論文-發(fā)電機定子接地處理及原因分析

中國華能集團(tuán)公司2017年技師考評申報材料（論文）申報單位：華能九臺電廠姓名：趙麗麗工種：電氣試驗工專業(yè)：電氣檢修發(fā)電機定子接地處理及原因分析華能吉林發(fā)電有限公司九臺電廠趙麗麗摘要：發(fā)電機是電力之源，作為火力發(fā)電廠主要設(shè)備，發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子繞組絕緣和接頭由于電、熱和機械振動影響會逐漸老化和接觸不良，運行中易產(chǎn)生事故。發(fā)電機在日常生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，它的健康運行與否直接關(guān)系到發(fā)電廠能否經(jīng)濟(jì)運行，當(dāng)發(fā)電機發(fā)生接地故障時，對事故發(fā)生原因進(jìn)行分析和判斷,并根據(jù)現(xiàn)場保護(hù)動作及設(shè)備情況及時分析原因,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,保證機組安全穩(wěn)定運行。本文介紹了我廠發(fā)電機定子接地故障的查找過程、處理經(jīng)過、原因分析及防范措施等。關(guān)鍵詞：發(fā)電機絕緣定子接地直流耐壓故障分析1、機組概述我電廠2號發(fā)電機組為670MW超臨界燃煤發(fā)電機組，汽輪發(fā)電機（QFSN-670—2型）由哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司制造。機組型式為水-氫-氫冷670MW發(fā)電機組。本型發(fā)電機為三相交流隱極式同步發(fā)電機。發(fā)電機采用整體全密封、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。該機組于2009年12月6日投運至今，曾發(fā)生過勵側(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)生前機組運行穩(wěn)定，已持續(xù)運行一年多。2、機組運行方式及動作情況故障前，我廠1號、2號機組正常雙機運行，1號發(fā)電機有功功率540MW,2號發(fā)電機有功功率465MW,頻率50Hz。，2號發(fā)電機組于2014年08月22日19時06分跳閘，發(fā)變組保護(hù)正確動作，廠用電切換正確。主機聯(lián)跳2號爐機組打閘停機，500KV開關(guān)場內(nèi)5021、5022斷路器跳閘，檢查發(fā)變組保護(hù)動作報告為：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)起動后1至2個周波內(nèi)發(fā)電機機端電壓UA1=16.67V，UB1=82.24V，UC1=89.28V，發(fā)電機機端零序電壓值72.18V，發(fā)電機中性點零序電壓值40.12V。（詳見附圖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)動作正確，檢修人員立即把2號發(fā)電機出線軟連接處解開，并測試發(fā)電機繞組絕緣，三相對地絕緣為零，對離相母線A、B、C三相分別搖測絕緣為3000MΩ以上，拆除發(fā)電機中性點軟連接，經(jīng)測量A相對地絕緣0MΩ，B、C相對地絕緣均為637MΩ。初步可以斷定為2號發(fā)電機A相定子內(nèi)部接地故障。3、接地故障點查找3.1當(dāng)具備條件時，檢修人員打開發(fā)電機兩側(cè)氫氣冷卻器的人孔門，進(jìn)入發(fā)電機定子膛內(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。3.2中性點引出線拆開后測量發(fā)電機定子三相繞組對地的絕緣電阻，其中B相對地絕緣電阻R15=0.64GΩ，R60=0.87GΩ，吸收比K為1.36，C相對地絕緣電阻R15=1.85GΩ，R60=3.34GΩ，吸收比K為1.8，而A相定子繞組對地絕緣電阻為0MΩ，可以初步斷定發(fā)電機定子A相線棒接地。當(dāng)拆除發(fā)電機汽、勵兩側(cè)上端蓋和內(nèi)護(hù)板，做進(jìn)一步測量，A相對地絕緣電阻值仍為0MΩ，B相對地絕緣電阻R15=0.40GΩ，R60=1.66GΩ，吸收比K為4.20，C相對地絕緣電阻R15=0.46GΩ，R60=1.96GΩ，吸收比K為4.26。通過測試結(jié)果，可以判斷為發(fā)電機定子A相繞組線棒接地。3.3定子接地點具體部位的查找在查找接地點部位前，因發(fā)電機轉(zhuǎn)子在定子膛內(nèi)，故拆除發(fā)電機汽、勵兩側(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)窺鏡來初步檢查，發(fā)現(xiàn)故障點在汽側(cè)2號槽處，鐵芯片間短路過熱，燒壞定子A相#2槽線棒主絕緣,造成接地故障保護(hù)正確動作跳閘，進(jìn)一步分析應(yīng)是鐵芯松動，片間絕緣損壞而引起。為了進(jìn)一步查找故障點，我們采用電容器放電法來進(jìn)行，用一個10kV電容器、電容量為20μF，運用直流沖擊法進(jìn)行故障點確認(rèn)，并在汽側(cè)、勵兩側(cè)不同部位派專人觀察具體放電點。試驗中直流沖擊法利用直流耐壓試驗裝置對電容器進(jìn)行充電，當(dāng)電壓達(dá)到2.0kV時，用絕緣放電桿對定子線棒A相進(jìn)行放電，在第一次放電過程中，在汽側(cè)2號槽位置上聽到了放電聲音，并觀察到了放電火花，因與內(nèi)窺鏡觀察故障點與試驗查找結(jié)論一致，這樣就確定了接地點的準(zhǔn)確部位。3.4當(dāng)抽出發(fā)電機轉(zhuǎn)子進(jìn)入定子膛內(nèi)檢查時發(fā)現(xiàn)，在汽側(cè)2號槽處，鐵芯松動并燒損嚴(yán)重，詳見附圖2。附圖22號發(fā)電機側(cè)2號槽故障點圖片搶修過程中經(jīng)哈爾濱電機廠技術(shù)人員對故障點處進(jìn)行絕緣處理，試驗人員進(jìn)一步測試后，滿足了電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程的要求。4、故障原因分析我廠2號發(fā)電機定子繞組接地的主要原因是機組長周期高負(fù)荷運轉(zhuǎn)，定子鐵芯硅鋼片松動，松動的鐵芯硅鋼片在電動力的作用下發(fā)生振動，振動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熱現(xiàn)象加劇，由于發(fā)電機長周期運行，最終導(dǎo)致汽側(cè)2號槽外絕緣發(fā)生磨擦，引起其絕緣強度下降，在鐵芯過熱條件的作用下，最終主絕緣熱擊穿接地。5、試驗項目及修復(fù)前后數(shù)據(jù)5.1試驗項目在機組的修復(fù)過程中，電機廠技術(shù)人員徹底處理了發(fā)電機定子燒損鐵芯和邊段鐵芯松動部位，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)防性試驗規(guī)程的規(guī)定，對我廠發(fā)電機進(jìn)行了相關(guān)預(yù)防性試驗，其中主要試驗項目有，（1）測量定子和轉(zhuǎn)子繞組絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)；（2）測量定子繞組泄漏電流和直流耐壓試驗；（3）定子和轉(zhuǎn)子繞組交流耐壓試驗;（4）測量定子繞組槽部線圈防暈車對地點位;（5）測量定子繞組端部手包絕緣施加直流電壓;（6）測量定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻;（7）測量轉(zhuǎn)子繞組的交流阻抗和功率損耗;（8）定子鐵芯試驗;（9）發(fā)電機定子繞組端部振動特性試驗各項試驗結(jié)果表明，該機組已具備啟動運行條件，啟機試驗合格，各項參數(shù)運行正常。5.2絕緣電阻及吸收比試驗修前絕緣和吸收比試驗日期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W、V相及地0各分支差值不小于最小值的100%≥1.6V相對W、U相及地2.47/1.461.69W相對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W、V相及地2.46/1.501.64差值不小最小值的100%≥1.6V相對W、U相及地2.35/1.341.75W相對V、U相及地2.62/1.511.74修后絕緣和吸收比試驗日期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W、U相及地1.95/1.141.712.21/1.311.69W相對V、U相及地1.93/1.061.821.93/1.101.765.3直流電阻試驗修前直流電阻試驗日期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修前直流及泄漏試驗試驗日期2014.8.27溫度（℃）30濕度（%）30相別電壓0.5Ue1.0Ue1.5Ue2.0Ue2.5UeU相對W、V相及地泄漏電流（μA）V相對W、U相及地58173041W相對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試驗日期2014.9.18溫度（℃）28濕度（%）32相別電壓0.5Ue1.0Ue1.5Ue2.0Ue2.5UeU相對W、V相及地泄漏電流（μA）611151732V相對W、U相及地710131835W相對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按廠家要求加壓50KV試驗試驗日期2014.9.6溫度（℃）28濕度（%）33耐壓前絕緣（GΩ）耐壓電壓（KV）耐壓時間（S）耐壓后絕緣（GΩ）結(jié)論3505060358合格6、經(jīng)驗結(jié)論發(fā)電機定子繞組發(fā)生接地故障后，在確定保護(hù)正確動作后，首先應(yīng)拆除各部位連接，有效隔離故障點，拆除發(fā)電機定子引出線，拆除發(fā)電機中性點連接母排，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，用電容器放電來查找定子接地的故障點位置。針對此次事故，我們制定了以下防范措施（1）對我廠發(fā)電機在線監(jiān)測裝置加強管理，制定詳盡的管理制度，定期開展在線監(jiān)測裝置的巡視，對局部放電量數(shù)據(jù)及波形進(jìn)行存儲記錄，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超過報警值時應(yīng)該及時匯報并查明原因。（2）運行值班人員應(yīng)加強定子鐵芯及定子繞組出水溫度的監(jiān)測，依據(jù)《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》：“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℃時應(yīng)報警，應(yīng)及時查找原因，此時可根據(jù)相應(yīng)事故預(yù)想等降低負(fù)荷運行，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)層間測溫元件溫度超過90℃或出水溫度超過85℃，在確定測溫元件無誤后，應(yīng)立即停機檢查處理。（3）在機組小修期間或長期停備期間，把汽、勵兩側(cè)人孔門打開，進(jìn)入定子膛內(nèi)檢查端部緊固件有無松動現(xiàn)象，必要時可以打開第一段風(fēng)區(qū)隔板，檢查定