杨永红玉环电厂百万千瓦发电机故障及缺陷

1、华能玉环电厂华能玉环电厂杨永红杨永红 20102010年年1111月月 温州温州百万千瓦发电机故障及缺陷百万千瓦发电机故障及缺陷的分析与处理的分析与处理内内 容容 提提 要要一、前言一、前言二、故障及缺陷情况二、故障及缺陷情况三、总结三、总结1、前言、前言u由上海轮发电机厂引进德国西门子技术生产，第由上海轮发电机厂引进德国西门子技术生产，第一台机组于一台机组于20062006年年1111月月2828日日投产发电。投产发电。u发电机型号：发电机型号：THDF 125/67THDF 125/67；额定电压：；额定电压：27KV27KV；额定电流：额定电流：22581A22581A；冷却方式：冷却方

2、式：水氢氢水氢氢 。u该型发电机在玉环电厂投产后状态稳定，运行良该型发电机在玉环电厂投产后状态稳定，运行良好，保持了良好运行业绩。好，保持了良好运行业绩。u运行期间发生了故障及重要缺陷。运行期间发生了故障及重要缺陷。u定子绕组端部模态试验不合格。定子绕组端部模态试验不合格。 #3 #3机组在运行中跳闸，原因为发电机机组在运行中跳闸，原因为发电机A1A1相出线套管短相出线套管短路接地，接地位置在套管中部安装法兰盘处。路接地，接地位置在套管中部安装法兰盘处。 该套管为氢气直接冷却，由一根氢侧带有连接法兰该套管为氢气直接冷却，由一根氢侧带有连接法兰的空心铜管和空侧圆柱形连接法兰组成。的空心铜管和空侧

3、圆柱形连接法兰组成。 2 2、故障及缺陷情况、故障及缺陷情况2.1 2.1 发电机出线套管短路接地故障发电机出线套管短路接地故障 1.1.氢侧连接法兰氢侧连接法兰2.2.冷却气体入口冷却气体入口3.3.冷却气体出口冷却气体出口4.4.绝缘体绝缘体 5.5.安装法兰安装法兰 6.6.空侧连接法兰空侧连接法兰u故障原因：故障原因：套管制造时有杂质夹杂在绝缘层内，套管制造时有杂质夹杂在绝缘层内，引起局部磁场分布破坏而发热直至短路击穿。多引起局部磁场分布破坏而发热直至短路击穿。多次发生空侧端部漏氢。次发生空侧端部漏氢。u处理措施：处理措施：对套管结构进行改造，加强套管中对套管结构进行改造，加强套管中部

4、固定法兰盘处的密封，将密封由一层增加为两部固定法兰盘处的密封，将密封由一层增加为两层，对套管空侧端部密封结构进行改造。层，对套管空侧端部密封结构进行改造。2.1 2.1 #3#3发电机发电机A1A1相出线套管短路接地故障相出线套管短路接地故障 预控措施：预控措施： u出线软连接应有足够的尺寸盈余，防止套管出线软连接应有足够的尺寸盈余，防止套管中部密封受力损坏。中部密封受力损坏。u套管电气预防性试验、气密性试验，做好劣套管电气预防性试验、气密性试验，做好劣化特性曲线分析。化特性曲线分析。u主引出线结构主引出线结构u缺陷情况：缺陷情况：#4#4发电机主引线发电机主引线C2C2相一条软连相一条软连接

5、有接有4 4张铜片根部断裂。张铜片根部断裂。#1#1发电机发电机A1A1、B2B2两两相主引出线软连接中部各有一裂纹。相主引出线软连接中部各有一裂纹。u在多个发电厂出现类似情况。在多个发电厂出现类似情况。u原因分析：原因分析：主引线在运行中振动引起的，主引线在运行中振动引起的，并在现场对主引线在固定前后的振动情况进并在现场对主引线在固定前后的振动情况进行了测量。行了测量。4号机组（号机组（2009.10）1号机组（号机组（2010.10）u采取措施采取措施：a. a.在主引线和引线夹板硅橡胶固定圈之间，填入环氧在主引线和引线夹板硅橡胶固定圈之间，填入环氧胶粘剂浸渍带。胶粘剂浸渍带。b.b.用涤

6、纶毡浸环氧粘接剂，分别绕包在软连接根部。用涤纶毡浸环氧粘接剂，分别绕包在软连接根部。 u进一步优化措施：进一步优化措施： #1#1、4 4号发电机铜片断裂的情况不同，并非因为振动号发电机铜片断裂的情况不同，并非因为振动大造成的，振动只是诱发因素之一。铜片厚度为大造成的，振动只是诱发因素之一。铜片厚度为1mm1mm， “”形状，热胀冷缩的作用，承受一个向下的力，形状，热胀冷缩的作用，承受一个向下的力，铜质材料韧度低，铜片在薄弱位置断裂。铜质材料韧度低，铜片在薄弱位置断裂。2.2 #42.2 #4发电机主引出线软连接铜片断裂发电机主引出线软连接铜片断裂 软连接板加固软连接板加固主引出线固定主引出线

7、固定 发电机定子线发电机定子线圈端部结构如圈端部结构如图。定子端部图。定子端部线圈固定采用线圈固定采用西门子公司成西门子公司成熟的熟的刚刚- -柔固定柔固定结构结构。2.3 发电机定子端部线圈弧形压板连接螺杆松动发电机定子端部线圈弧形压板连接螺杆松动 线棒弧形压线棒弧形压板连接螺栓有板连接螺栓有多处松动、凸多处松动、凸出，不锈钢螺出，不锈钢螺母松动。母松动。 1、4号发电号发电机存在同样的机存在同样的问题。问题。处理措施：处理措施：螺纹涂螺纹涂53841WC53841WC型环氧树脂胶，型环氧树脂胶，作好标记。作好标记。2.4 发电机定子线棒接头连接螺栓部分松动发电机定子线棒接头连接螺栓部分松动

8、 上、下层线上、下层线棒用非磁性螺棒用非磁性螺栓压紧，为防栓压紧，为防止压力减小或止压力减小或接触压力过大接触压力过大造成塑性变形，造成塑性变形，在夹紧螺栓上在夹紧螺栓上布置有布置有BellevilleBelleville垫圈，垫圈，以保持压力均以保持压力均匀、恒定。匀、恒定。u危害：危害：造成上、下层线棒接触不良，接触电阻增大，造成上、下层线棒接触不良，接触电阻增大，三相电流不平衡，线棒接头过热、烧融。三相电流不平衡，线棒接头过热、烧融。u处理措施：处理措施：螺杆打力矩（前螺杆力矩螺杆打力矩（前螺杆力矩40NM40NM，后螺，后螺杆力矩杆力矩20NM20NM）。然后进行发电机端部电压降试验。

9、）。然后进行发电机端部电压降试验。合格后，在螺母沿夹板空隙处填满环氧泥，作好标记合格后，在螺母沿夹板空隙处填满环氧泥，作好标记线。线。u电压降测试方法：电压降测试方法：在同相线圈首尾段施加在同相线圈首尾段施加4V4V、750A750A左右的直流电流，然后用万用表测量上、下层线棒接左右的直流电流，然后用万用表测量上、下层线棒接合面处的电压降。判断标准：同类型位置测量值不允合面处的电压降。判断标准：同类型位置测量值不允许存在超过平均值许存在超过平均值100100偏差；任一线棒接头压降值不偏差；任一线棒接头压降值不大于大于0.25mV0.25mV，任一相接头压降不大于，任一相接头压降不大于0.5mV

10、0.5mV。进一步优化措施：进一步优化措施：u填充环氧泥后，螺栓再无法进行力矩检查，填充环氧泥后，螺栓再无法进行力矩检查，在更换线棒或检修需要时，要先把环氧泥清除，在更换线棒或检修需要时，要先把环氧泥清除，存在损坏线棒、发电机内部遗留异物和粉尘的存在损坏线棒、发电机内部遗留异物和粉尘的风险。风险。u计划使用反锁螺帽。计划使用反锁螺帽。2.5 2.5 发电机定子端部大锥环支架的导向杆行程不足发电机定子端部大锥环支架的导向杆行程不足 u端部结构：端部结构：发电机端部绕组被固定在大锥环上，大锥发电机端部绕组被固定在大锥环上，大锥环由长、短支架及定位键支撑。定子端部径向采用具有环由长、短支架及定位键支

11、撑。定子端部径向采用具有自锁弹性自调整支紧结构，轴向用定位件支撑加以轴向自锁弹性自调整支紧结构，轴向用定位件支撑加以轴向定位。当温度发生变化时，定子铁芯（铁）和线圈（铜）定位。当温度发生变化时，定子铁芯（铁）和线圈（铜）膨胀不同时，绕组端部可沿轴向自由伸缩。膨胀不同时，绕组端部可沿轴向自由伸缩。u支架：支架：由底座、导向螺杆、支撑螺钉和弹簧组成，导由底座、导向螺杆、支撑螺钉和弹簧组成，导向螺杆用于调节支撑螺钉的伸缩长度。按照设计，导向向螺杆用于调节支撑螺钉的伸缩长度。按照设计，导向杆内的弹簧保持压力的收缩范围为杆内的弹簧保持压力的收缩范围为033mm033mm，导向杆的导导向杆的导向范围为向范

12、围为016mm016mm。u发现问题：发现问题：支架导向杆低于螺母表面，无法满足大锥支架导向杆低于螺母表面，无法满足大锥环移动时的行程调节环移动时的行程调节。励端支架及定位键布置图励端支架及定位键布置图汽端支架及定位键布置图汽端支架及定位键布置图处理方案：处理方案：u测量导向杆端部缩入螺帽的尺寸，对导向杆端测量导向杆端部缩入螺帽的尺寸，对导向杆端部缩进螺帽部缩进螺帽大于大于10mm10mm的进行调整。的进行调整。u短支架斜键导向杆伸出螺母基准面理论值约短支架斜键导向杆伸出螺母基准面理论值约3mm3mm，长支架圆柱螺钉与锥环无间隙。长支架圆柱螺钉与锥环无间隙。 2.6 2.6 发电机定子绕组端部

13、模态试验不合格发电机定子绕组端部模态试验不合格 发电机定子绕组端部模态测试结果：发电机定子绕组端部模态测试结果：项项目目1 1号发电机号发电机2 2号发电机号发电机3 3号发电机号发电机4 4号发电机号发电机测测试试结结果果汽端的实测汽端的实测椭圆型振动椭圆型振动频率有一个频率有一个为为100.9 Hz100.9 Hz，励端有一个励端有一个为为106.7 Hz106.7 Hz。汽端的实测汽端的实测椭圆型振动椭圆型振动频率有一个频率有一个为为104.2 Hz104.2 Hz，励端有一个励端有一个为为98.7 Hz98.7 Hz。汽端的实测椭汽端的实测椭圆型振动频率圆型振动频率有一个为有一个为10

14、4.0Hz104.0Hz，励，励端合格。端合格。汽端的实测汽端的实测椭圆型振动椭圆型振动频率有一个频率有一个为为95.5 Hz95.5 Hz，励端有一个励端有一个为为99.9Hz99.9Hz。u发电机定子绕组端部的结构较特殊，由发电机定子绕组端部的结构较特殊，由填充物和环氧填充物和环氧树脂浇注树脂浇注成为一个整体，阻尼因子较大，即使定子绕组成为一个整体，阻尼因子较大，即使定子绕组端部的固有频率接近端部的固有频率接近100Hz100Hz，发电机定子端部不会产生，发电机定子端部不会产生较大幅值的振动，不会造成发电机定子线棒的磨损或损较大幅值的振动，不会造成发电机定子线棒的磨损或损坏。坏。u检修中无法直接检查线棒磨损情况。检修中无法直接检查线棒磨损情况。u是否可以消除接近是否可以消除接近100 Hz100 Hz固有频率造成的影响，需要固有频率造成的影响，需要进一步分析和观察。进一步分析和观察。u计划在发电机定子端部加装振动探头，动态监视发电计划在发电机定子端部加装振动探头，动态监视发电机定子端部的振动情况，并定期进行模态测试，对发电机定子端部的振动情况，并定期进行模态测试，对发电机定子绕组端部的当前状态进行评估。机定子绕组端部的当前状态进行评估。 3 3、总结、总结 根据发现的问题，