300MW汽輪發(fā)電機(jī)定子絕緣故障原因分析及現(xiàn)場處理措施鄭守文

引言

張家口熱電廠1號發(fā)電機(jī)為哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的oFsN-300-2型汽輪發(fā)電機(jī),額定電壓20kV,額定電流10190A,額定功率300MW,額定轉(zhuǎn)速3000r/min,頻率50Hz,冷卻方式為水-氫-氫,F級絕緣,生產(chǎn)日期為2008年12月,于2009年12月投產(chǎn)。定子鐵芯由高導(dǎo)磁、低比損耗的無取向冷扎硅鋼板沖制的扇形片疊壓而成,每張沖片的兩面均涂絕緣漆處理過。鐵芯通過18根定位筋固定在機(jī)座上,兩端通過無磁性壓指及壓圈緊固成整體,以確保壓緊鐵芯。鐵芯沿軸向分成64段,每段鐵芯間形成約8mm的徑向通風(fēng)溝。定子端部邊段鐵芯長約40mm,且在齒部呈階梯型,以增加漏磁阻,避免軸向磁通在齒端過于集中。同時在兩端壓圈外側(cè)用特制的銅屏蔽板覆蓋,以減小端部鐵芯的損耗和發(fā)熱量,滿足發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行要求。

1故障排查

2017年12月27日,1號發(fā)電機(jī)運(yùn)行中發(fā)變組保護(hù)A柜(南瑞繼保RCs-985A）、B柜(國電南自DGT-801B）定子接地保護(hù)同時動作跳閘,廠用電源切換至啟備變,1號機(jī)組解列停機(jī)。從動作數(shù)據(jù)看,相電壓UA=37.87V,明顯低于正常值57.74V,同時保護(hù)A、B屏發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電壓UN=36.15V均大于定子接地靈敏段定值25V,因此初步判斷故障相為A相。

(1）立即組織對發(fā)電機(jī)機(jī)端PT進(jìn)行直阻、絕緣、空載電流、交流耐壓試驗(yàn)檢查,未發(fā)現(xiàn)異常。

(2）拆開發(fā)電機(jī)出口及中性點(diǎn)軟連接,使用5000V兆歐表對發(fā)電機(jī)封閉母線、主變低壓側(cè)、高廠變高壓側(cè)、勵磁變一次回路加壓進(jìn)行絕緣試驗(yàn),絕緣電阻為5000MΩ,排除發(fā)電機(jī)外部故障。

(3）使用發(fā)電機(jī)水內(nèi)冷專用兆歐表對發(fā)電機(jī)定子繞組加壓2500V進(jìn)行絕緣試驗(yàn),未發(fā)現(xiàn)異常。

(4）使用直流高壓發(fā)生器(型號ZKZN-60kV/200mA）對發(fā)電機(jī)定子繞組進(jìn)行直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn),如表1所示,B、C相合格,A相升壓至13.5kV時放電,判斷為發(fā)電機(jī)A相故障。

(5）發(fā)電機(jī)退氫并拆除汽側(cè)、勵側(cè)上端蓋及內(nèi)端蓋后,對發(fā)電機(jī)A相進(jìn)行直流電壓沖擊試驗(yàn),發(fā)電機(jī)汽側(cè)接近12點(diǎn)鐘方向有放電現(xiàn)象,如圖1所示,判斷此處為故障點(diǎn)。

表1發(fā)電機(jī)定子繞組直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)

圖1試驗(yàn)中發(fā)電機(jī)汽側(cè)12點(diǎn)鐘方向故障點(diǎn)放電

2檢查結(jié)果

(1）發(fā)電機(jī)抽轉(zhuǎn)子解體后檢查發(fā)現(xiàn),汽側(cè)12點(diǎn)鐘方向定子#34和#35槽的汽端邊段鐵芯存在松動和斷齒現(xiàn)象,#34、#35槽鐵芯未退槽楔前如圖2所示。

圖2#34、#35槽鐵芯未退槽楔前