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1、技术讲课教案主 讲 人：张辉、陈毅胜技术职称：高级工程师、工程师所在岗位：经理助理、点检工程师讲课时间：2014 年 4 月 28 日 技 术 讲 课 教 案培训题目：发电机典型故障查找与处理培训目的：使电气一次点检员掌握发电机故障类型及处理方法。内容摘要：介绍发电机典型故障类型与处理措施。培训内容：台电 15 号发电机型号为 QFSN-600-2，额定电压 20kV，额定电流19245A，功率因数 0.9，额定运行氢压 0.4MPa，YY 接法，上海汽轮机发电厂生产，出厂编号分别为 60SH005、60SH007、60SH014、60SH016、60SH021。15号机组于 2003 年 1
2、2 月、2004 年 4 月、2006 年 1 月、2006 年 1 月、2006 年 11月陆续投产，运行 11 年来五台发电机出现不同的故障。一、定子1、定子线棒绕组接地2005 年 2 月 09 日 19 时 07 分 ，2 号发电机定子接地保护跳闸，电气一次专业测 2 号发电机绝缘为 0.2 兆欧，并根据电气二次提供的保护录波数据，初步判断为发变组系统 A 相接地。22 时 30 分电气一次采取了逐步排除法解开了发电机与封闭线之间的连接，测封闭母线和发电机侧的绝缘分别为 37 兆欧和0.2 兆欧；23:50 左右解开 2 号发电机中性点连接，测 A、B、C 相绝缘分别为0.2 兆欧、2
3、50 兆欧、250 兆欧；判断为发电机 A 相接地； 2 月 10 日 15 时左右2 号发电机氢气置换结束，对发电机 A 相出线套管手包绝缘检查无异常， 2 月11 日打开发电机励、汽侧侧大端盖检查发电机端部引出线无异常，进一步确定了 A 相定子接地故障点位于发电机内部；2 月 13 日，发电机转子抽出后广东中试所经过瞬时电流法和二分法等一系列试验查找出故障点位于 A 相 2 号槽下层线棒的槽口附近，并于 2 月 16 日抬出了 2 号槽故障线棒（见图 1、图 2） 。2005 年 2 月 16 日，2 号发电机定子接故障点找出后，国华台电公司积极组织上海汽轮发电机厂、台电 2 号机组外委维
4、护单位（深圳东北核电检修公司）及各方援助专家开展了紧张的抢修、恢复工作。线 棒 更 换 处 理 共 经 历 了 下 线 端 部 邦 扎 灌 胶 烘 压 回 装 槽 楔 回 装 水 电 接 头 手 包 绝 缘 总 烘 电 气试 验 等 工 序 ， 针 对 每 道 工 序 台 电 公 司 均 制 订 并 执 行 了 严 格 的 质 量 控 制 标 准 。截止 3 月 12 日 8 时，2 号发电机定子抢修工作结束，共更换线棒 45 根（全部上层线棒 42 根和 3 根下层线棒） 。修后所有电气试验均合格。故障原因为较微小的铁磁性物质颗粒残留在#2 槽与#3 槽下层线棒渐开线的第一道绑带下面（见图
5、3） ，在绕组端部漏磁场的作用下，铁磁性颗粒发热、振动、旋转，既磨损线棒主绝缘又磨损其自身，直至绝缘磨坑底部的绝缘厚度减薄，绝缘强度薄弱到耐受不住运行电场强度而发生击穿。由于击穿点位于高电位端，低电阻防晕涂层，又由于绕组端部积油较多，线棒表面污染而形成对地（铁芯）击穿闪络的通道。专家组确认#2 槽下层线棒击穿的原因为铁磁性物质对线棒绝缘的磨损所致。图 1：2 号槽下层线棒汽端的击穿故障点图 2：击穿点周围的磨损痕迹图 3：被吸附在磁性钢条尖端的 1.01.2mm 片状铁磁性颗粒2、定子铁芯损坏2006 年 7 月 3 日，2 号发电机组按计划停机大修。7 月 17 日抽出转子后检查发现 2 号
6、发电机定子铁芯严重磨损，情况如下：检查发现励端 8 点到 11 点位置的定子铁芯边端有较多的黑色泥状油污，油污从 11 点位置处（18 与 19 槽间）开始，至 8 点钟位置结束，沿转子旋转方向形成扩散状，如图 4 所示：图 4：沿转子旋转方向形成扩散状的黑色泥状油污励侧铁芯边端靠近压指处的铁芯硅钢片齿部发生严重的片间松动磨损和断齿现象，如图 5 所示：扩散状油泥图 5：磨损的部分硅钢片励侧铁芯边端靠近压指处的铁芯硅钢片齿部第一段风道片共 8 根缺失，在18-19 槽间发现一片 15mm 长的风道板残片，如图 6 所示：图 6：风道板残片另外励端 1-21 槽间、24-40 槽间、41-1 槽
7、间（共 38 处）铁芯边端（阶梯齿）靠近压指处的铁芯硅钢片齿部发生片间松动现象；汽端 5-7 槽间、8-11 槽间、13-16 槽间、17-19 槽间、 27-28 槽间、29-30 槽间、 31-34 槽间、36-37 槽间（共16 处）铁芯边端（阶梯齿）靠近压指处的铁芯硅钢片齿部发生轻微片间松动现象，表面存在轻微的黑色泥状油污，用手轻压油就会溢出。公司经过专家组会议和协商决定更换新定子（锦界公司 2 号发电机定子） ，旧定子送回上海发电机厂修复，新定子运到台电后，依照标准进行定子绕组、直流耐压、交流耐压、定子绕组端部出线引线固有频率测试、定子绕组端部手包绝缘施加直流电压测量、定子绕组电晕试
8、验、定子铁损试验、定子水压试验、气密试验、转子绕组交流阻抗及损耗试验等相关试验，所有试验结果均正常。风道板残片磨损的部分硅钢片2006 年 8 月 16 日旧定子运回上海发电厂修复，8 月 25 日至 27 日，拆下励端铁芯正常段共 4 档进行检查，除片间有少许进油外，均未见异常，发电机厂确认无问题后进行回装，回装的铁芯为新冲片。发电机厂与台电及技术中心人员进行了定子铁芯解体后的技术交流，共同进行分析。发电机厂介绍了所做工作和初步的原因分析，根据解体中对铁芯进行“压铅”测量，铁芯轭部低于齿部 23mm 的情况，认为可能的主要原因为 2005 年 3 月在台电现场紧固定位螺栓时紧力过大，使边段铁
9、芯齿部形成张口，造成松动，使风道隔筋振动疲劳断裂，直至脱落，脱落后对应的铁芯齿部冲片振幅加大，最后疲劳断裂。3、环形引线过热2009 年 1 月 5 日，2 号发电机小修抽完转子后，对发电机定子进行检查，发现：（1） 、定子膛内较多油污，分布于线棒绝缘引水管、端部绕组、定子铁心及定子内膛底部和转子表面上（见图 7） 。图 7：线棒绝缘引水管有油污（2） 、励端部分定子边端齿压板处的阶梯齿铁心表面有黑色油污，与 2007年 2 号发电机铁心发现油泥的现象相似，但程度较轻。具体情况如下：励端的第 1011、1516、23-24、2627、2728、2930、3132、3233、3435、3536
10、槽之间的定子边端齿压板处阶梯铁心铁心齿上存在轻微油泥，其中 23-24、2627 槽之间的铁心齿上存在明显油泥（见图 8、图 9） ，用插刀检查，铁心边端油泥处硅钢片存在轻微松动。汽端定子边端齿压板处的阶梯齿铁心无油泥，汽励两端齿压板处阶梯铁心通风孔工字钢均完好，无折断现象。图 8：23-24 槽间边端铁心表面覆盖有黑泥状物质图 9：26-27 槽间边端铁心表面覆盖有黑泥状物质（3） 、励端大锥环背部的 2W2 相中性点环形引线与胶木支架结合部的适形材料融化，形成黑色流胶，环氧泥过热裂化变黑（见图 10、图 11） ，此相环形引线共有 16 道胶木支架固定，其中 15 道有此现象。其他相环形引
11、线无此现象。图 10：2W2 相中性点环形引线与胶木支架结合部的适形材料融化图 11：过热的环氧泥1 月 7 日凌晨对环形引线进行固有频率和超声波水流量试验，其中固有频率试验全部合格，而水流量试验中测得 12 根引线进水平均流量为 12.95 L/min（发电机额定流量下） ，2W2 相流量为 8.98 L/min，与平均流量的偏差为30.7，超过15的标准。白天厂家对此引线进行全面检查，发现此引线外层绝缘材料已全部变黑。1 月 8 日拆发电机并联环的绝缘引水管，进行 12 根环形引线水流量试验（量杯法） ，2W2 引线与平均流量的偏差为 10.88。同时用内窥镜检查 2W2引线，发现一根异物
12、（见下图 12） 。适形材料融化环氧泥裂化黑色流胶环形引线（内部通水冷却）图 12：2W2 环形引线里面的异物1 月 9 日开始拆全部励端手包绝缘和引线压板，10 日晚上将 4 根环形引线拆出，在平放于地面的状态下，进行流量测试，因放置方式不同，2W2 相引线未见明显偏低（高于平均值 1.1，拆前测试流量偏低的结果是在引线垂直安装的情况下进行的） 。对全部拆开的水管接头进行内窥镜检查，对出线套管水路进行吹扫检查，未见异常，最大值 A2 相：6.962L/15s，最小值 A1 相：6.806L/15s，水流量偏差值为 1.8%，合格。为确认 2 号发电机出线套管水路符合上图中的要求，汇同上海汽发
13、公司人员共同对发电机出线盒定冷水管道法兰进行了检查，垫片无偏斜，未发现堵塞、节流现象，使用内窥镜检查管道内部畅通，没有缩颈现象，管道规格符合发电机厂家要求。锯开 2W2 环形引线弯头部分（见图 13、图 14） ，在环行引线进水侧约 150mm 处弯头焊接部分内部发现一根异物（见图 15） ，长约 150mm，头最宽约 6mm，之后对此引线其他地方进行内窥镜检查，未发现异常。图 13、14：2W2 环形引线截面锯开的 2W2 环形引线接头锯开的 2W2 环形引线截面图 15：2W2 环形引线解体后从里面取出的异物为彻底消除故障，我们对四根（2W2、2W1 、1V1、1U1）环形引线进行了更换，
14、新环形引线回装后进行水流量试验，流量分别为：14.40L/30s、14.526L/30s、14.492L/30s、14.648L/30s，其中 2W2 新引线流量与 4 根新引线平均流量偏差只有0.595。环形引线过热分析：2W2 相环形引线更换前，在 0.2 兆帕的进水压力下，用超声波法测量流量偏低 30；在 0.1 兆帕的进水压力下，量杯法测量流量偏低 10.88。更换后，在同样是 0.1 兆帕的进水压力下，量杯法测量流量偏低0.595。数据表明，2W2 相原环形引线在垂直状态下，由于进水管道口部存在长 150mm、宽 6mm 的异物，导致原 2W2 引线水流量偏低，进一步的计算表明：此异
15、物两端宽分别约为 3mm 和 6mm，当它垂直于水流方向时截面积约为85.5mm2，而环形引线通流面积为 283.4mm2（直径 19mm） ，异物全部翘起时，其截面积达到通流面积的 30，异物在水流的作用下摆动，它降低了引线冷却水流量，并使流量发生波动，加上 2W2 相环型引线较长（约 4.7 米，是六根环型引线中最长的） ，水流从 2 点钟位置，逆时针流到 7 点钟位置处，中间要通过12 点位置处（最高处） ，回水不够畅通，造成 2W2 相环型引线在运行中瞬间流量较低，冷却水过热，产生蒸汽，使引线内部发生了瞬间边缘性气阻，导致引线过热，当故障还没有来得及继续发展时，异物被水流冲下，流量增大
16、，过热故障现象消失。二、转子1、转子绕组匝间短路2013 年 10 月 24 日上午广东电科院试验人员对台电 3 号发电机进行转子绕组电压分布试验，试验结果如下：（试验电压 200.1V）极 1 绕组各线圈序号 电压（V） 极 2 绕组各线圈序号 电压（V）1 1.093 1 1.1062 18.11 2 18.463 19.89 3 20.304 45.50 4 46.905 47.30 5 48.906 63.70 6 77.607 65.50 7 79.708 91.10 8 108.10由以上试验结果可以看出，第 6 个线圈开始，两极偏差明显偏大，第 8 槽两级电压相差 17V，电压差超过 15.7%（JB/T 8446-2005隐极式同步发电机转子匝间短路测定方法要求静态试验中，各极线圈间的电压差不得大于最大值的 3%） 。2013 年 10 月 25 日上午台电人员使用氮气
