碳刷表面有放電現(xiàn)象，但未 形成環(huán)火。11）定子鐵芯試驗時，磁密在1T下齒的最高溫升明顯增大，但仍然v25K ,齒的最大溫差v 15K 。2%。12）轉子

14、繞組直流電阻值與歷次測量值比較有一定的變化，但變化沒有超過13）定子繞組泄漏電流和直流耐壓試驗、定子和轉子繞組的交流耐壓試驗結果，與歷 次試驗結果比較，有顯著變化，但仍未超過標準限值。14）在線監(jiān)測裝置，如絕緣過熱監(jiān)測裝置、射頻監(jiān)測儀等顯示異常或報警。15）定子繞組端部手包絕緣電位外移試驗與歷史記錄相比發(fā)生明顯變化，但仍未超過 標準限值。16）反映發(fā)電機異常運行工況的保護，如對稱和不對稱過負荷保護、過電壓保護、過 勵磁保護、轉子一點接地保護等發(fā)出報警信號，但未達到跳閘動作值；發(fā)電機區(qū)外近端受 到短路沖擊。17）分支流量試驗、溫升試驗、冷卻風量測試、氣密性試驗等非電量檢查試驗結果與 歷史數(shù)據(jù)相比

15、發(fā)生顯著變化，但仍未超過標準限值。18）空載特性、短路特性試驗過程及記錄中發(fā)現(xiàn)空載特性和短路特性曲線較出廠或歷 年的試驗有下降現(xiàn)象，但仍在允許的范圍內(nèi)。19）運行中發(fā)電機中性點或機端的基波零序電壓、機端三次諧波電壓突然增大，中性 點三次諧波電壓突然降低，發(fā)電機定子接地保護報警；發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)輕微滲水現(xiàn)象。20）感應電勢相量法做轉子繞組匝間短路故障診斷時，各槽上測得的感應電壓（電流） 的大小和相角相互比較后，與歷次試驗結果相比有明顯變化，但仍在標準限值以內(nèi)；轉子 交流阻抗測量值與出廠值相比明顯降低，但未超過10%。2.2.3 發(fā)電機不良狀態(tài)主要條件：不良狀態(tài)：指歷次周期性試驗或跟蹤測試結果分析存

16、在故障，且基本確定故障部位及 故障原因，判斷這種故障在短期內(nèi)不會發(fā)生事故。凡有下列因素之一，均屬此狀態(tài)：1）定子繞組絕緣、轉子繞組絕緣、軸承絕緣、密封支座及中間環(huán)絕緣、穿心螺桿絕 緣、端部鐵芯及軸瓦熱電偶絕緣、電阻測溫元件絕緣等低于標準規(guī)定。2）發(fā)電機各部溫度或者考核溫差超過報警限值但在跳閘值以下，如線圈層間電阻測溫元件最高與最低的溫差超過8c但12 Co3）發(fā)電機漏氫量超過標準的合格規(guī)定值，只有通過頻繁補氫方能勉強維持氫壓，例 如600MW 發(fā)電機在額定氫壓、轉速下，漏氫量超過16 m3/24h 。4）定冷水導電率、PH值、氫氣純度和濕度等超過標準規(guī)定；額定壓力下的定子冷卻水流量明顯降低，低

17、于報警值但未達到跳閘值；發(fā)電機軸振超過0.125mm 但v 0.254mm5）發(fā)電機軸電壓測量發(fā)現(xiàn)，U 1 （轉子兩端軸電壓） U 2 （軸承與機座間），且 U2低于U 1的10%,汽側大軸對地電壓超過10V。6）定子繞組絕緣電腐蝕檢查發(fā)現(xiàn)：線棒出槽口處表面絕緣電阻0.5M Q;線棒表面電位100V ;發(fā)電機運行中，測溫元件感應電壓超過10V。7）轉子繞組、定子繞組各相或各分支的直流電阻值測量結果超過標準規(guī)定。8）定子鐵芯試驗結果超過標準規(guī)定。9）定子繞組泄漏電流和直流耐壓試驗、定子和轉子繞組的交流耐壓試驗結果，超過 標準規(guī)定。10）絕緣過熱監(jiān)測裝置、射頻監(jiān)測儀等在線監(jiān)測裝置報警后，經(jīng)判斷確實

18、存在內(nèi)部絕 緣受損或放電現(xiàn)象。11）定子繞組端部手包絕緣表面電位測量500V。12）分支流量試驗、溫升試驗、冷卻風量測試、氣密性試驗等檢查試驗結果超過標準 限值。13）反映發(fā)電機異常運行工況的保護，如對稱和不對稱過負荷保護、過電壓保護、過 勵磁保護、轉子一點接地保護等動作跳閘。14）空載特性、短路特性試驗過程及記錄中發(fā)現(xiàn)空載特性和短路特性曲線較出廠或歷 年的試驗有明顯下降。15）轉子交流阻抗測量值比出廠值降低10 %以上；單開口變壓器測轉子匝間短路發(fā)現(xiàn)，測量出的角度差超過 90?；螂妷褐敌∮?/3平均值。16）定子繞組引線的自振頻率介于基頻或倍頻的±10%范圍內(nèi)。2.2.4 發(fā)電機危

19、險狀態(tài)主要條件：危險狀態(tài)：指試驗數(shù)據(jù)或運行參數(shù)表明，發(fā)電機內(nèi)部故障已不能運行或運行中隨時有 可能發(fā)生事故。凡有下列因素之一均屬此狀態(tài)：1）定子繞組絕緣、轉子繞組絕緣嚴重低于標準規(guī)定。2）發(fā)電機軸振超過 0.254mm跳閘，存在明顯雜音。3）漏氫量嚴重超標，無法維持額定氫壓運行。4）定冷水流量突然降低，斷水保護動作跳機。5）發(fā)電機發(fā)生嚴重的非同期并列情況。6）反映發(fā)電機定子繞組三相 /兩相短路、單相接地、匝間短路、轉子繞組兩點接地等 嚴重故障的保護動作。7）發(fā)電機運行中各部溫度嚴重超過限值。8）發(fā)電機出現(xiàn)嚴重的內(nèi)部漏水現(xiàn)象，甚至伴有定子、轉子接地。3檢修策略通過對發(fā)電機的狀態(tài)評估，確定其對應狀態(tài)，進而針對處于不同狀態(tài)的發(fā)電機，采取 不同的檢修策略將變壓器設備狀態(tài)劃分為四類，即正常狀態(tài)、可靠性下降狀態(tài)、可疑狀態(tài)和危險狀態(tài)， 并兼顧設備在網(wǎng)絡中的重要性，對維修周期及維修方案進行靈活的調(diào)整，進而針對處于不 同狀態(tài)的設備采用不同的檢修策略。1）正常狀態(tài)的檢修