发电机典型故障分析与处理

发电机典型故障分析与处理大唐华东电力试验研究所盛明珺2015年8月6日前言6000千瓦及以上电厂发电设备容量累计13.6亿千瓦。常规火电已转入以600MW为主力机组的新阶段。前言1994年～2014年二十年期间，等效可用率从80%左右提高到91.96%发电机故障在三大主设备引发非停中的比重较低，只占约9%左右前言发电机故障责任原因中，产品质量不良为第一位，占比约50%。前言发电机的故障种类非常的繁杂部位繁多现象复杂故障部位征兆或参数变化电压电流温度功率局部放电扭振振动噪声电阻压力压差湿度纯度电导率泄漏量流量声光磨损松动定子绕组●●●●●●●●转子绕组●●●定子铁心●●●●定子基座●●转子●●●轴承●●●氢气系统●●●●●●内冷水系统●●●●●●●油密封系统●励磁系统●●●●注：“●”表示如果出现故障，可能出现的征兆或参数变化发电机故障部位及特征发电机常见的故障部位及故障类型部件故障部位主要的故障类型定子铁芯、硅钢片、螺杆、槽楔、垫条等1、铁芯松动，硅钢片脱落，磨损造成定子线棒接地。2、槽楔、垫条、螺杆松动，脱落磨损。3、穿心螺杆断裂。定子线棒线棒松动槽放电。进入异物。3、绝缘薄弱击穿。线棒端部绑绳、压板、螺栓、支撑块等松动磨损线棒。振动超标，存在黄粉现象。电晕腐蚀。水电接头、手包绝缘1、水电接头脱落、开焊、断裂等导致漏水、漏氢。2、手包绝缘工艺不合格。定转子水管路、引水管内冷水管路密封件脱落或异物堵塞水管道、出现气堵现象，导致线棒过热烧损。绝缘引水管距离近互相磨损。引水管、水电接头存在沙眼、焊缝等漏水、漏氢。转子供水系统故障，导致转子断水或渗漏。过渡引线、出线及出线附件出线套管密封不严。下部积油导致绝缘电阻降低。引线部位松动，磨损。套管开裂、断裂。转子转子本体、转子绕组、导电螺钉、护环1、转子绕组接地。2、转子绕组匝间短路。3、转子绕组端部紧固件松动。4、导电螺钉、中心孔密封不良漏氢。导电螺钉松动，断裂。5、护环裂纹。集电环、刷架、刷握、碳刷、压簧1、碳刷及刷架松动，积粉严重，接触不良产生环火。2、正负极绝缘隔板安全距离不够，正负极短路。3、集电环磨损老化。附属系统氢气系统漏氢量超标。氢气纯度超标。氢气湿度超标。4、氢冷器漏水、堵塞。油系统向机内漏油。密封不良。水系统水质超标。堵塞、断水。前言典型漏氢漏水故障典型定子线圈烧毁故障典型定子铁心松动故障典型漏氢漏水故障漏氢、漏水故障是高发故障漏水通常都表现为漏氢漏水问题要比漏氢问题严重的多隐蔽性、高危性和普遍性定子绕组水电连接头漏水故障上海汽轮发电机有限公司生产的QSFN-320-2型水压试验时发现汽侧汇水管法兰下的机壳上有积水绝缘引水管漏水故障哈尔滨电机厂生产的600MW机组最高漏氢量达到173m3/d约3mm长，1mm宽双水内冷机组漏水故障上海电机厂生产的300MW双水内冷机组运行中出现水迹26槽水电接头处渗水处引水管铜螺帽下部有裂纹定子线棒中部直线段漏水故障定子线棒进行水压试验定冷水波纹管膨胀节漏水故障哈尔滨电机厂生产的600MW水氢氢发电机漏氢量增大到28m³/d波纹管与外层起保护的钢丝网磨损漏氢漏水的关系聚四氟乙烯定子绝缘引水管每天一根绝缘引水管的渗氢量Q＝1.11L/day整台600MW机组每天约有200L左右的氢气带入水箱。21ln2ddptlPQ水箱煤气表的重要性2002年2008年典型定子线圈烧毁故障国内自1997年至今，600MW等级发电机共发生过数十起定子绕组环形引线因气堵造成的过热烧毁事故。事故的情况基本上如出一辙，几乎全部集中在2W2引线，引线烧断，还引起发电机其他部位故障。LWF电厂情况上海汽轮发电机有限公司生产的QFSN-670-2型16：20负荷维持在650MW，发现发电机内冷水压力升高，水压从0.23MPa逐渐上升到0.4MPa。16：26，#4锅炉MFT，首出原因为“发电机故障”发电机定子绝缘，U相绝缘为130MΩ，V、W相绝缘为零；测量直流电阻，U、V相可以测出，W相无法测出。LWF电厂情况损坏情况定子绕组lW2－2W2连接线熔断为450mm左右修理情况转子返厂修理定子更换W1分支的全部线棒YXX电厂情况上海汽轮发电机有限公司设计制造，机组型号QFSN-660-2发电机带660MW，8瓦振动大，引起汽机跳闸，随后机组逆功率保护动作，发电机停机灭磁。事故前约40分钟，发电机绝缘过热监测装置曾发出报警讯号LWF电厂情况损坏情况C相连接线1W2-2W2共有约480mm长度熔断修理情况更换全部定子连接线和连接线压板等部件SSZ电厂情况上海产600MW水－氢－氢发电机组B级检修。在抽出转子后的目测检查过程中发现发电机定子的W相的2W2分支的环形过渡引线，流淌有黑色胶状物质。多起故障的总体特征几乎全部为2W2环形引线烧断集中在励侧顶部12点钟左右新机投运不久带负荷才几百小时烧损的范围与过热程度及保护动作时间长短有关SSZ电厂2号机正常运行到检修时发现，可能因为过热是在发电机开机阶段或水压波动期形成，这有可能是开机前发电机定冷水内的气体未排空或定冷水的流量偏低造成的。定子水路结构发电机端部套管出水的外接联通管位置故障机理分析共性现象电厂联通管尺寸及安装满负荷投运后时间（h）引线烧毁位置ZWSS外接管细DN20（应为DN40）且直接通水箱20002W2烧掉350mmXJZS外接管细DN203002W2烧掉465mmSCZ外接管细DN20且直接通水箱9001V22W2烧掉210mmYZH水压0.2MPa（应为0.35MPa）且直接通水箱16161V22W2烧掉700mmLWF外接管细Φ32×31W2-2W2烧掉450mm1V2-2V2碳化350mmYXX外接管细Φ32×31W2-2W2烧掉480mmSSZ外接管细Φ32×3正常运行至检修时发现2W2绝缘过热受损，铜线未烧损故障机理分析安装错误故障机理分析气堵的形成“气堵”是指：管道中水流由于渗入一定数量的气体,因积聚进而阻断了发电机冷却水,导致发电机线棒温度异常升高。气堵产生原因(1)管道中含气量大于正常量。(2)管道中水压或水的充盈度小于一定数值。(3)管道中有适合气体聚积的高凸部分或收缩窄小部分、节点和积垢。(4)管道中水流速度小于正常流速。故障机理分析2W2的环形引线的特点故障机理分析气堵烧毁环形引线的机理防范措施设备安装方面运行维护方面典型定子铁心松动故障定子铁心松动概况国产600MW发电机多为引进美国西屋公司技术生产的QFSN-600-2型水氢氢冷却汽轮发电机该型发电机经过长期的运行观察及检修检查，发现有部分台次的发电机发生了定子铁心松动、损坏的情况GTS发电公司2号机故障现象机组大修时，发现定子励端铁心存在面积较大的、程度较为严重的蜂窝状损坏、磨烂故障HWE发电公司2号机故障现象发生定子铁心片间磨损，导致与铁心接触的定子线棒侧面绝缘磨损，造成接地，机组跳闸。HWE发电公司2号机故障现象转子圆周表面存在较多麻点，进风斗内存在麻点，进风斗内存有油漆、金属屑等杂质华东区域内电厂检查情况经过这几起事故后，国内电机厂要求水氢氢600MW等级发电机定子铁心在经过近一年的初始阶段运行后，应检查铁心风道齿条、穿心螺杆以及定位螺杆的紧力情况，必要时可按规范要求进行相应的补偿。某厂1号机组经过检查，发现了较多的问题。整个铁心打入的斜楔片为1224片左右。铁心解体检查情况及原因分析对旧定子进行了返厂修理、整体拆解铁芯端面平整度不好，造成第一档风道隔筋大面积断裂、脱落，最终导致铁心松动、磨损。穿心螺杆与定位筋螺杆的配合失衡，导致铁心松动、磨损。铁心解体检查情况及原因分析对旧定子进行了返厂修理、整体拆解紧固螺杆弹性回松、片间漆膜收缩等原因，导致穿心螺杆剩余预紧力非均匀性降低，导致铁心松动、磨损。风道隔筋（轭部为不锈钢材质、齿部为黄铜材质）存在个别高低不平，导致铁心松动、磨损：铁心解体检查情况及原因分析对旧定子进行了返厂修理、整体拆解风道齿部隔筋材质（国产黄铜）可能达不到西屋公司设计的强度要求，使隔筋容易断裂，导致铁心压紧力度下降，最终导致铁心松动、磨损。发电机运行中密封瓦漏油，发电机内部长期存在油污，在一定程度上加速了定子铁心的松动、磨损。应吸取的经验教训和应采取的预防措施设备监造阶段设备到厂安装阶段运行阶段结语各个制造厂，各种等级，各种类型的机组均有发生无论是国产机组还是进口机组，都存在各种各样的问题。研究对策，加强相互交流，共同提高发电机的安全性能。谢谢！