600MW发电机故障分析课件

600MW级发电机故障分析哈尔滨大电机研究所2006年3月沈梁伟1600MW级发电机故障分析哈尔滨大电机研究所

我国发电设备装机容量增长很快，火电已转入以600MW为主力机组的新阶段。至2005年底，国内已投运的600MW机组约56台，其中国产占3/4。不论是国内或国外机组都发生过一些故障或事故。这些故障分析结果既给我们带来了宝贵的经验和教训，也给了我们一些启示。2我国发电设备装机容量增长很快，火电已转入以哈三3#引线压板事件

1998年3月16日转子引线压板螺钉断裂飞出，定、转子返厂。3哈三3#引线压板事件1998年3月16日转转子引线固定（原设计）4转子引线固定（原设计）4引线压板甩出路径5引线压板甩出路径5固定引线压板螺钉尺寸6固定引线压板螺钉尺寸62002年3月哈三电厂#3发电机转子开裂原因分析报告

哈尔滨大电机研究所72002年3月哈三电厂#3发电机转子开裂哈尔滨大电机研究所7转子生产设计背景1.转子是七十年代我国自行研制生产的第一个600MW汽轮发电机转子锻件2.转子的设计结构是在引进西屋公司技术的基础上进行了局部优化，在通风结构进行了改进（主要指槽内部分）3.零部件材料的设计依据为WH公司的采购规范4.结构设计方案是在WH公司进行，并在WH公司专家指导下完成的。

8转子生产设计背景1.转子是七十年代我国自行研制生产的第一个6转子裂纹形貌及整体状态检验结果表面裂纹全长为987mm，裂纹弧线长度为844mm9转子裂纹形貌及整体状态检验结果表面裂纹全长为987mm，裂纹1010裂纹源区域宏观形貌(压板槽根部)11裂纹源区域宏观形貌(压板槽根部)11转子应力场及强度分析转子励端轴柄及铣槽的应力集中计算点位置示意图12转子应力场及强度分析转子励端轴柄及铣槽的应力集中计算点位置示1.轴柄处最大应力及应力集中系数计算结果计算结果表明，B点的应力最大，应力集中系数也最大，当R=3时为48.7Mpa,当R=1时为62.2Mpa,A点次之,最大应力为30.8MPa应力点位置

计算应力（Mpa）

应力集中系数

同A点应力比较

备注

A点30.8

1.85

1

B点48.762.23.284.191.772.26R=3R=1C点22.3

1.50

0.81

D点21.7

1.46

0.79

131.轴柄处最大应力及应力集中系数计算结果计算结果表明，B点转子裂纹原因哈三电厂#3机转子裂纹是由以下三个方面原因综合作用的结果：1.转子锻件热处理不当，造成材料回火脆性，冲击值下降，脆性转变温度升高，缺口敏感性增加，是哈三#3机转子开裂的内因之一2.转子励磁引线压板槽槽底根部附近有浅表层夹渣是哈三#3机转子开裂的内因之二3.转子励磁引线压板槽槽底根部R角偏小,存在应力集中是转子开裂外因14转子裂纹原因哈三电厂#3机转子裂纹是由以下三个方面原因综合作平圩2#线棒接头漏水1992年投运，2004年增容改造至630MW，2004年12月26日线棒水接头8处漏气不漏水，4处漏水，后3处补焊成功，1处堵空心线。原因：水质差引起冲蚀。15平圩2#线棒接头漏水1992年投运，2004定子绕组端部结构16定子绕组端部结构16171718181919定州1#定子线棒堵塞击穿

2004年2月5日，13槽汽端上层出水盒3/4被纸巾堵塞，导致13，14上层线棒R处裂纹击穿。教训是未落实25项反错，层间测温元件，温差16ºC还在带负荷620MW。20定州1#定子线棒堵塞击穿2004年2月5日，定州2#定子线棒堵塞2006年2月，定州2#有5根上层线棒堵塞，反冲洗无效，更换全部上层线棒。据说是水质不好引起的。21定州2#定子线棒堵塞2006年2月，定州2#10123456102234561022345

876543210腐蚀率(p.u.)

含氧浓度(ppb)

pH=8pH=8.5在pH=7时确定铜管的平均腐蚀率22101234561022台山2#定子线棒接地跳闸

2005年2月9日，定子A相接地跳闸，2号槽下层汽侧（近6点钟）离铁心314mm击穿。原因是绑扎带下有铁磁物质，单边主绝缘仅残剩1mm。23台山2#定子线棒接地跳闸2005年2月宁海电厂2#等多台电晕放电

2006年1月25日，宁海电厂2#运行1265小时后，停机检查时发现定子绕组汽励两端上层4、5号槽（隔相）渐伸线端部和第二道内撑环严重烧伤，最深处烧及线棒2mm深，整机起晕电压仅11KV。然后国华公司对宁海3#（未投运），台山5#（未投运），台山4#（投运600小时），台山3#（投运1300小时）进行抽转子检查也发现不同程度的类似问题。24宁海电厂2#等多台电晕放电2006年1月2525252626国华宁电2号发电机线棒发热温升情况试验时间：2006-2-14试验条件:模拟额定电压20kV运行，加压1-2小时。序号线棒名称励端最高温度℃汽端最高温度℃直线段温度℃气温℃汽端最大温升K励端最大温升K14＃槽7＃故障线棒30.139.623.51623.615.124号槽7号备品线棒30.238.620.31622.615.235号槽1号备品线棒30.539.719.51524.715.54上层2号备品线棒28.337.214.41423.214.35下层2号备品线棒25.1

31.8141412

19.811.1

试验仪器：10kVA交流耐压装置一套FLIR红外线成像仪说明：1、被试线棒汽端的最大温升均高于励端的最大温升；2、被试线棒汽端和励端的局部发热点分布位置基本一致，现场已经标定局部发热点区域。

试验人员：廖义勇

27国华宁电2号发电机国华宁电2号发电机定子线棒起晕电压试验报告

试验时间2006.2.17温度:10℃湿度:65%一、2＃发电机定子膛内剩余线棒起晕电压A相10000VB相11000VC相13000V二、2＃发电机定子4号槽故障线棒起晕电压：21.4kV。三、2＃发电机1＃、7＃备品定子线棒，在升压至40kV时，未发生起晕现象。

试验人员：廖义勇

28国华宁电2号发电机定子线棒起晕电压试验报告28台山4号发电机检查汇报材料1、2006年2月26日16点，进发电机膛内检查，在汽励两端端部共发现9个放电点，位于第1和第2可调绑环之间的水龙带外包适形材料的表面，放电点具体位置如下：励端(从励端往汽端看)

序号线棒号放电点距端部铁芯处的线棒长度(mm)放电程度备注1B相的10、11上层线棒间10号线棒：76011号线棒：710中

2A相的23、24上层线棒间23号线棒：65024号线棒：710中

3B相的29、30上层线棒间29号线棒：70030号线棒：730中

4B相的30、31上层线棒间30号线棒：70031号线棒：715中

4C相的36、37上层线棒间36号线棒：72037号线棒：760重两侧线棒表面绝缘已熏黑29台山4号10、11上层线棒间：

3010、11上层线棒间：

30

汽端(从汽端往励端看)序号线棒号放电点距端部铁芯处的线棒长度(mm)放电程度备注1A相的1、2上层线棒间1号线棒：7652号线棒：790轻

2B相的27、28上层线棒间27号线棒：77028号线棒：810中

3A相的23、24上层线棒间23号线棒：73024号线棒：765中

4A相的24、25上层线棒间24号线棒：66025号线棒：710轻

31汽1、2上层线棒间321、2上层线棒间32事故原因线棒防晕处理有问题致使电场有局部畸变整个端部绝缘材料如适形垫特别是水笼带固化不好33事故原因线棒防晕处理有问题致使电场有局部畸变33两种处理方案若整机起晕电压大于15KV，起晕点少于9点，端部固化较好，可不拆线棒进行处理，如宁海3#，台山3#。否则要更换上层线棒，或下层线棒（若下层有电晕），如宁海2#，台山4#。合格标准整机起晕电压不低于1.0UH。34两种处理方案若整机起晕电压大于15KV，起晕点少于9点，端部托克托、日立-东方2台600MW定子绕组固有振动频率不合格椭圆振型一台102Hz，另一台107Hz，在线监测有4处振幅超过180µm，现日立已采取措施解决。使振幅降至100µm以下。35托克托、日立-东方2台600MW定子绕组固有振动频率不合格邹县发电机转子接地2000年，2001年发电机转子出槽口部曾两次接地。现已处理完毕。36邹县发电机转子接地2000年，2001年发电机转子出槽口部曾2001年俄盘山2X500MW，伊敏2X500MW定子绕组振动大，端部松动，垫块脱落将主绝缘磨损原因：定子端部设计有问题俄500MW发电机定子绕组端部磨损372001年俄盘山2X500MW，伊敏2X500MW定子绕组振ABB石洞口一台600MW2004年励端护环下转子槽楔断裂原因是整长转子槽楔因转子挠度引起的疲劳断裂38ABB石洞口一台600MW2004年励端护环下转子槽楔断裂ALSTOM北仑600MW铁心松动2003年7月17日发现铁心有异声，原因是铁心夹紧环松动，处理方法重新装紧夹紧环。由ALSTOM完成。另外，定子线棒需要全部更换。39ALSTOM北仑600MW铁心松动2003珠海1#700MW定子绕组气堵烧毁

1999年10月，珠海1#带700MW运行才7.5小时，励端接引线接头烧损定子引线环铜线烧掉750mm。原因：氢压5kg/cm2进水压力仅1.5kg/cm2（反冲洗阀未闭）造成气堵。教训：定子线圈温度高，曾报过警，没有及时处理。40珠海1#700MW定子绕组气堵烧毁19992000年7月珠海1#返修后转子匝间短路原因：励端垫块未开风孔进风孔堵塞转子热不平衡匝间短路转子绕组接地。教训：处理不当引起事故不应有的扩大412000年7月珠海1#返修后转子匝间短路原因：励端垫块未开风沙角C3X660MW的教训沙角C3X660MW自1994~1999年事故频发的教训：1994年12月转子因密封瓦卡住，发生振动，1#停41天，2#停19天。1996年1月24日1#定子铁心局部过热熔化停机142天。1997年10月2日2#定子引线振动引起内部单相短路停机120天。1998年6月11日3#引线振动造成浮动接线板单相接地，停机56天。1999年5月10日3#因定子停水发热引起绕组松动，需要加固停机33天。3台机5年内共仃机540天！教训：对国外同类机型信息不通对标准掌握不够对设计固有缺陷不能头痛医头，脚痛医脚，必须用成熟技术对其全面改造。沙角3X660MW定子经过重绕，运行良好就是个例证。重大事故分析必须组织专家组进行。42沙角C3X660MW的教训沙角C3X660MW自199600MW级发电机故障分析哈尔滨大电机研究所2006年3月沈梁伟43600MW级发电机故障分析哈尔滨大电机研究所

我国发电设备装机容量增长很快，火电已转入以600MW为主力机组的新阶段。至2005年底，国内已投运的600MW机组约56台，其中国产占3/4。不论是国内或国外机组都发生过一些故障或事故。这些故障分析结果既给我们带来了宝贵的经验和教训，也给了我们一些启示。44我国发电设备装机容量增长很快，火电已转入以哈三3#引线压板事件

1998年3月16日转子引线压板螺钉断裂飞出，定、转子返厂。45哈三3#引线压板事件1998年3月16日转转子引线固定（原设计）46转子引线固定（原设计）4引线压板甩出路径47引线压板甩出路径5固定引线压板螺钉尺寸48固定引线压板螺钉尺寸62002年3月哈三电厂#3发电机转子开裂原因分析报告

哈尔滨大电机研究所492002年3月哈三电厂#3发电机转子开裂哈尔滨大电机研究所7转子生产设计背景1.转子是七十年代我国自行研制生产的第一个600MW汽轮发电机转子锻件2.转子的设计结构是在引进西屋公司技术的基础上进行了局部优化，在通风结构进行了改进（主要指槽内部分）3.零部件材料的设计依据为WH公司的采购规范4.结构设计方案是在WH公司进行，并在WH公司专家指导下完成的。

50转子生产设计背景1.转子是七十年代我国自行研制生产的第一个6转子裂纹形貌及整体状态检验结果表面裂纹全长为987mm，裂纹弧线长度为844mm51转子裂纹形貌及整体状态检验结果表面裂纹全长为987mm，裂纹5210裂纹源区域宏观形貌(压板槽根部)53裂纹源区域宏观形貌(压板槽根部)11转子应力场及强度分析转子励端轴柄及铣槽的应力集中计算点位置示意图54转子应力场及强度分析转子励端轴柄及铣槽的应力集中计算点位置示1.轴柄处最大应力及应力集中系数计算结果计算结果表明，B点的应力最大，应力集中系数也最大，当R=3时为48.7Mpa,当R=1时为62.2Mpa,A点次之,最大应力为30.8MPa应力点位置

计算应力（Mpa）

应力集中系数

同A点应力比较

备注

A点30.8

1.85

1

B点48.762.23.284.191.772.26R=3R=1C点22.3

1.50

0.81

D点21.7

1.46

0.79

551.轴柄处最大应力及应力集中系数计算结果计算结果表明，B点转子裂纹原因哈三电厂#3机转子裂纹是由以下三个方面原因综合作用的结果：1.转子锻件热处理不当，造成材料回火脆性，冲击值下降，脆性转变温度升高，缺口敏感性增加，是哈三#3机转子开裂的内因之一2.转子励磁引线压板槽槽底根部附近有浅表层夹渣是哈三#3机转子开裂的内因之二3.转子励磁引线压板槽槽底根部R角偏小,存在应力集中是转子开裂外因56转子裂纹原因哈三电厂#3机转子裂纹是由以下三个方面原因综合作平圩2#线棒接头漏水1992年投运，2004年增容改造至630MW，2004年12月26日线棒水接头8处漏气不漏水，4处漏水，后3处补焊成功，1处堵空心线。原因：水质差引起冲蚀。57平圩2#线棒接头漏水1992年投运，2004定子绕组端部结构58定子绕组端部结构16591760186119定州1#定子线棒堵塞击穿

2004年2月5日，13槽汽端上层出水盒3/4被纸巾堵塞，导致13，14上层线棒R处裂纹击穿。教训是未落实25项反错，层间测温元件，温差16ºC还在带负荷620MW。62定州1#定子线棒堵塞击穿2004年2月5日，定州2#定子线棒堵塞2006年2月，定州2#有5根上层线棒堵塞，反冲洗无效，更换全部上层线棒。据说是水质不好引起的。63定州2#定子线棒堵塞2006年2月，定州2#10123456102234561022345

876543210腐蚀率(p.u.)

含氧浓度(ppb)

pH=8pH=8.5在pH=7时确定铜管的平均腐蚀率64101234561022台山2#定子线棒接地跳闸

2005年2月9日，定子A相接地跳闸，2号槽下层汽侧（近6点钟）离铁心314mm击穿。原因是绑扎带下有铁磁物质，单边主绝缘仅残剩1mm。65台山2#定子线棒接地跳闸2005年2月宁海电厂2#等多台电晕放电

2006年1月25日，宁海电厂2#运行1265小时后，停机检查时发现定子绕组汽励两端上层4、5号槽（隔相）渐伸线端部和第二道内撑环严重烧伤，最深处烧及线棒2mm深，整机起晕电压仅11KV。然后国华公司对宁海3#（未投运），台山5#（未投运），台山4#（投运600小时），台山3#（投运1300小时）进行抽转子检查也发现不同程度的类似问题。66宁海电厂2#等多台电晕放电2006年1月2567256826国华宁电2号发电机线棒发热温升情况试验时间：2006-2-14试验条件:模拟额定电压20kV运行，加压1-2小时。序号线棒名称励端最高温度℃汽端最高温度℃直线段温度℃气温℃汽端最大温升K励端最大温升K14＃槽7＃故障线棒30.139.623.51623.615.124号槽7号备品线棒30.238.620.31622.615.235号槽1号备品线棒30.539.719.51524.715.54上层2号备品线棒28.337.214.41423.214.35下层2号备品线棒25.1

31.8141412

19.811.1

试验仪器：10kVA交流耐压装置一套FLIR红外线成像仪说明：1、被试线棒汽端的最大温升均高于励端的最大温升；2、被试线棒汽端和励端的局部发热点分布位置基本一致，现场已经标定局部发热点区域。

试验人员：廖义勇

69国华宁电2号发电机国华宁电2号发电机定子线棒起晕电压试验报告

试验时间2006.2.17温度:10℃湿度:65%一、2＃发电机定子膛内剩余线棒起晕电压A相10000VB相11000VC相13000V二、2＃发电机定子4号槽故障线棒起晕电压：21.4kV。三、2＃发电机1＃、7＃备品定子线棒，在升压至40kV时，未发生起晕现象。

试验人员：廖义勇

70国华宁电2号发电机定子线棒起晕电压试验报告28台山4号发电机检查汇报材料1、2006年2月26日16点，进发电机膛内检查，在汽励两端端部共发现9个放电点，位于第1和第2可调绑环之间的水龙带外包适形材料的表面，放电点具体位置如下：励端(从励端往汽端看)

序号线棒号放电点距端部铁芯处的线棒长度(mm)放电程度备注1B相的10、11上层线棒间10号线棒：76011号线棒：710中

2A相的23、24上层线棒间23号线棒：65024号线棒：710中

3B相的29、30上层线棒间29号线棒：70030号线棒：730中

4B相的30、31上层线棒间30号线棒：70031号线棒：715中

4C相的36、37上层线棒间36号线棒：72037号线棒：760重两侧线棒表面绝缘已熏黑71台山4号10、11上层线棒间：

7210、11上层线棒间：

30

汽端(从汽端往励端看)序号线棒号放电点距端部铁芯处的线棒长度(mm)放电程度备注1A相的1、2上层线棒间1号线棒：7652号线棒：790轻

2B相的27、28上层线棒间27号线棒：77028号线棒：810中

3A相的23、24上层线棒间23号线棒：73024号线棒：765中

4A相的24、25上层线棒间24号线棒：66025号线棒：710轻

73汽1、2上层线棒间741、2上层线棒间32事故原因线棒防晕处理有问题致使电场有局部畸变整个端部绝缘材料如适形垫特别是水笼带固化不好75事故原因线棒防晕处理有问题致使电场有局部畸变33两种处理方案若整机起晕电压大于15KV，起晕点少于9点，端部固化较好，可不拆线棒进行处理，如宁海3#，台山3#。否则要更换上层线棒，或下层线棒（若下层有电晕），如宁海2#，台山4#。合格标准整机起晕电压不低于1.0UH。76两种处理方案若整机起晕电压大于15KV，起晕点少于9点，端部托克托、日立-东方2台600MW定子绕组固有振动频率不合格椭圆振型一台102Hz，另一台107Hz，在线监测有4处振幅超过180µm，现日立已采取措施解决。使振幅降至100µm以下。77托克托、日立-东方2台600MW定子绕组固有振动频率不合格邹县发电机转子接地2000年，2001年发电机转子出槽口部曾两次接地。现已