600MW汽輪發(fā)電機勵磁及穩(wěn)定分析

摘 要：為適應(yīng)運行工況的不斷變化，汽輪發(fā)電機就必須具有可調(diào)的直流磁場，而產(chǎn)生這個可調(diào)磁場的直流勵磁電流也就是我們所說的發(fā)電機的勵磁電流，和勵磁電流有關(guān)的相應(yīng)設(shè)備就是勵磁系統(tǒng)，正式具備了這個勵磁系統(tǒng)，才能不斷的滿足汽輪發(fā)電機系統(tǒng)的運行要求。本文便是先對600MW汽輪發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)的組成以及性能等內(nèi)容進行了簡要的概括，并對600MW汽輪發(fā)電機運行時的穩(wěn)定性進行了詳細的分析。

關(guān)鍵詞：600MW汽輪發(fā)電機；勵磁系統(tǒng)；穩(wěn)定性分析

1 600MW汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)概述

1.1 600MW汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的組成和原理

現(xiàn)階段，我國600MW汽輪發(fā)電機所選用的勵磁系統(tǒng)，通常都是由國外直接進口的或是進口零部件在國內(nèi)自行組裝的靜止可控硅整流勵磁系統(tǒng)，圖1為常見的ABB公司600MW汽輪發(fā)電機所采用的勵磁系統(tǒng)的原理框圖。

在靜態(tài)的勵磁系統(tǒng)中，通常勵磁電源都是來源于發(fā)電機的機端的，而主要負責(zé)供給同步發(fā)電機磁場電流的部件分別是磁場斷路器、勵磁變壓器以及可控硅整流橋。勵磁變壓器會逐步的使發(fā)電機端的電壓下降，從而能夠滿足可控硅整流橋所需要的輸入電壓的條件，同時在磁場繞組和發(fā)電機端的電壓之間也能夠起到較好的電氣隔離的作用，可控硅整流橋也就發(fā)揮出了自身的整流阻抗的作用，這部分電流也就被轉(zhuǎn)換成了我們可以控制的直流電源。

1.2 600MW汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的配置

600MW汽輪發(fā)電機所使用的勵磁系統(tǒng)的設(shè)備主要有：5面的勵磁功率柜、1面的交流進線柜、1面的勵磁調(diào)節(jié)柜、1個三相的環(huán)氧澆注干式勵磁變壓器或是三個單相的環(huán)氧澆注干式勵磁變壓器以及2面的滅磁及過壓保護柜，具體的系統(tǒng)盤柜配置如圖2所示。

2 600MW汽輪發(fā)電機運行時的穩(wěn)定性分析

2.1 定子繞組故障及預(yù)防對策

一般情況下，我國大部分的600MW汽輪發(fā)電機的冷卻方式都是定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷以及定子鐵芯氫冷的方式，但是由于我國在設(shè)計水平、制造技術(shù)、工藝條件、維修保養(yǎng)以及運行管理等方面還都是較為落后的，所以定子繞組接地和短路的故障是經(jīng)常發(fā)生的，并且這類故障都發(fā)生在繞組的端部，一般我們將其分為以下幾種：（1）定子冷卻水的回路堵塞故障；（2）定子繞組漏水的故障；（3）因焊接質(zhì)量不過關(guān)而導(dǎo)致的接頭損壞；（4）遺留在定子繞組上的金屬異物；（5）定子引線和線棒的銅導(dǎo)體的疲勞損壞；（6）定子繞組的絕緣故障問題。

為了較好的預(yù)防定子繞組故障的出現(xiàn)，我們主要采取以下的預(yù)防對策：（1）采用超聲波流量試驗或是熱水流試驗，確保定子的水路是沒有堵塞現(xiàn)象的，確保冷水的質(zhì)量是符合相關(guān)的技術(shù)要求的，保證保水冷系統(tǒng)檢溫計的準確性；（2）進一步優(yōu)化接頭的結(jié)構(gòu)，提升焊接作業(yè)的質(zhì)量，這樣定子繞組的鼻部和端部才能更加的牢靠和穩(wěn)定，重視對空心銅線的質(zhì)量檢測工作，完善定子繞組絕緣引水管的布局；（3）在焊接完成線棒街頭后，應(yīng)先對其進行質(zhì)量檢測，確保質(zhì)量過關(guān)后，在對導(dǎo)線進行相應(yīng)的整形處理工作，同時還要保證接頭具有一定的光滑性；（4）對于一些如上下層漸開線線棒間隙和電子繞組端部線圈夾縫等關(guān)鍵的部位，應(yīng)進行嚴格的檢查和清理，確保其內(nèi)部是沒有螺母、螺釘以及鋸條等金屬異物的；（5）完善定子繞組線棒的成型和膠化的相關(guān)工藝，做好鼻部和端部漸開線的徑向和切向的固定工作；（6）采用相應(yīng)的監(jiān)測系統(tǒng)，時刻測量局部的放電量，從而及時的診斷定子繞組的絕緣性能。

2.2 轉(zhuǎn)子繞組故障及預(yù)防對策

轉(zhuǎn)子繞組故障主要包括了匝間短路故障、集電刷-電環(huán)裝置燒毀、熱變形以及對地絕緣等幾大故障，而導(dǎo)致出現(xiàn)匝間短路和對地絕緣等故障出現(xiàn)的原因為：金屬異物、導(dǎo)電粉塵以及焊渣等物質(zhì)進入到了轉(zhuǎn)子繞組中；水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子繞組堵塞，局不熱量集中，從而導(dǎo)致了匝間絕緣的燒毀；轉(zhuǎn)子繞組熱量過大，導(dǎo)致了絕緣損壞；制造過程中的質(zhì)量問題導(dǎo)致的局不缺陷；系統(tǒng)運行過程中，機械應(yīng)力和受熱應(yīng)力過大，而導(dǎo)致了絕緣損壞。汽輪發(fā)電機的繞組在使用的過程中，塑性變形是不斷積累的，轉(zhuǎn)子繞組的端部和槽部都會出現(xiàn)絕緣損壞，從而出現(xiàn)了匝間短路故障和接地故障，甚至還會導(dǎo)致繞組的斷裂。而集電環(huán)和電刷如果接觸不良，就會出現(xiàn)環(huán)火，刷架和刷握都會被燒毀，從而出現(xiàn)接地故障。

對于轉(zhuǎn)子繞組故障，我們主要采取以下的預(yù)防對策：轉(zhuǎn)子運行的過程中，應(yīng)使轉(zhuǎn)子回路的滅磁效果更加完善，從而有效的保護轉(zhuǎn)子繞組絕緣設(shè)備的過電壓；重視運行中的維修和保養(yǎng)工作，在劇烈的振動狀態(tài)以及溫度過高的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子繞組都是不能長期的連續(xù)運行的；優(yōu)化轉(zhuǎn)子繞組的通風(fēng)結(jié)構(gòu)，定期的檢查導(dǎo)體通風(fēng)孔是否有堵塞和錯位的問題；對設(shè)備進行大修時，嚴格的檢查轉(zhuǎn)子繞組的絕緣老化問題；并聯(lián)運行的過程中，確保電刷上的電流是分布均勻的；將轉(zhuǎn)子繞組上內(nèi)部可能含有的金屬顆粒、毛刺以及雜物清理干凈；提升集電環(huán)和電刷滑動接觸的穩(wěn)定度，環(huán)表面應(yīng)是干凈整潔的，并且要建立一層氧化碳素薄膜層；將轉(zhuǎn)子滑環(huán)周圍的碳粉清理干凈，定期變化滑環(huán)的正負極性；在檢測轉(zhuǎn)子繞組是否存在匝間短路的問題時，應(yīng)采用微分探測線圈法；為了避免油污進入到集電環(huán)小室內(nèi)，應(yīng)配備專業(yè)配套的在線監(jiān)測的設(shè)備。

2.3 定子鐵芯故障及預(yù)防對策

由于裝配的工藝以及制造水平等因素的限制，容易出現(xiàn)沖剪和去邊緣毛刺工藝、兩端壓指的高度偏差、表層絕緣漆厚度偏差以及鐵芯裝壓過程中的冷熱壓次數(shù)和壓力大小等問題，而電機的鐵芯又是始終處于交變電磁力的作用下的，所以定子的鐵芯疊片就很容易出現(xiàn)整體松弛或是局部松弛的故障，有效鐵芯片間的絕緣損壞，局部熱量過大，嚴重時還會出現(xiàn)定子繞組的連鎖故障，整個系統(tǒng)的運行都會受到影響。

對于這類故障，我們應(yīng)采取以下的預(yù)防對策：重視制造過程和監(jiān)測工作，沖壓硅鋼片完成后，將邊緣毛刺去除干凈；對整個機組進行大修時，檢查穿心螺桿和定位筋螺桿的螺母是否有松動的現(xiàn)象，采用損耗試驗或是鐵芯溫升的方法及時的檢查相應(yīng)的故障，同時還可采用紅外熱像儀，準確的測得內(nèi)膛鐵芯的表面問題，以便找到故障點；疊壓時，準確的掌握壓裝的力度，提高鐵芯的壓裝質(zhì)量。

3 結(jié)束語

通過以上的論述，我們對600MW汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)概述以及汽輪發(fā)電機運行時的穩(wěn)定性進行了詳細的分析和討論。汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)對于整個機組運行的安全性都是有著重要的影響的，因此我們必須對其進行認真的研究，掌握汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的性能、組成和特點，同時還應(yīng)對汽輪發(fā)電機運行過程中的常見故障進行研究，結(jié)合現(xiàn)場的經(jīng)驗和相關(guān)的專業(yè)知識制定出科學(xué)合理的預(yù)防對策，盡可能的降低故障發(fā)生的概率，從而保證整個汽輪發(fā)電機機組運行的穩(wěn)定性。

參考文獻

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