大型發電機定子水路堵塞故障分析

摘 要：隨著發電機組容量不斷增大，結構日趨復雜，故障發生可造成的設備損壞，檢修費用高，周期長，對電力系統影響巨大，機組啟停費用高。結合電力系統近年發生的發電機定子水路堵塞故障，分析了大型發電機定子水路堵塞故障的原因，提出了相應的檢查方法和防范措施。

關鍵詞：大型發電機；定子水路堵塞；氣堵

大型發電機組結構復雜，故障造成設備損壞，檢修費用高、周期長，對電力系統影響巨大。機組損壞后，檢修難度大，技術要求高，即使經過長時間的修理，有時也難以恢復至原有水平。為有效的防范設備損壞，需不斷完善各項反事故措施，進一步提高電力安全水平，2000年國家電力公司頒布了《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》其中第11項為“防止發電機損壞事故”規定：11.3.1防止水路堵塞過熱，對各種情況作出了明確規定。

1 發電機定子水路堵塞原因分析

由上表可看出發電機本體故障多由定子水路堵塞造成，而引起發電機定子水路堵塞的主要原因經分析總結有以下四點：

（1）設備安裝檢修期遺留在水路系統的異物；（橡膠墊、金屬焊渣飛邊甚至布條等雜物）；（2）進水管路濾網破裂，雜物進入水回路；（3）各種原因形成的“氣堵”；（4）定冷水質pH值控制不嚴，由氧化銅沉淀物形成的結垢堵塞。

發電機定子水路堵塞引發的后果：

（1）造成發電機定子繞組過熱流膠、主絕緣損壞；（2）線棒嚴重過熱燒損時，還會波及定子鐵心。

2 安裝檢修期遺留在水系統的異物

防范制造期間將異物遺留在水系統中的措施：

（1）各關鍵制造工序期間對水路采用內窺鏡檢查；（2）制造期間水路開口采用封閉流轉；（3）線圈制造、裝配等重點場區封閉管理。

防范安裝檢修期間將異物遺留在水系統中的措施：

（1）安裝及大修單位要建立嚴格的現場管理制度，防止異物特別是金屬異物遺留在發電機內部；（2）安裝、大修期間采取相應防范措施，及時檢查和消除現場工作人員馬虎大意造成的隱患，杜絕異物通過水系統開口處進入線圈；（3）大修時，對各處試驗用密封墊或臨時擋板等做好數量記錄，試驗或回裝后及時回收并查看有無缺損；（4）通過熱水流試驗對機組交接驗收、大修過程進行檢驗。

3 進水管路濾網破裂，雜物進入水回路

首先確認定冷水系統各測溫元件溫度顯示正確，排除虛報和誤報，如定子繞組接頭焊接等無異常，則可判斷定子線棒內部有堵塞現象，需要停機單根線棒吹掃。

對有堵塞的上層線圈進行單根線圈正向、反向水汽混合沖洗后，收集沖洗的異物并分析化驗，然后進行單根線圈水流量試驗檢驗如未發現異常，則需要水系統管路整體檢查，找出產生缺陷原因。

吹掃后，缺陷線圈與正常線圈流量應基本相近。機組啟動后，觀察各溫度測點顯示正常則可判斷缺陷已消除。

防止雜物進入水回路措施：

（1）發電機通水前外部管道必須沖洗合格。通水前發電機進水口必須封閉。沖洗時增加加裝臨時過濾器，管路、水箱內水質合格后方可與主機連接；（2）定冷水系統中的管道、閥門的橡膠密封圈應全部更換成聚四氟乙烯墊圈；（3）利用定冷水反沖洗系統，定期對定子線棒進行反沖洗；（4）大修時，對定子線圈做流量試驗；（5）發電機兩側匯水母管排污口應經常排放，以清除母管中的雜物。

4 各種原因形成的“氣堵”

形成“氣堵”的原因：

（1）部分發電機定冷水管路存在設計隱患造成定子環形引線及部分線圈過熱；（2）安裝單位未按制造廠家圖紙要求或圖紙標注安裝，錯誤接入管徑過小的外部引線外接回水管及閥門，或用于管道間的密封墊孔徑過小；（3）定子出線盒冷卻水出口與引線回水管道間用于繞組排水和吹干的可拆式短管拆除或封閉；（4）定冷水系統排氣閥與排污管銘牌掛錯；（5）發電機定子繞組充水前未排氣或徹底排氣，造成空氣阻塞。

防止各種原因形成“氣堵”的措施：

（1）安裝時必須檢查定子回水管安裝是否正確無誤；（2）安裝時必須檢查直徑、長度、彎頭是否符合設計；（3）機組啟動前定冷水路必須充分排氣。

5 定冷水質pH值控制不嚴，由氧化銅沉淀物形成的結垢堵塞

堵塞的形成機理：定冷水對管壁的腐蝕生成的銅離子結垢，現象是同樣水壓下水流量減少；另一種是異物進入水系統。堵塞的后果：局部線棒溫度過熱導致絕緣損壞。為此，反措規定線棒溫度及溫差、水路溫度和溫差比較，避免堵塞故障擴大為絕緣故障。

定冷水標準：國標規定pH值7～9，含銅量應該能夠做到<20μg/L，電導率則放寬到2.0μS/cm。目前大量電廠pH值偏低，普遍<7.5，需要對水處理設備進行改造。

電廠在執行遵照國標要求冷卻水質量的過程中遇到困難：

（1）pH值和電導率不能同時達標：發電機定子冷卻水的補充水為除鹽水或凝結水，也可將除鹽水和凝結水按一定比例補充。不論采用何種辦法，pH值、銅離子含量和電導率不能同時達到要求；（2）pH值控制在6.9以下不能防止銅腐蝕。銅的電極電位高，pH值在銅的腐蝕中起關鍵作用，當pH值低于6.9時，水質顯弱酸性，水中的氫離子與銅的氧化膜反應。此時，銅處于腐蝕區，表面很難形成穩定的表面膜，銅的腐蝕急劇增加；（3）電導率控制的高低，應從電氣絕緣性能和腐蝕角度考慮。冷卻水電導率越小，電氣絕緣性能越好，但水質的pH不易控制，pH偏低，易發生銅腐蝕。應尋求一個既能保證發電機絕緣性能，又能防止銅管腐蝕的控制標準。

6 結束語

各種異物進入發電機定冷水中堵塞水路引起定冷水流量減少，是導致發電機定子繞組溫度異常升高甚至局部燒損的主要原因。科學落實防止發電機定冷水路堵塞的反事故措施，積極開展專業技術培訓，加強水內冷發電機定子繞組的運行監視和檢修維護，才能有效防止此類事故的發生。

參考文獻

[1]國家電力公司.防止電力生產重大事故的二十五項重點要求.（國電發[2000]589號）

[2]GB/T 7064-2008.隱極同步發電機技術要求.