水电站测温阻常见故障原因分析及解决方法

1、水电站测温电阻常见故障原因分析及解决方法杨军、谢凤祥国电大渡河大岗山发电有限公司筹备处，四川雅安，625409 摘要： 本文针对大、中型水电站测温电阻运行情况，分析测温电阻存在的问题及原因，并提出解决问题的方法，从而提高机组安全稳定运行水平。关键词 水电站、测温电阻、故障原因、解决方法0 引言温度对于水电站设备的安全运行至关重要，设备运行过程中如果温度或温升超过允许极限值，设备故障率会大大提高，如果不及时采取有效措施，还可能给设备带来灾难性后果。目前，水电站主要采用在设备重要部位安装测温电阻的方式对设备运行温度进行监视和控制，对于无法安装测温电阻的地方大都采用红外测温方式进行定期监视。水电站安

2、装测温电阻的部位通常有发电机定子绕组、水轮发电机组各部轴承、发电机空气冷却器冷热风、变压器本体等。随着电网对发电企业的要求越来越严格和发电企业自身对设备安全运行的高标准，这就对发电企业设备运行可靠性和稳定性提出了更高要求。调查发现， 水电站中普遍存在由于测温电阻故障造成测点温度无法监视、跳变、 误报等问题， 给水电站的运行工作造成了较大困扰，也增加了维护工作量。有的还引起设备温度保护误动，造成发电机组非计划性停运的事件时有发生， 也出现过温度过高导致发电机定子绕组和机组轴承烧毁的严重事故，严重影响了发电企业形象和经济效益。因此，分析测温电阻故障原因，消除设备隐患，提高测温电阻的长期稳定性和可靠

3、性成为一项非常紧迫的工作。1 水电站常见测温原理简介在工业应用中， 温度测量有热电偶和热电阻两种测量原理。热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此， 只要测量出感温热电阻的阻值变化， 就可以测量出温度。目前应用最广泛的金属热电阻材料是铂和铜，常用的分度号有 pt100 和 cu50 两种。根据水电站设备运行特征和制造工艺影响，国内绝大多数水电站测温元件均采用pt100 芯片。水电站测温电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，通常将电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或其它仪表上。一般采用的信号连接方式有二线制、三线制、 四线制。通常水电站对发

4、电机和变压器都配置有温度保护，经过逻辑计算后动作于发信号或跳闸，对温度测量精度有较高要求，所以水电站一般都采用三线制和四线制，将电缆电阻不平衡对测量结果的影响降到最小。如：瀑布沟、深溪沟、漫湾电站采用三线制，龚嘴、铜街子电站采用四线制。2 水电站测温电阻的特殊性2.1 运行时间长，不易维护水电站测温电阻投入运行后不受发电机组运行状态的影响而不间断运行，运行时间特别长。在电机制造过程中，定子测温电阻预先放置在定子线圈和定子铁芯之间，用来测量该处的平均温度。 定子测温电阻故障后只能等检修时拆除线棒后进行更换。同样机组各部轴承测温电阻故障后也只有等机组检修时开油槽才能处理。在处理之前， 只好将故障点

5、测温元件退出运行，这样就造成运行人员长期无法监视该点温度成为设备隐患，不利于机组安全运行。2.2 重要程度高定子温度高会造成绝缘材料性能下降，甚至击穿， 使发电机产生灾难性后果。温度高也可能损坏发电机组轴承而无法修复，造成特别大的经济损失。因此， 必须要求实时监视设备运行温度，在设备温度升高到安全温度之前采取相应的措施避免事故发生。2.3 运行环境差安装在轴承油槽里面的测温电阻长期浸泡在透平油里，并时刻承受油流的冲击和机组的振动。 此外，水电站的电磁干扰源多，电磁干扰强度大，特别是发电机漏磁产生的强磁场对定子、推力瓦和上导瓦测温电阻的干扰非常大。3 水电站测温电阻故障分析3.1 测温电阻自身问

6、题3.1.1 长期稳定性差，可靠性低测温元件本身质量差，运行一段时间就出现误报、跳变或没有读数等问题。水电站的定子绕组温度和各部轴承温度都会参与温度保护逻辑判断，为了避免温度保护误动作，而这些测点的测温电阻又只有检修时才能更换，电站技术人员就不得不屏蔽掉这些测点的温度测量通道，造成这些测点温度长期无显示，严重影响运行人员监视设备运行状态。3.1.2 根部断线导线根部是刚性（测温电阻）和柔性（导线）连接的部位，正好是一个应力容易集中的部位。 如果导线根部无保护或保护不可靠，机组运转起来， 形成流动的油膜不断作用在导线根部，这样很容易造成导线材料的疲劳，从而出现断线情况。3.1.3 导线开裂有的水

7、电站采用的测温电阻引出导线耐油、耐温性能比较差， 长期浸泡在较高温度的透平油中会出现变硬变脆的现象，严重时导线里边的芯线也出现裂纹，导线芯线裸露在外面。严重时可能会造成温度测量回路短路导致温度测量不准确。3.1.4 连接不可靠有的测温电阻采用航空插头结构，插针接触面小，在振动时， 容易引起接触不良，造成温度跳变。3.1.5 测温电阻固定方式设计不合理在调查中发现， 有的水电厂采用的测温电阻探头根部为固定螺纹结构，固定探头时， 后端导线跟着转动，导线容易被拧断。3.2 测温电阻安装问题3.2.1 油槽中布线不规范导线固定、 绑扎采用塑料扎带，容易伤及导线外皮。有的采用薄铁皮固定线束，薄铁皮的边缘

8、较尖锐， 导线外皮不包裹保护层，很容易被尖锐部分损坏而留存隐患。有的布线在油槽中固定不牢靠，机组运行时油流、涌浪造成测温线在接头处断线。3.2.2 导线转接问题测温电阻出线较短造成在油槽中转接点较多，每个转接点都要焊接，油槽中位置狭小，焊接操作不便， 多一个焊接点就多一个隐患发生的概率。比如： 深溪沟水电站油槽内测温电阻导线转接采用螺杆转接，每根导线通过螺母固定在环氧板上。多一次转接又多了一道工序。转接环氧板接线端子容易松动和氧化，造成接触不良，引起温度值跳变。3.2.3 测温电阻及导线没有实施有效屏蔽有的电厂对测温电阻没有实施有效屏蔽，使发电机的强电场和强磁场对测温回路产生较大干扰造成测量不

9、准确。4 解决方法4.1 采用稳定、可靠的测温元件采用光刻溅射工艺制作的薄膜铂电阻元件，将铂粉喷在陶瓷骨架上，用激光刻回路， 同时元件和引线之间的焊接采用激光焊，具有卓越的抗震性能，精度水平达到iec751 a 级，保证测温元件的长期稳定性。4.2 采用结构先进的测温电阻根据多个电站运行经验表明，航空插头结构不适合水电厂现场工况。采用一体化结构，延长导线， 中间没有联接器和转接点，导线一直延伸到端子箱，大大减少由于接触不良造成的故障。对于现场确实需要转接的，应选用国际先进、质量可靠、防护等级较高、接插性能优异的接插联接器。采用活动、固定卡套螺纹，可动螺纹安装结构，以便于现场安装固定。4.3 采

10、用专用屏蔽电缆采用专用屏蔽电缆，这种电缆必须耐油、耐腐蚀和耐热性能好，能在水电厂发电机轴承、风洞、 定子中长期工作，能够抵御强电场和强磁场的干扰，能够长距离传输微弱电压、电流的电阻信号。4.4 采取测温元件根部保护措施在测温元件后端加装弹簧保护装置或者直接将测温元件根部用铠装丝延伸出来，防止油流冲击、振动、弯折造成的导线根部断线。4.5 优化油槽出线装置专门设计油槽出线装置，解决导线出油槽漏油、安装不便等问题。导线无需一根根焊接或通过螺杆转接，可以从密封夹套中直接穿出，并具有较高的防护等级。4.6 规范安装、布线4.6.1 推力、上导、下导、水导油槽内，油旋转速度很快，对测温电阻探头和导线的连

11、接部位冲击力很大，现场安装时要特别注意，可就近多点固定，尽量顺着油流冲击的方向布线以减少油流对探头根部导线的冲击。4.6.2 测温电阻导线在油槽内走线，建议每隔30cm 用白布带绑扎，然后用sk-138 的ab 胶，将 a 胶和 b 胶按 1:1 的比例混合后，用无水乙醇稀释，或选用浸泡好的虫胶漆，涂刷至白布带绑扎处，使其固化、引线集结成束，减少油流冲击的影响。4.6.3 沿油槽底部，将测温电阻引线集结成一束，每隔50cm ，用线卡将线束固定在油槽壁或支架上。 采用由耐油橡胶包裹着的线卡，防止导线外皮被磨破，避免导线在油槽内发生机械损坏。可以根据线束的大小选择不同规格的线卡。线卡较大时， 可以先用白布带将线束缠绕后，再用线卡固定。4.6.4 在敷设线束时， 不能将电源线、 控制线与信号线扎在一起平行敷设，更不能穿在一根管内。在干扰较大的地方，最好用有屏蔽层的专用导线，并把屏蔽层单端接地。5 结束语至 2012 年 5 月， 瀑布沟水电站6 台机组四部轴承全部测温电阻已按上述方法改造完成，取得了良好的效果。在深溪沟、 漫湾水电站也将按上述方法开展测温电阻改造工作，大岗山水电站建设也将借鉴上述电厂的成功经验做好测温电阻选型和安装工作。也希望上述方法能够给其他在运水电